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摘要：将CAD技术应用到机械设计中能够更加直观的将设计方案展现出来，有助于设计人员提高工作效率，还能够及时发现设计中存在的不足，以便于修正错误。本文首先对三维CAD技术进行了介绍，进而对其在机械工程设计中的应用进行了分析，以供参考。
关键词：机械工程；设计；CAD技术；应用优势
在传统机械工程设计中，工程图纸的绘制和工程方案的设计需要工程师通过手工方式完成，效率和准确率都不理想。随后，在一些发达国家中开始广泛应用简易家用计算机，随着技术的不断发展成熟，人们开始尝试使用计算机完成工程设计。CAD、CAM等制图软件应运而生。在三维CAD技术的运用下，机械工程设计效率和效果得到了进一步的提升。
1三维CAD技术的基本概述
CAD技术的全称是ComputerAidedDesign，即计算机辅助设计，通过应用计算机设备和图形设备，为设计人员设计工作提供辅助。早在20世纪70年代，该技术就已出现，通过计算机完成计算。在1963年开发的画板程序，设计者和计算机可通过图形的方法进行交互。设计时，在阴极射线管屏幕中使用光笔向计算机中绘制，即图形化用户界面的雏形，在现代CAD中，这种界面也具有重要的价值[1]。目前，我国CAD技术在国外相关平台的基础上进行了二次开发，经历了数十年的发展，在传统二维CAD的基础上，发展为三维CAD设计，进一步提高了其应用价值。在三维CAD设计中，具有较强的直观性，不但可以对二维图纸进行绘制，也能如同UG一般，对3D模型加以建立。工程模型可采取立体角度观察，不存在死角，能使人们更加准确的了解工程概况。另外，采用组装程序能动态的展示和体现工程各个部分结构建造装配过程。
传统的二维图纸仅采取了平面展示的方法，难以直观展现工程构造，需要采取阶梯剖、半剖、全剖等方式进行二维展示。在日常生活中，对于简易的三维理解，可以通过三视图加以实现。但是，在机械工程设计中，构造相对复杂，传统二维识图具有较大的局限性，为三维CAD技术的发展提供了可能[2]。在机械工程设计中，三维CAD是未来主要的发展趋势。
2三维CAD技术在机械工程设计中的应用优势
在机械工程设计中，三维CAD技术具有较为明显的应用优势。利用这一技术，能代替传统纸质图纸，符合工程建筑领域的未来发展需求。采用三维CAD技术替代人工设计的技术优势十分明显，进而可代替传统的手工制图、手工设计方法[3]。从技术角度考虑，三维CAD技术的制图便捷性、制图精准性都更为理想，在图纸的携带、保存、检测等应用上，也更加方便，给工程建设质量提供了重要的保障。
2.1提高了制图便捷性
在机械工程设计中，工程师的实际操作应当结合工程实际需求，对工程数据加以计算，进而完成数据设计，并通过计算数据完成工程制图。过去的机械工程设计对工程蓝图、草图、数据等都有较大的需求，图纸所用纸张很大。因此，保存、使用都较为困难，存在易丢失、损坏等现象。而利用三维CAD技术，不需要经历复杂的计算、绘制、保存等工程。在计算图形时利用人工计算方法，需要消耗大量的时间和精力，且易发生错误，需要反复检查和验算以确保准确性。而利用CAD制图方法，可对自动求解模块功能加以运用，完成对平方、成绩、求和的自动求解和复杂计算。大量的计算工作能在短时间内完成，并且能够保证准确率，从而提高了制图的便捷性[4]。
2.2提高制图精准性
机械工程设计，通常都具有较高的技术性，必须有十分精确的设计和制图。如果采用传统手工绘图的方法难度很大，手工绘制的纸质蓝图在实际工程设计中，难以直观的展示出效果。因此，往往不能达到较高的精准度。利用三维CAD技术，发挥其强大的技术优势，利用计算功能简化计算过程，省略复杂的计算复查过程，能够精准、快速的完成工程各个部分绘制，提高机械工程设计制图的精准性。
2.3图纸携带保存检测方便
在机械工程设计中采取手工绘制图纸的方法时，设计人员需要携带大量的图纸和器材等，且耗费的时间、精力也较大，对于工作效率的提升有不利影响。另外，使用的仪器设备易发生损坏或出现故障，进而影响工作效率。随着触摸屏技术、计算机技术的不断发展成熟，在先进计算机设备中，能对特定储存设备中的放置的内容加以识别[5]。和传统的图纸相比，在传输、存储数据的过程中，很少会发生数据损失的情况；而纸质图纸则易发生受潮、损坏等问题，造成画迹失真，影响使用。利用三维CAD技术生成的图纸主要是数据流，可存储在硬盘中，并在不同地方备份以保证安全，可以通过Windows界面监控管理，十分便利。
2.4保障工程建设质量
在机械工程设计中，三维CAD技术具有较强的直观性，在设计阶段中，能展示具体的工程结构，对复查修改的时间有较高的要求，不能一次完成。而通过提高设计的直观性，能尽早发现可能存在的问题和错误，在工程建设阶段更好的控制风险[6]。机械工程设计一般具有复杂性、多专业性、系统性的特点，涉及了很多阶段和专业的协调。而在传统的二维设计环境中，可能存在沟通疏漏，进而出现设计反复或设计失误的情况。利用三维可视化环境，能够集中管理数据，通过关联参数驱动及对象，确保不同阶段及专业，具有唯一性和一致性的数据要求，能有效避免设计漏洞，进而确保工程质量，提高机械工程设计的有效性。因此，通过运用三维CAD技术，能够有效规避对空间关系认识不足而造成的设计失误，在机械工程设计中达到优质的效果，提高工作效率和工作速度。三维CAD还具有快速制图、存储功能，在研究工程问题和修改工程设计的过程中，能更准确的表达设计者观点，从而准确修改和展示成果。
3具体应用探讨
3.1在机械设计方案形成中的应用
三维CAD软件具有编辑功能，使得设计人员在进行方案构思时，可以通过编辑修改来逐步生成想要达到预期效果，给设计方案的构思带来了便利。此外，网络化技术的应用还可以实现三维情景下的协同设计，使得设计方案在形成过程中可以不断根据实际需要进行调整，使得最终形成的机械设计方案质量大大提升。
3.2在机械设计方案建模中的应用
现在市场上主流采用的三维CAD软件都具有强大的实体造型功能，使得设计人员可以很方便地构造出其想要实现的特征结构。此外，对于很多结构复杂的零件模型，有时难以分解成简单的基本体特征，但利用三维CAD软件的拉伸、旋转和扫略等功能，可以很方便地实现从模型截面轮廓线到三维实体之间的跃迁，进而生成满足需要的基本体，在此基础上通过布尔运算就可以得到零件的三维模型，完成设计建模作业。
3.3与CAE/CAM平台的集成应用
利用三维CAD技术得到的机械设计成果可以存储为计算机文件，然后直接或经过一定的格式转换后，就可以输入到CAE、CAM等平台上。通过CAE平台，可以对设计方案进行各种分析，便于及时发现设计中的不足并反馈进行修正。而通过CAM平台，可以进行加工过程仿真并生成数控代码，这对及时发现设计中的不足和提升加工质效也具有积极意义。事实上，现代化主流的三维CAD软件中已经普遍集成了CAE和CAM模块，产品从设计到制造的整个流程已经打通。
结语
近年来，随着社会经济的快速发展，在工程建设领域取得了较大的进步。工程设计是工程建设中的重要步骤，对后续的工程施工、造价控制等都有直接的影响。将三维CAD技术应用在工程设计中，能有效解决传统二维设计的局限性，直观展示工程各方面情况。利用该技术，对工程设计效率、质量的提升有重要意义。
参考文献
[1]刘韫锋，马浩然，孙林鑫.机械设计中三维CAD技术的应用[J].南方农机，2017，48（1）：107－108.
[2]朱艳琼，杨树生，李辉，等.三维CAD技术在机械设计中的应用[J].科技创新与应用，2017（15）：135.
[3]杨华，肖洁.三维CAD技术在农业机械设计中的应用[J].贵州农机化，2012（2）：18-20.