二維CAD（Computer Aided Design）是我國(guó)機(jī)械行業(yè)目前應(yīng)用最普遍的技術(shù)，然而，傳統(tǒng)的二維CAD只是起到了電子圖版的作用，因?yàn)樗鼪](méi)能解決設(shè)計(jì)中最困難的幾個(gè)問(wèn)題，如:復(fù)雜的投影線生成、尺寸漏標(biāo)、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)關(guān)系分析、設(shè)計(jì)的更新與工程管理等。所以，二維機(jī)械CAD沒(méi)有做到真正的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)。隨著計(jì)算機(jī)性能的提高，信息處理的智能化，機(jī)械設(shè)計(jì)手段正從二維CAD向三維CAD過(guò)渡，有相當(dāng)一部分企業(yè)已完成了從二維CAD向三維CAD的轉(zhuǎn)換，并取得了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。相對(duì)于二維系統(tǒng)而言，三維系統(tǒng)才是真正的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)。 一、三維CAD技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)中的優(yōu)點(diǎn) 通過(guò)實(shí)際應(yīng)用三維CAD系統(tǒng)軟件，筆者體會(huì)到三維CAD系統(tǒng)軟件比二維CAD在機(jī)械設(shè)計(jì)過(guò)程中具有更大的優(yōu)勢(shì)，具體表現(xiàn)在以下幾點(diǎn): （一）零件設(shè)計(jì)更加方便 使用三維CAD系統(tǒng)，可以裝配環(huán)境中設(shè)計(jì)新零件，也可以利用相鄰零件的位置及形狀來(lái)設(shè)計(jì)新零件，既方便又快捷，避免了單獨(dú)設(shè)計(jì)零件導(dǎo)致裝配的失敗。資源查找器中的零件回放還可以把零件造型的過(guò)程通過(guò)動(dòng)畫演示出來(lái)，使人一目了然。 （二）裝配零件更加直觀 在裝配過(guò)程中，資源查找器中的裝配路徑查找器記錄了零件之間的裝配關(guān)系，若裝配不正確即予以顯示，另外，零件還可以隱藏，在隱藏了外部零件的時(shí)候，可清楚地看到內(nèi)部的裝配結(jié)構(gòu)。整個(gè)機(jī)器裝配模型完成后還能進(jìn)行運(yùn)動(dòng)演示，對(duì)于有一定運(yùn)動(dòng)行程要求的，可檢驗(yàn)行程是否達(dá)到要求，及時(shí)對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行更改，避免了產(chǎn)品生產(chǎn)后才發(fā)現(xiàn)需要修改甚至報(bào)廢。 （三）縮短了機(jī)械設(shè)計(jì)周期 采用三維CAD技術(shù)，機(jī)械設(shè)計(jì)時(shí)間縮短了近1/3，大幅度地提高了設(shè)計(jì)和生產(chǎn)效率。在用三維CAD系統(tǒng)進(jìn)行新機(jī)械的開發(fā)設(shè)計(jì)時(shí)，只需對(duì)其中部分零部件進(jìn)行重新設(shè)計(jì)和制造，而大部分零部件的設(shè)計(jì)都將繼承以往的信息，使機(jī)械設(shè)計(jì)的效率提高了3～5倍。同時(shí)，三維CAD系統(tǒng)具有高度變型設(shè)計(jì)能力，能夠通過(guò)快速重構(gòu)，得到一種全新的機(jī)械產(chǎn)品。 （四）提高機(jī)械產(chǎn)品的技術(shù)含量和質(zhì)量 由于機(jī)械產(chǎn)品與信息技術(shù)相融合，同時(shí)采用CAD CIMS組織生產(chǎn)，機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)有了新發(fā)展。三維CAD技術(shù)采用先進(jìn)的設(shè)計(jì)方法，如優(yōu)化、有限元受力分析、產(chǎn)品的虛擬設(shè)計(jì)、運(yùn)動(dòng)方針和優(yōu)化設(shè)計(jì)等，保證了產(chǎn)品的設(shè)計(jì)質(zhì)量。同時(shí)，大型企業(yè)數(shù)控加工手段完善，再采用CAD/CAPP/CAM進(jìn)行機(jī)械零件加工，一致性很好，保證了產(chǎn)品的質(zhì)量。 二、三維CAD技術(shù)對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)的影響 三維CAD技術(shù)從根本上改變了機(jī)械設(shè)計(jì)的進(jìn)程和質(zhì)量，引進(jìn)了現(xiàn)代設(shè)計(jì)概念，克服了傳統(tǒng)設(shè)計(jì)帶來(lái)的弊端，使機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)與生產(chǎn)發(fā)生了深刻的變化。 （一）更強(qiáng)調(diào)創(chuàng)新機(jī)械設(shè)計(jì) 傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中改型設(shè)計(jì)多，只能改變現(xiàn)有產(chǎn)品中某些尺寸，或只能消化某些產(chǎn)品，仿照生產(chǎn)，因此無(wú)法實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新構(gòu)思，使得產(chǎn)品從根本上沒(méi)有質(zhì)的飛躍。而三維CAD技術(shù)在方案設(shè)計(jì)階段，充分利用專家系統(tǒng)及現(xiàn)代科技新理論，建立多種機(jī)構(gòu)進(jìn)行構(gòu)型對(duì)比，立體感強(qiáng)、效果逼真，更能激發(fā)設(shè)計(jì)人員的新穎構(gòu)思。 （二）設(shè)計(jì)過(guò)程的并行化和智能化 隨著局域網(wǎng)和Internet的普及，絕大多數(shù)人已認(rèn)識(shí)到，網(wǎng)絡(luò)將是21世紀(jì)發(fā)展的首選工具。一個(gè)大中型產(chǎn)品的設(shè)計(jì)不是一個(gè)人或是少數(shù)幾個(gè)人能夠完成的，而網(wǎng)絡(luò)將這種設(shè)計(jì)任務(wù)的并行性的可能性大大提高。三維CAD技術(shù)使得設(shè)計(jì)人員之間的交流更容易，減少了交流過(guò)程中的不必要錯(cuò)誤，網(wǎng)絡(luò)交流更直觀。 （三）設(shè)計(jì)和生產(chǎn)的一體化 計(jì)算機(jī)技術(shù)在設(shè)計(jì)中的應(yīng)用已從以往的繪圖發(fā)展到當(dāng)今的三維建模、虛擬制造、智能設(shè)計(jì)及CAD/CAE/CAM集成階段。三維設(shè)計(jì)軟件是當(dāng)今最先進(jìn)的CAD軟件，在發(fā)達(dá)國(guó)家與工程設(shè)計(jì)有關(guān)的各個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。比如:美國(guó)福特公司應(yīng)用三維CAD技術(shù)后將新型汽車開發(fā)周期從18個(gè)月壓縮到12個(gè)月，減少了90%的實(shí)物模型，減少新產(chǎn)品的設(shè)計(jì)更改50%以上，減少新汽車試制成本50%，提高投資效益30%。波音公司新一代777客機(jī)生產(chǎn)中實(shí)現(xiàn)了“無(wú)圖紙?jiān)O(shè)計(jì)”，其先進(jìn)的CAD/CAM技術(shù)走在了全世界的前面。 三、三維CAD技術(shù)在目前機(jī)械設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題 CAD技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)中的優(yōu)勢(shì)是非常明顯的，它給企業(yè)帶來(lái)了效率與效益，但在有些企業(yè)卻效果不好，主要表現(xiàn)在: （一）未能真正實(shí)現(xiàn)輔助設(shè)計(jì) 很多使用者并未實(shí)現(xiàn)真正的設(shè)計(jì)，目前很多單位用CAD軟件可以做出三維模型，但僅僅是為了做三維效果圖，并未真正實(shí)現(xiàn)運(yùn)用三維CAD軟件進(jìn)行整體空間設(shè)計(jì)和受力分析，還停留在平面圖設(shè)計(jì)方面。他們只是做到用計(jì)算機(jī)出圖，只停留在這個(gè)階段，就失去了作用，因?yàn)镃AD是輔助設(shè)計(jì)，不是輔助繪圖。 （二）精通CAD技術(shù)的設(shè)計(jì)人員缺乏 三維CAD系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)雜、多樣的系統(tǒng)，并不是每個(gè)設(shè)計(jì)人員都能很好地掌握，更何況大部分設(shè)計(jì)人員沒(méi)有接受過(guò)CAD的應(yīng)用培訓(xùn)，對(duì)CAD的多數(shù)功能一無(wú)所知，他們完成的設(shè)計(jì)很可能就存在一些缺陷。 四、發(fā)展趨勢(shì) 從制造到創(chuàng)造是任何國(guó)家都要經(jīng)歷的一個(gè)發(fā)展過(guò)程，隨著中國(guó)機(jī)械行業(yè)的不斷壯大，越來(lái)越多的設(shè)計(jì)者要從中國(guó)制造轉(zhuǎn)向中國(guó)創(chuàng)造，而創(chuàng)造就不再是為了解剖或生產(chǎn)某一個(gè)零部件而設(shè)計(jì)，而是整體設(shè)計(jì)整個(gè)產(chǎn)品，單憑二維技術(shù)是不夠的，三維自然必不可少。先進(jìn)的設(shè)計(jì)能力才能產(chǎn)生先進(jìn)的制造企業(yè)。從長(zhǎng)遠(yuǎn)看，從二維到三維是CAD一個(gè)不可逆轉(zhuǎn)的趨勢(shì)。 中國(guó)制造企業(yè)從二維到三維是企業(yè)深化CAD應(yīng)用的一個(gè)方向，因?yàn)槿SCAD軟件能夠提升企業(yè)的產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力。而當(dāng)企業(yè)應(yīng)用三維CAD軟件后，也會(huì)提出深化三維CAD應(yīng)用的需求。因此，我認(rèn)為國(guó)家應(yīng)該大力提倡研制具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，符合設(shè)計(jì)習(xí)慣、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和企業(yè)文化的，面向行業(yè)的應(yīng)用模塊。隨著計(jì)算機(jī)性能的提高，信息處理的智能化，CAD三維技術(shù)正向著開放、集成、技能和標(biāo)準(zhǔn)化的方向發(fā)展。正確把握CAD技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，對(duì)我國(guó)CAD軟件行業(yè)的開發(fā)及企業(yè)正確規(guī)劃自身的CAD應(yīng)用系統(tǒng)，都具有深遠(yuǎn)的意義。