CAD技术在机械工程设计中的应用

　　摘 要：随着计算机技术在机械工程设计中的应用，计算机辅助设计(CAD)逐渐替代了传统的机械设计方法。而CAD技术自身功能的不断发展和晚上也对现代机械工 程设计产生了巨大的影响。由于其在机械工程设计中应用的广度和深度也不断扩大，掌握CAD技术已经成为现代机械科研人员必备的专业素质。

　　关键词：CAD技术;机械工程;应用分析

　　CAD即Computer Aided Design，是计算机辅助设计的英文简称。在机械工程设计中，CAD技术的优势主要体现在其强大的图形绘制处理能力和精确快速的计算能力。机械设计已经拥有几百年的历史，在CAD技术出现以前，机械设计技术的发展进程相当的缓慢。传统的机械设计方法以静态分析和近似计算为主，采用经验设计，并使用人工劳动，其设计周期长，设计的结果也差强人意，在激烈的市场竞争中难以脱颖而出，缺乏竞争力。而CAD技术作为现代设计方法的一种，为设计人员解开了诸多束缚，创造了一个便利快捷的设计平台。人们的思维得到了解放，设计工作的强度也降低了不少。设计人员的创造性思维可以轻易的利用CAD技术来实现，复杂的分析计算过程也可以交给计算机来完成。而CAD技术自身功能的发展和完善，也扩大了其在机械工程设计领域中的应用范围。

　　1 机械设计中应用CAD技术的主要优势

　　1.1 提高设计效率

　　将三维技术运用到机械设计当中，最主要的功能是可以实现产品参数化的设计。然而，无论是传统的手绘制图，还是随后发展的二维绘图，都实现不了这个功能。而当三维CAD技术运用后，可以将产品部件信息进行效果改变，立体模式更加突出。在设计过程中，产品的零部件只要有一个发生变化，那么其他部门也会相应发生改变。

　　1.2 促进计算机辅助制造集成功能的实现

　　从设计设计机器产品的过程中，可以通过三维技术实现机器产品的信息数字管理，达到集成化控制，确保产品的生产和设计的精度，进一步实现计算机支持的目的。在传统的生产过程中，覆盖了对数字控制模式的需求，避免了计算机辅助制造和加工生产数据的混合，并避免了管理混乱的问题。

　　1.3 有效促进产品技术含量与质量的提升

　　随着技术的不断深入应用，机械设计所涉及的各个工作环节中所引入的技术含量越来越高，比如设计优化、仿真设计、运动轨迹等。从传统角度来看，生产本身就需要机械设计的技术支持，在此基础上引入CAD技术，起到了明显的促进作用，形成了二者之间共同发展的良好趋势。

　　1.4 简化相关部件的装配流程

　　当前，CAD技术的应用深度持续增加，专业的设计人员在进行设计的时候，除了对机械外观、性能等进行严格设计以外，还可以通过CAD技术建立相应模型，对机械的实操检验部分进行对应的修改完善。在必要的情况下，还可以通过三维实体来设计验证，进而在设计工作中，实现对机械零部件装配流程的简化与模拟运转，使得设计工作更加仿真，逼近实际情形。

　　1.5 零件设计更加方便直观

　　在原有的机械设计形式当中，需要由设计者通过手绘画出对产品设计的构想。但受各方因素的影响，也会出现设计者无法将原有三维立体构思以绘画方式进行呈现的情况。而三维CAD技术能够顺利地解决这些问题，实现设计者构思与产品模型制作间的完美对接。在装配部件的设计环节中，三维CAD技术可以清楚明了地显示各个部分间的匹配状态，极大地提升了各个装配部件的精准程度。完成产品设计后，通过三维CAD技术还可以进行检验和模拟，从而发现部件间存在的问题，迅速对其作出调整和更改，进一步提升部件的规范程度。

　　2 CAD技术在机械设计中的发展趋势

　　通过当前机械设计行业的发展来看，在未来的趋势主要有四个方向，分别是规范化、智能化、虚拟化、集成化。规范化是指对CAD技术的应用进行各个节点上标准统一确定，以使各个厂家都尊重同一标准，使全社会机械产品的生产制造达到同步对接;智能化是指在设计过程中，融入更多智能因素，结合人工AI的技术支持，让更多的机械产品能够实现人机融合的效果;虚拟化是指通过设计，使与机械产品设计、生产、制造、维护、保养等各个环节上相关的问题，都能够提前进行模拟验证，以提高使用性能。

　　3 CAD技术在机械设计过程中的应用

　　3.1 在机械建模中的应用

　　从前文论述可以看出，三维CAD技术的应用，可以使设计过程更加透明、更加逼真，基于这一优势，这一技术已经被广泛使用到机械设计的建模环节当中，并可以划分为表面、框架、立体等3种方式。在具体的设计过程中，通常还需要圆柱、椭圆、圆形等几种图形模式，在遇到结构相对复杂的情况时，再加以布尔运算进行具体计算，分析结构中的图形，并重新排列，以便达到提高设计精度的效果。

　　3.2 在农业机械设计中的应用

　　当前，我国农业行业已经广泛采用了机械化作业，随着机械功能的升级，三维技术也被广泛运用到了设计过程中。比如，收割机的设计以分离装置为起点，结合三维技术，对其功能、具体要求进行分析，同时考虑机械本身的参数要求，在此框架內制定设计方案，建立设计数据库，实现信息共享，为设计与生产工作提供参考。

　　3.3 在机械CAE中的应用

　　在机构设计的计算机辅助工程中的应用，可以随时方便地调整机器产品的设计，并优化产品结构。同时，对相关数据信息进行比较分析，确定设计方案，对程序的重要性进行正确的评价。CAD技术，在计算机辅助工程的应用中，具有调整设计模型的作用，能够有效地促进后续设计和生产连接的稳定秩序，具体的作用包括机械产品对的评价、对数据信息的分析、产品的质量和使用强度的评价、建立模拟系统、机械产品结构设计的完备。也就是说，在计算机辅助工程中，可以使用三维技术，促进这个系统内的各功能的充分发挥。

　　3.4 模具CAD的集成制造

　　现阶段国内机械领域的生产形式正在逐步贴近于科技化，在这一发展背景下，CAM、CAD与CAE等设计制图形式逐步转变为了机械设计领域发展的主流趋势。在社会经济发展的当前阶段，模具CAD/CAM的激光快速成型技术已经取得了非常普遍的运用。通过对三维CAD技术的运用，有效实现了仿真模拟、曲面造型等一系列功能的结合，同时也顺利把三维绘图、数控加工等功能融入进了新的软件体系当中。有了系统的工程数据及平台资料的辅助，必将极大地提高各类机械产品设计数据的使用效率，最终实现机械产品在质量与性能方面的有效提升。

　　4 结束语

　　我国计算机技术目前已经进入到高速发展阶段，机械工程设计过程中使用计算机技术已经不足为奇，应用CAD，极大地节省了机械产品设计时间，简化了设计和生产过程，促进了机械产品结构和性能的逐步提高，为制造业的发展奠定了坚实的技术基础。然而，在机械设计中的实际应用而言，还有许多细节需要改进。因此，相关人员需要加强实践，机械工程设计人员要掌握CAD技术操作方法，掌握技术精髓，促进机械工程设计的快速发展。提高CAD技术在实践工作中的应用效果，为我国的现代化建设事业添砖加瓦。

　　参考文献

　　[1]徐小龙.浅析CAD在机械设计中的应用[J].魅力中国，2011(14)

　　[2]李丽，王辉.CAD在机械设计中的应用现状与发展趋势[J].中国高新技术企业，2014(26)：123-125.

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