摘要：传统机械设计采用的工业设计方法为CAD技术，伴随科技的不断发展，传统CAD技术已经升级为三维CAD技术，同时也出现了一些新兴工业设计技术，例如，3D打印技术便是一项新兴的工业设计技术，目前已经应用到工业机械、航天航空、汽车制造、医疗、科研等领域，并取得了良好的应用效果。本文重点对三维CAD技术和3D打印技术在机械设计制造技术中的应用进行探究，从而为实际机械设计制造的开展提供技术支持。

关键词：工业设计；机械设计制造技术；三维CAD技术；3D打印技术

在机械设计制造活动开展中，设计工作是必要的一环，也是机械生产制造的前提基础，做好设计工作关系到机械生产制造的质量和使用寿命，要求设计单位必须不断提升设计水平，使机械设计的质量得到提升，实现精准化、现代化设计。工业设计涉及的学科比较多，美学、工学等学科均包含其中。从当前来看，工业设计主要包括传统和现代两类工业设计。而当前时代高速发展的背景下，人们在美学观念方面出现改变，传统工业设计无法满足大众审美需求，现代工业设计更加符合大众审美品味[1]。因此，当前机械设计制造均在不同程度的融入了现代化元素。三维CAD技术以及3D打印技术便属于现代工业设计技术。本文重点对现代工业设计以及机械设计制造技术的应用进行研究，使机械设计制造的质量得到提升。

1.现代工业设计技术在机械设计中的应用

机械设计技术在实施中，工业设计技术占主导地位，因此，选择合适的工业设计技术至关重要，从当前人们比较青睐的现代工业设计技术来看，三维CAD技术和3D打印技术均属于重要的现代工业设计技术。本文主要从这两项技术层面对其在机械设计中的应用进行探究。

1.1三维CAD技术在机械设计中的应用

三维CAD技术是在二维CAD技术发展而来，在采用二维CAD技术开展机械设计时，设计师会使用CAD软件画出机械设备的二维图纸，然后再将二维图纸利用相关软件设备设施进行三维成像，从而完成机械设备模型的制作。在此过程中，模型的制作非常复杂，并且设计效率以及设计精度均比较低，无法满足当前机械设计的要求[2]。三维CAD技术则可以避免这些问题，该技术可以将机械设计的周期缩短，并使机械设备产品的进程得以提升，并且机械设备的设计精度比较高，是现代机械设计的重要手段，三维CAD技术在机械设计中的具体应用主要体现在以下三个方面：

1.1.1应用于机械设计模型的构建

三维CAD技术可以保证机械设计方案的立体性和直观性，在开展机械设计模型构建工作时，可以采用三维CAD技术中的立体、框架以及表面三种方式，从而对机械设计模型进行有效构建，并且在模型构建时，三维CAD技术自带椭圆、圆柱以及圆形等一系列简单的图形。若设计的机械结构比较复杂，则该技术可以通过布尔运算对自身附带的各种图形进行排列组合，同时还会依照客户的实际需求开展全面运算，从而使预期设计图案得以获取，有利于机械设计模型构建。

1.1.2应用于机械设计方案的完善

机械设计方案所使用的基本零部件均已完成的情况下，需要对全部零部件进行加工重组，从而使机械设计方案得以完善。因三维CAD具备较为强大的编辑功能，设计师可以找原来的设计方案对独立不见进行排列组合。若零部件的复杂程度较高，则设计师便需要通过三维CAD的宣传功能对全新的适应性部件进行获取、排列以及组合，从而使三维方案更加科学合理，保证机械设计得以高质效完成[3]。此外，在对机械设计方案进行制定过程中，还必须对CAD/CAM系统的应用进行高度重视，该系统主要用于软件开发，同时还可以利用其数据分析、立体构筑、平面设计等功能对数据进行管理和应用，从而保证设计方案日趋完善，并确保机械设计方案得以顺利实施。

1.1.3应用于机械CAE

机械CAE这一软件具有三大主要功能，分别为机械结构优化设计功能、机械设计方案分析功能以及机械设计方案数据对比功能，将三项功能有效应用可以提升机械设计方案的科学性与合理性，同时还要对机械设计方案进行评定，从而确保方案规范性。而要达到这些方面，需要通过机械CAE开展机械设计和分析工作，从而保证方案得以顺利有效的实施，而这一流程则属于CAD在机械CAE中的具体应用。

1.2 3D打印技术在机械设计中的应用

3D打印技术属于一种包含计算机、光电、液压以及原材料等多行业构建的一种快速成型技术，该技术的工作原理为：首先，需要通过计算机对需要打印的3D电子模型进行设计，利用画图软件对模型形状、尺寸进行设定；其次，将3D打印机连接计算机，3D打印机将会对构建的3D图形信息进行层层分割；最后，依照分割后各层平面信息对打印路径予以确定，然后进行层层打印，最终形成模型[4]。3D打印技术在对机械设计模型进行打印时，并非使用常规水墨材料进行打印，而是使用丝状或者是粉末状材料、尼龙、玻璃等物质进行打印，属于快速成型的一项技术，可在实际生产过程中随时进行生产制造，既能够提升制造质效，又能够降低制造成本。将3D打印技术在机械设计中应用具体体现以下几点：

1.2.1应用于机械设计方案的校验

利用3D打印技术可以依照之前完成设计的形状将其快速打印、快速成型，针对机械设计来讲，3D打印技术这种快速成型的技术能够使机械设计方案通过模型的形式予以展现。还可以对完成打印的模型开展性能分析以及尺寸测量，从而确定机械设计的效果能否达到要求和标准，该技术的应用将机械设计时间缩短，并使机械设计的整体效果得到提升，可对机械设计方案进行校验。从这一方面来看，该技术能够使机械设备设计的成型获得技术支持，并以快速成型的方式将机械设计的周期缩短，同时还使机械设计效果实现全面提升，机械设计工作需求因此得到了满足，为机械设计的开展提供了技术支持。

1.2.2应用于机械设计效率的提升

机械设计的周期一般均比较长，不仅要对机械图纸开展有效设计，而且还需要对设计后的图纸进行修正，确保机械尺寸和形状能够与要求相符，从而确保机械设计目标能够达到预期效果。当图纸调整完毕且达到要求标准后，还要根据图纸进行筑模，筑模时间比较长，且过程相对较为复杂，会影响机械设计周期。采取3D打印技术则可以使筑模得到技术支持，并使机械设计的筑模时间缩减，提升机械设计的整体效率[5]。3D打印技术在实际应用中，可以利用熔融沉积技术实现模型的快速成型，该技术主要是利用丝状热熔材料，通过将其加热和融化，从而能够使用尖细喷嘴将其挤压喷射出来，当热熔材料在外部冷却之后便会慢慢固化，从而形成所需产品。

1.2.3应用于机械零件的设计

在机械设计中利用3D打印技术还可以提升机械产品质量，通过3D打印技术能够校验机械设计制造产品的尺寸即性能，确保机械设计产品的质量能够达到相关要求。3D打印技术应用于机械设计中，无需考虑在开展机械设计时使用二维CAD或是三维CAD，只需要根据机械设计的实际要求，采用计算机三维建模的功能对所需机械零件进行自由化设计，同时采用3D打印设备将机械零件制作出来，无论是简单的机械零件还是复杂的机械零件，均能够通过3D打印技术做出，只需要有效利用计算机进行建模即可。并且在机械设计中，利用3D打印技术可以对箱体类、轴套类、盘盖类以及叉架类等类型的零件进行设计和制造。

2.机械制造技术的应用

机械制造是建立在机械设计的基础之上的，在完成机械设计方案或者是利用三维CAD完成机械设计之后，便进入到机械制造环节，机械制造主要是利用之前设计的图纸开展制造，或者是利用3D打印设备制备的模型进行机械制造。具体的机械制造技术的具体应用如下：

2.1计算机辅助机械制造

该技术在目前机械制造中应用比较普遍化，该技术是制造工业与信息工业之间的结合。在开展机械制造时，主要是利用计算机运算功能，并考虑制造业的实际需求开展辅助设计以及辅助制造，从而利用计算机辅助这一功能使机械设计和制造效率提升，并且计算机辅助机械制造技术还衍生了一些新技术的出现，上面讲述的3D打印技术便是运用了计算机运算功能对制造的机械零件进行准确运算，从而确保3D打印出的模型能够与零件尺寸、形状需求相符。

2.2数控加工

在传统的机械制造项目中，一般需要技术熟练的工人来完成机械制造，而对于一些精细零件更加需要具备多年经验的技术工人来完成此类零件的加工，这种情况严重影响了机械制造的速度和进程。数控加工技术应用于机械制造可以有效改善这一情况。使用的数控设备均为自动化设备，不仅能够提升机械制造的效率，而且还保证了机械制造的精细化程度。数控加工使小批量一类的机械产品制造成本得以降低，实现了机械制造的自动化和灵活性，目前在汽车制造以及航天航空机械制造等领域得以广泛应用。

2.3超高速磨削和切削技术

伴随机械制造业科技水平的持续提升，现代机械制造的要求也在持续提升，超高速磨削和切削技术主要是使用超硬的磨具以及刀具，通过有效的对这些用具开展高速运动，从而实现高自动化、高精度以及高柔性的开展机械设备制造，通过提升切削和磨削的速度实现材料去除率、加工质量以及精度的提升。

2.4超精密加工及纳米技术

现阶段，我国计算机技术、航空材料科学以及激光技术等均得到了较快的发展，在这些技术和材料的支持下，机械制造的质量和精度得到了全面提升，现阶段已经达到了纳米级。而机械制造越来越精密化，只有机械的精密化程度越高，才会使机械制造企业的竞争力越强，尤其是尖端机械产品的制造更加需要超精密加工制造技术来完成。此外，纳米技术的发展也使得机械制造领域的发展得到了支持，人们对机械的便捷性和微小化要求越来越高，在机械零部件尺寸方面要尽量减小方能够满足人们的需求，而纳米技术则能够满足这一需求，因此，纳米技术的发展推动了微型机器生产加工制造的发展，更加注重机械产品带给人的体验感受。

3.结语

综上所述，机械设计制造技术是机械产品生产的两个重要环节，这两个环节均与工业设计存在密切的关联，尤其是机械设计需要采用工业设计方法来实现，通过研究得知，三维CAD技术和3D打印技术均属于现代工业设计技术，能够满足机械设计的实际需求。完成机械设计后便是按照机械设计方案进行加工制造，通过利用机械制造技术使机械设计得以实现。

参考文献：

[1]栾峰. 浅谈机械设计与工业设计制造技术的联系与应用[J]. 中文科技期刊数据库（全文版）自然科学，2022（12）：88-91.

[2]武胜璇，童立超，李石. 谈机械设计与工业设计的结合应用[J]. 中国科技期刊数据库 工业A，2022（1）：53-56.

[3]邓扬，陶艳红，谭湘龙，等. 基于有限元分析的工程机械工业设计创新研究[J]. 建设机械技术与管理，2022（4）：65-68.

[4]黄执高，张勇，郭烈红，等. 基于3D打印技术在机械制造中的应用研究[J]. 科技与创新，2022（15）：16-18.

[5]张燕红. 探究工业设计及机械设计制造技术的应用[J]. 设备管理与维修，2021（18）：34-35.