刘小雄

摘 要：随着三维CAD 技术的发展，三维图形已由过去的辅助作用，迅速扩大到现在贯穿于设计和生产的全过程。针对当前三维CAD 技术在机械设计领域发展的实际情况，现对三维CAD 设计技术作了系统、全面、深入的分析。根据三维CAD设计的技术特点，探讨了现代机械设计人员必备的技术要求。

关键词：三维CAD；机械设计；信息化设计

三维造型设计技术是利用计算机模拟一个三维空间，设计人员直接在这个三维空间里设计物体的模型，描述自己的设计意图。三维CAD造型技术设计理念的兴起，对传统的机械设计模式带来了极大的冲击。与平面二维CAD技术是利用投影图描述物体相比，过去轴测图、透视图等三维图形一般是作为机械设计的辅助图样，而三维机械设计三维图形却贯穿于整个设计以及制造过程中。几何形体的三维空间描述比传统的二维空间描述表现的更真实、更准确、更全面。由于三维设计具有传统的平面二维设计所无法比拟的优越性，目前三维造型设计技术在机械设计中己成为主流。

1 三维CAD设计的特点与优势

1.1 三维CAD设计的特点

三维设计中对于任何一个位置的特定的点和空间的图形对象，CAD都具有一个相对应的三维坐标系统，该坐标系具有可移动的用户坐标系统，以便于局部区域的操作。同时可在计算机模拟空间的任何位置设置视点，从任意视点和方向观察所设计对象。能将三维模型转换成标准的多个视图，生成带有标注尺寸的产品图。然后通过内置渲染器所配有的各种光源及表面材质，可根据三维模型制作真实感着色图。

1.2 三维CAD设计的优势

人们头脑中所构思的设计对象就是三维形态，因此，直接用三维实体形式来描述设计对象是最直观的描述方式。采用三维CAD 技术，使机械设计周期缩短了近1/3，提高了设计和生产效率。在用三维CAD 系统进行新机械的开发设计时，只需对其中部分零部件进行重新设计和制造，可以在装配环境中设计新零件；利用相邻零件的位置及形状来设计新零件，可保证新零件与相邻零件的精确配合，避免了单独设计零件出现错误而导致装配的失败。同时还可以进行运动仿真，能清楚地看到机器运动的全过程，检验行程是否达到要求，对于在静态下不发生干涉而在运动中出现碰撞的也可检验出来，从而及时对设计进行更改。由此可见，三维CAD 系统具有高度变型设计能力，能够通过快速、精确重构及仿真，得到一种全新的机械产品。

2 三维CAD 技术对机械设计的影响

三维CAD 技术在机械设计中的特点及优势，从根本上改变了机械设计方法，现代设计概念的引进，克服了传统二维设计的弊端，使机械设计发生了深刻的变化。具体表现一下几点：

2.1 三维机械设计充分发挥机械设计创新性

传统机械设计偏重经验，设计过程中多依靠经验设计，且主要以机械改型设计为主，忽视了创新性的机械设计，使得机械设计产品无法实现质的飞跃。而三维CAD 技术使设计在方案设计阶段，即可充分利用设计专家系统及现代科技新理论，建立多元系统进行设计造型对比，实施产品创新，同时由于三维设计立体表现的特点，能更加逼真的反映设计人员新颖的设计构思，进而得到更高科技含量的设计产品。

2.2 实现机械制造过程全面信息化

三维CAD设计系统中先进的信息处理技术不仅使设计全程计算机化，而且在设计产品加工制造之前，即可利用三维设计技术实现虚拟组装及动态仿真，在设计产品加工前就可以发现设计是否缺陷并进行针对性改进，进而极大地提高了设计效率和设计质量。另外，随着网络通信的快速普及，信息传输技术已进入高速交流时代，使异地设计成为现实，甚至设计方案的实时异地讨论、异地现场修改都已成为现实。

3 三维CAD设计展望

三维CAD 技术彻底更新传统二维设计手段及设计方法，这就要求从事机械设计工作的设计人员提出更高的要求，不仅要具备扎实的设计理论知识、丰富的设计经验等基本机械设计素质，还应具备熟练的计算机相关知识及科学的设计思想。总之，三维CAD 设计技术在目前机械设计中已发挥了重要的作用，使机械设计提高到全新的阶段。它的迅速发展必将能满足现代化机械设计越高的需求，为机械设计提供强有力的支持。

参考文献

[1]郭聚东，宋怀庆.制造技术对CAD技术的影响[J].煤矿机械，2004，25（5）：51-52.

[2]王其芳.三维CAD技术对机械设计的影响[J].煤矿机械，2007，28（4）：94-96.

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