1.三维设计应用的现状
应工业发展的需求，自20世纪90年代，CAD（计算机辅助设计）技术随着计算机性能的提高，信息处理的智能化，设计平台从二维CAD软件逐步演化为三维CAD软件。三维设计就是基于三维软件这个新一代数字化，虚拟化，智能化的设计平台发展起来的新型设计方式。其最直接的优点是直观，方便进行结构合理性观察和干涉位置核查。设计对象可以随着某些结构尺寸的修改而自动调整优化，实现参数化、变量化。其可以通过与有限元分析软件的连接，根据不同的工况，对形状、受力复杂的重要零件进行应力变形分析、热及热应力耦合分析、振动分析不断优化模型，重新计算，增加了产品的可靠性。在计算机硬件和先进制造技术迅速迭代更新的背景下，三维软件的功能越来越强大，可以轻松实现各种复杂实体及造型的构建，使设计水平发生了质的飞跃。顺应技术创新发展的潮流和趋势，目前，大部分企业的产品结构研发设计都依靠三维设计完成，不仅大大缩减了开发设计成本，而且提高了工作效率，取得了巨大的经济效益。因此三维CAD软件成为了机械、土木、地质等多个行业进行结构设计的一个主流应用。目前，就机械设计领域而言，市面上常见的三维CAD软件有中望3D、SolidWorks、UG、Pro/Engineer等。
2.直接建模和零件参数化设计模式的区别
三维设计在具体的应用中不仅可选择的不同三维CAD软件，还可以选择不同的建模模式，最常用的直接建模和零件参数化设计模式。
2.1直接建模
直接建模是三维设计最传统的建模技术，是通过定义基本体素，再利用基本体素间的集合运算或变形操作生成复杂形体的一种建模技术，其特点在于三维立体的表面与其实体同时生成，可以是实体也可以是空心曲面。无论是实体建模还是曲面建模，由于直接建模能够定义三维物体的内、外部结构形状，因此能完整地描述物体的所有几何信息和拓扑信息，包括物体的体、面、边和顶点的信息。
2.2零件参数化设计模式
零件参数化建模是通过引入参数来创建和编辑模型，添加新参数时，所有对象都会自动创建和更改，并且会确定模型中每个元素的特征和关系。它是数据（用户输入的参数），逻辑（为了生成预期模型，对数据的进行一些列运算和操作的总和），模型对象（参数化建模的结果）三者的结合。一般来说，参数化建模有两种方法：
一种是利用基本特征（系统提供的特征建模功能模块和自由曲面建模功能模块中的相关特征创建操作）进行参数化设计。在进行参数化建模之前，首先要对模型进行形体分析，如果模型不能分解为基本的几何元素或模型是通过布尔运算的方式组合成的，这样的模型就无法通过基本特征进行参数化建模。在利用基本特征进行参数化建模时，只有长方体、圆柱体、圆锥体和球体等这些基本几何元素可以作为主特征。其他的特征不能作为主特征，只能与其产生依附或参考关； 另一种是利用草图（与实体模型相关联的二维图形）进行参数化设计。它的方便之处在于：草图平面可以进行尺寸驱动，通过对草图对象上所添加约束方式或者约束值的修改可以改变设计参数，从而改变对象特征。通过对草图上创建的截面曲线进行拉伸、旋转和扫描等操作生成参数化实体模型，从而可以提取模型中的截面曲线的参数和拉伸参数来实现整个模型的尺寸驱动。
无论使用哪一种方法进行参数化建模，在建模的过程中都只能有一个主特征，其他的特征都依附于主特征，与主特征保持固定的位置关系。
2.3两种建模模式的区别
直接建模提供给设计者“只管去做”的出模方法，可以快速定义和抽提几何形状，适合注重设计和灵活性的设计任务。但是该模式更专注于创建几何形状，而不是将特征和约束嵌入模型中，每次设计意图的轻微修改或变动都要求设计者快速、及时地响应变化。在参数化设计的数据上哪怕只是改动一个角度，用直接建模的模式都有可能要花上半天的时间进行修改，二者的工作量相差很大。
零件参数化建模则需要用户预测并定义特征约束、关系和从属关系，从而确保任何设计上的修改都将以预先定义的方式更新。它不仅可以完成复杂的设计，极大地提高建模效率，还可以完成各项精准分析，而且有理有据，不像直接建模那样每个零件都要单独创建几何特征。以参数化齿轮建模为例，通过输入一些列的参数完成齿轮的建模后，只需修改其中的及格参数便可以以对齿轮的齿数，模数，压力角等各种参数进行修改，从而完成模型的修改和再生，不用重新构建模型，大大减少了三维设计过程中汇总工作量。
在装配设计中参数化设计模式的优点更加突出，利用变量化技术来建立装配体中各个零部件之间的特征形状和尺寸之间的关系，使得当其中某个零部件的形状和尺寸发生变化时，其他相关零部件的结构和尺寸也随之改变，这样可以大大减少重复劳动，减轻设计工作量，使设计人员从大量繁重、琐碎的绘图工作中解脱出来，大大提高设计速度，并减少数据的存储量。特征作为产品几何模型的构造要素，后续的加工制造、装配等过程都可以使用这些特征。
参数化建模更适合注重设计美学、对性能指标和制造有严格标准的设计任务。但是在参数化建模下，必须保证所做的额外工作和预先的规划和定义是正确的，只有这样后续的工作才能顺利开展。
3.建模模式的选用
随着中国机械制造行业的不断壮大，越来越多的设计者要从中国制造转向中国创造，而创造不再局限于拆装测绘或改进生产某一个零部件而进行设计，而是进行整个产品整体的设计。先进的设计能力才会产生先进的制造企业，三维设计自然成为了企业产品设计的基础支撑。同时三维设计不仅提升了企业的产品创新设计能力，而当企业应用三维设计软件后，也会提出深化三维设计软件应用技术的需求。零件参数化设计就是在传统直接建模技术基础上的拓展。不仅如此，目前新型三维设计技术——逆向建模等也在迅速推广。随着计算机硬件性能的提高，数据处理更智能、更高速，三维CAD正向着开放、集成和智能的方向发展，未来三维的建模的应用技术种类更加繁多，更加专业化，细分化。这就要求用户正确把握各自行业三维CAD技术的发展趋势，根据应用场景选择合理的三维设计应用技术，灵活搭配。毫无疑问，每种建模模式都有其优点，具体用哪种由手头上的任务和所设计的产品类型来决定。在如今的许多情况下，可能同时需要采用多种方法才能获得保持领先所需的速度、质量和创新力。
参考文献
[1] 苏才航，宋伟.浅谈三维建模软件现状[A].机电应用技术.2019(15):228-229
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