溫月祥

（秦皇島市海港區(qū)迎賓路廣播電視臺視聽之友報社，河北 秦皇島 066001）

機械設(shè)計是機械工程的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)之一，它對整個機械生產(chǎn)鏈起著至關(guān)重要的作用，而機械設(shè)計的水平和質(zhì)量很大程度上都體現(xiàn)在技術(shù)水平上。文章將通過分析三維技術(shù)對機械設(shè)計的影響、舉例說明三維技術(shù)在機械設(shè)計中的應(yīng)用、指出三維技術(shù)對機械設(shè)計中的優(yōu)勢以及尚還存在的問題來說明三維CAD技術(shù)在機械設(shè)計中的應(yīng)用。

1 三維技術(shù)對機械設(shè)計的影響

（1）打造信息化的制造過程。設(shè)計人員可以利用現(xiàn)代信息處理技術(shù)實現(xiàn)了數(shù)字化的機械設(shè)計，同時還可以運用三維CAD實現(xiàn)動感仿真以及虛擬組裝，也就是說在產(chǎn)品完工之前甚至加工之前就找到問題，盡早解決問題，這樣不僅提高了機械設(shè)計的質(zhì)量和水平，也縮短了設(shè)計的時間。目前機械設(shè)計已經(jīng)從以往的繪圖發(fā)展到如今的虛擬制造、智能設(shè)計、三維建模以及CAD/CAE/CAM集成階段，實現(xiàn)了設(shè)計和生產(chǎn)的一體化流程。

（2）營造創(chuàng)新性的設(shè)計氛圍。相對于傳統(tǒng)設(shè)計，新型設(shè)計依靠三維CAD技術(shù)可以在設(shè)計階段根據(jù)一些新的科技理念和理論及相關(guān)的專家系統(tǒng)，進行設(shè)計創(chuàng)新，不僅可以建立多種機構(gòu)來對比構(gòu)型，同時由于設(shè)計的效果好、立體感強還可以更加激發(fā)設(shè)計人員的構(gòu)思，促使設(shè)計人員設(shè)計出更好的產(chǎn)品。

2 三維CAD技術(shù)在機械設(shè)計中的具體運用

（1）零部件設(shè)計檢查。設(shè)計人員能夠在三維CAD系統(tǒng)的裝配環(huán)境中運用簡單快捷的操作來設(shè)計新的零部件，同時也可以通過操作相關(guān)的零部件來設(shè)計新的零部件。這樣，在三維CAD技術(shù)的支持下，相鄰的零部件之間可以更好地結(jié)合，減少了誤差，降低了設(shè)計的失敗率。

（2）零件與裝配圖的實體生成。線框模型、表面模型和實體模型是CAD的三種三維建模方法，擁有實體建模功能的CAD系統(tǒng)中都有一些基本的體系：簡單的零件可以在結(jié)構(gòu)分析的功能下分解成不同的基本體，這些基本題通過三維實體造型和布爾運算，就可以得出零件的三維實體模型；復(fù)雜的零件，通常是先在二維幾何元素構(gòu)造中定出零件的幾面輪廓，之后再在三維造型中通過一些操作得到基本體，最后通過布爾運算得到三維實體造型。

3 三維CAD技術(shù)在機械設(shè)計中的優(yōu)勢

（1）提高機械產(chǎn)品的質(zhì)量和技術(shù)含量。現(xiàn)代機械生產(chǎn)在三維CAD技術(shù)的支持下，利用先進的設(shè)計方法來提高機械設(shè)計的水平保證產(chǎn)品的設(shè)計質(zhì)量，如優(yōu)化、產(chǎn)品的虛擬設(shè)計、有限元受力分析、運動方針等。機械產(chǎn)品本身就是與信息技術(shù)相融合的，再加之采用CAD、CIMS組織生產(chǎn)，如此一來，機械產(chǎn)品的設(shè)計就有了新的發(fā)展。

（2）促進零件的裝配更加方便與直觀。由于CAD軟件的發(fā)展，三維設(shè)計形象、直觀設(shè)計人員再設(shè)計零件的時候可以運用三維實體甚至是帶有相當(dāng)復(fù)雜運動關(guān)系的三維實體進行設(shè)計，實現(xiàn)設(shè)計階段的模擬裝配、模擬運轉(zhuǎn)，從而使設(shè)計更加接近實際過程。

（3）減少機械設(shè)計時間、提高機械設(shè)計效率。在三維設(shè)計中，其基本思想之一就是實現(xiàn)參數(shù)化、變量化設(shè)計。無論是傳統(tǒng)的CAD繪圖軟件還是現(xiàn)有的二維繪圖軟件都實現(xiàn)不了參數(shù)化設(shè)計。但在三維CAD的參數(shù)化、變量化設(shè)計版塊中，零件可以根據(jù)結(jié)構(gòu)尺寸的變化而自行更改以達(dá)到合適的效果；同樣，當(dāng)零件的尺寸和形狀發(fā)生變化的時候，其他相關(guān)結(jié)構(gòu)也會隨之變化。這樣，三維CAD技術(shù)就可以幫助機械設(shè)計減少大量的工作量，使工作時間減少了近三分之一，而工作效率卻提高3～5倍，縮短機械設(shè)計的周期，從而提高了生產(chǎn)的效率。

（4）促進實現(xiàn)CDA/CAM集成。由于三維設(shè)計可以實現(xiàn)CAD/CAM的集成，這就意味著在三維CAD的技術(shù)下，產(chǎn)品在從設(shè)計到制造的整個全過程，通過信息集成和信息流自動化，可以保證加工的產(chǎn)品與設(shè)計完全精確吻合，使CAM可以直接獲取CAD的信息進行加工。而按照傳統(tǒng)做法，工作人員是根據(jù)CAD設(shè)計出來的圖紙進行數(shù)控加工編輯的，因此不可避免地造成了在CAD和CAM中有兩套一樣的零件數(shù)據(jù)，很容易導(dǎo)致管理上的混亂。

4 三維CAD技術(shù)在機械設(shè)計中的不足及分析

在機械設(shè)計的過程中，三維CAD技術(shù)的確具有很大的優(yōu)勢。但該技術(shù)在實際的推廣使用中，并不是所有的企業(yè)效果都很好，具體表現(xiàn)在以下幾個方面：

（1）缺乏三維CAD技術(shù)的專業(yè)人才。首先，三維CAD系統(tǒng)本事就是一個復(fù)雜的系統(tǒng)，不是所有設(shè)計人員都很熟練地掌握的，甚至很多接受過CAD系統(tǒng)應(yīng)用培訓(xùn)的設(shè)計人員都對CAD的部分功能還很模糊，這種情況對設(shè)計人員完成機械設(shè)計是一個很大的障礙。其次，由于在現(xiàn)代社會人才的流動性很大，而且三維CAD技術(shù)的培訓(xùn)成本很高，這難免打擊了某些企業(yè)對培育CAD人才的積極性。因此造成了精通三維CAD的技術(shù)人員缺乏的情況。

（2）未實現(xiàn)真正的輔助設(shè)計。就目前而言，很多企業(yè)在CAD軟件的選擇上表現(xiàn)出很多錯誤的觀點。有些企業(yè)采用三維CAD技術(shù)運用CAD軟件只是簡單地為了追求三維效果，并沒有真正的意識到三維CAD軟件的潛能和三維CAD技術(shù)的優(yōu)勢。對于機械設(shè)計，他們還只是停留在傳統(tǒng)的設(shè)計方法上，也僅僅只是利用計算機制圖，如此一來，CAD軟件也就失去了它真正的意義和功能。還有些企業(yè)的錯誤表現(xiàn)在軟件的選擇上，他們盲目追求那些高端的CAD軟件，如Pro/Engineer、UG等。對于中小型企業(yè)來說，這些功能強大的軟件價格不菲而且難掌握，這樣一來投入過大而軟件的功能卻未必完全發(fā)揮。因此，企業(yè)在選擇CAD軟件的時候一定要實事求是，根據(jù)自身的情況、實際需求以及企業(yè)近期的發(fā)展目標(biāo)來選擇適宜的軟件，不要盲目追求功能強的軟件，要考慮到性比價、服務(wù)、軟件商的技術(shù)支持度等各因素。

5 結(jié)語

我國的制造業(yè)正隨著技術(shù)的不斷發(fā)展而發(fā)展壯大，中國制造如何轉(zhuǎn)變?yōu)橹袊鴦?chuàng)造這有賴于產(chǎn)品的設(shè)計創(chuàng)新。在機械設(shè)計中，三維CAD技術(shù)是重中之重也是未來的發(fā)展趨勢，它是企業(yè)在激烈的市場競爭環(huán)境中立足的法寶。未來計算機不斷完善的功能、信息的智能化處理，這都使CAD三維技術(shù)的未來發(fā)展前景良好。