CAD技術(shù)在機(jī)械工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

曹學(xué)智

摘 要：當(dāng)前，隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)和科技水平的飛速發(fā)展和提高，其CAD技術(shù)也得到了突飛猛進(jìn)的進(jìn)步，這為機(jī)械制造的工程設(shè)計(jì)提供了非常重要和強(qiáng)大的保障。該文就CAD技術(shù)以及機(jī)械工程設(shè)計(jì)的相關(guān)情況進(jìn)行簡(jiǎn)單的概述，并就CAD技術(shù)在當(dāng)前機(jī)械工程設(shè)計(jì)當(dāng)中的應(yīng)用情況進(jìn)行分析和討論，從而更好的推動(dòng)我國(guó)機(jī)械制造行業(yè)的建設(shè)和發(fā)展。

關(guān)鍵詞：機(jī)械工程設(shè)計(jì) CAD技術(shù) 應(yīng)用

中圖分類(lèi)號(hào)：TH122 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2013）02（c）-0-01

近些年來(lái)，隨著社會(huì)時(shí)代的不斷變化發(fā)展，信息化、智能化的高新科學(xué)技術(shù)也使得機(jī)械設(shè)計(jì)這一老牌技術(shù)領(lǐng)域得到了新的提高和發(fā)展。其中，CAD技術(shù)就在較為典型的一種新型的計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)應(yīng)用技術(shù)。該文就CAD技術(shù)以及機(jī)械工程設(shè)計(jì)的相關(guān)情況進(jìn)行簡(jiǎn)單的概述，并就CAD技術(shù)在當(dāng)前機(jī)械工程設(shè)計(jì)當(dāng)中的應(yīng)用情況進(jìn)行分析和討論，從而更好的推動(dòng)我國(guó)機(jī)械制造行業(yè)的建設(shè)和發(fā)展。

1 CAD技術(shù)的概述

1.1 CAD技術(shù)的概念

CAD技術(shù)即為計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)，它是將設(shè)計(jì)資料傳輸?shù)接?jì)算機(jī)當(dāng)中去，并通過(guò)相應(yīng)的計(jì)算機(jī)技術(shù)使計(jì)算機(jī)能夠自動(dòng)的進(jìn)行程序的編制，從而對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行優(yōu)化，并繪制出零件或產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)圖。CAD技術(shù)具有機(jī)械產(chǎn)品及工程的幾何建模、分析計(jì)算、繪制圖形、仿真試驗(yàn)、生成設(shè)計(jì)文件以及數(shù)據(jù)庫(kù)管理等特點(diǎn)。隨著計(jì)算機(jī)相關(guān)技術(shù)的飛速發(fā)展，CAD技術(shù)在機(jī)械制造領(lǐng)域中的應(yīng)用范圍也越來(lái)越廣，并在機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)比例中占據(jù)了重要的位置。

1.2 CAD軟件的功能

目前，企業(yè)常用的CAD軟件的模塊功能主要包括以下幾個(gè)方的內(nèi)容，即：（1）CAPP功能。即計(jì)算機(jī)輔助的工業(yè)設(shè)計(jì)。它主要是對(duì)材料定額、工藝的設(shè)計(jì)任務(wù)及內(nèi)容等進(jìn)行管理，從而提高機(jī)械設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)化，確保機(jī)械設(shè)計(jì)的高效率、高質(zhì)量。（2）二維繪圖功能。它是當(dāng)前CAD技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)應(yīng)用當(dāng)中的主要功能，它利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行智能繪圖，轉(zhuǎn)變了原有手工繪圖的方式，能夠有效的減輕設(shè)計(jì)人員的工作任務(wù)量。（3）PDM功能。即對(duì)產(chǎn)品數(shù)據(jù)的管理功能。它能夠?qū)崿F(xiàn)機(jī)械設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化，從而確保工藝卡、圖紙、技術(shù)資料以及加工代碼等的可靠性和安全性。

2 機(jī)械工程設(shè)計(jì)的概述

2.1 機(jī)械工程設(shè)計(jì)的概念

所謂機(jī)械工程設(shè)計(jì)，即設(shè)計(jì)人員根據(jù)相關(guān)產(chǎn)品的使用要求，分析、構(gòu)思和結(jié)算產(chǎn)品的組成結(jié)構(gòu)、工作原理、能量傳遞方式、運(yùn)動(dòng)方式以及各個(gè)分部件的尺寸、規(guī)格、質(zhì)量、維護(hù)方法等，并將它們轉(zhuǎn)化為具體設(shè)計(jì)的

過(guò)程。

2.2 機(jī)械工程設(shè)計(jì)的特點(diǎn)

目前，機(jī)械工程的設(shè)計(jì)特點(diǎn)主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面，即：（1）精確性。準(zhǔn)確性是當(dāng)前機(jī)械產(chǎn)品隨著綜合性和復(fù)雜度的提高而出現(xiàn)的必然結(jié)果，也是當(dāng)前先進(jìn)的計(jì)算設(shè)備和技術(shù)方法的發(fā)展趨勢(shì)。（2）經(jīng)濟(jì)性。隨著用戶(hù)選擇以及市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)對(duì)機(jī)械產(chǎn)品在經(jīng)濟(jì)方面的性能要求的提高，在設(shè)計(jì)時(shí)，也會(huì)隨著提高它的經(jīng)濟(jì)性能。（3）智能化。這一性能的設(shè)計(jì)主要體現(xiàn)在大型的結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜的機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)當(dāng)中，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)械產(chǎn)品的智能性、創(chuàng)造性的思維活動(dòng)。（4）集成化。這一特點(diǎn)主要體現(xiàn)在硬件軟件一體化、機(jī)電一體化以及人機(jī)一體化方面，它能夠綜合各個(gè)方面的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、指導(dǎo)和評(píng)價(jià)相應(yīng)的機(jī)械設(shè)計(jì)。（5）并行性。能夠?qū)崿F(xiàn)DFA、DFM等的設(shè)計(jì)理念，減少庫(kù)存以及廢品所產(chǎn)生的消耗，從而保證機(jī)械產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)性。（6）動(dòng)態(tài)性。動(dòng)態(tài)性特征除了體現(xiàn)在設(shè)計(jì)對(duì)象的分析上，還體現(xiàn)在組織設(shè)計(jì)的協(xié)調(diào)和合作方面，從而確保機(jī)械設(shè)計(jì)的無(wú)縫連接。

3 CAD技術(shù)在機(jī)械工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

在機(jī)械工程的實(shí)際設(shè)計(jì)過(guò)程中，CAD技術(shù)在其中的應(yīng)用范圍主要包括CAE軟件、CAD/CAM軟件以及生成零件裝配設(shè)計(jì)圖等。CAD技術(shù)在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，能夠有效的對(duì)機(jī)械工程設(shè)計(jì)的方法和手段進(jìn)行優(yōu)化和更新，轉(zhuǎn)變過(guò)去傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)模式，通過(guò)積極的引進(jìn)和系統(tǒng)當(dāng)前國(guó)內(nèi)外先進(jìn)的設(shè)計(jì)現(xiàn)代化理念，不斷的提高和推動(dòng)我國(guó)機(jī)械制造行業(yè)的壯大和發(fā)展。目前，CAD技術(shù)在機(jī)械工程設(shè)計(jì)過(guò)程中的應(yīng)用情況主要體現(xiàn)在以下的幾個(gè)方面，具體內(nèi)容如下。

3.1 CAE機(jī)械軟件

CAE在機(jī)械工程設(shè)計(jì)當(dāng)中的軟件系統(tǒng)的實(shí)際功能主要包括：結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)、工程數(shù)值分析、運(yùn)動(dòng)學(xué)/動(dòng)力學(xué)仿真、強(qiáng)度壽命預(yù)估與設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)等等。在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，CAE系統(tǒng)軟件要在等CAD 技術(shù)解決完機(jī)械產(chǎn)品的造型問(wèn)題之后，方可進(jìn)行產(chǎn)品剛度、強(qiáng)度、材料、壽命、合理性、運(yùn)動(dòng)特性以及結(jié)構(gòu)等方面的動(dòng)態(tài)特性問(wèn)題和其他問(wèn)題的設(shè)計(jì)。

3.2 生成機(jī)械產(chǎn)品的裝配及零件設(shè)計(jì)圖

目前，在CAD技術(shù)進(jìn)行機(jī)械工程的設(shè)計(jì)過(guò)程中，主要包括三種常見(jiàn)的三維建模類(lèi)型，即：實(shí)體模型、表面模型以及線框模型。在實(shí)體建模方法中，有許多基本的設(shè)計(jì)體系。例如AUTOCAD的實(shí)體造型系統(tǒng)中，主要包括六種基本的建模體系（即球體、立方體、圓錐體、圓柱體、楔形體和環(huán)狀體）。在進(jìn)行簡(jiǎn)單的機(jī)械零件設(shè)計(jì)時(shí)，就可以通過(guò)利用這些基本結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)分析，從而有局部的多個(gè)基本體構(gòu)成對(duì)零件整體三維實(shí)體的造型設(shè)計(jì)。同時(shí)，當(dāng)機(jī)械工程的零部件在完成實(shí)體的構(gòu)造設(shè)計(jì)之后，要通過(guò)相關(guān)機(jī)械設(shè)備對(duì)運(yùn)動(dòng)過(guò)程當(dāng)中的相關(guān)數(shù)據(jù)資料進(jìn)行分析，從而保證零件運(yùn)動(dòng)到制定的某一個(gè)位置時(shí)，系統(tǒng)能夠按照各零部件提供的實(shí)際位置坐標(biāo)進(jìn)行精確的“裝配”，從而實(shí)現(xiàn)CAD軟件在機(jī)械工程設(shè)計(jì)過(guò)程中的三維編輯

功能。

3.3 集成制造CAD/CAM模具

隨著CAD技術(shù)的不斷應(yīng)用和更新，機(jī)械制造業(yè)的生產(chǎn)設(shè)備也從過(guò)去的普通機(jī)床逐步的向著數(shù)控機(jī)床進(jìn)行轉(zhuǎn)變，通過(guò)運(yùn)用CAD設(shè)計(jì)技術(shù)，能夠?qū)⒛＞咧圃煜蛑鴶?shù)字化、集成化的方向發(fā)展。CAD/CAM技術(shù)的功能主要包括：圖形編輯、三維繪圖、仿真模擬、曲面造型、有限元分析、數(shù)控加工以及動(dòng)態(tài)顯示等等。

4 結(jié)語(yǔ)

二21世紀(jì)時(shí)信息化的時(shí)代，在未來(lái)的社會(huì)發(fā)展中，信息化、自動(dòng)化、智能化必將成為社會(huì)各行各業(yè)發(fā)展的主要趨勢(shì)。因此，在機(jī)械工程設(shè)計(jì)當(dāng)中應(yīng)用CAD技術(shù)是非常必要的，也是順應(yīng)當(dāng)前整個(gè)社會(huì)大環(huán)境發(fā)展的要求。相關(guān)機(jī)械企業(yè)要大力引進(jìn)和推廣CAD技術(shù)，積極地?cái)U(kuò)大它在機(jī)械設(shè)計(jì)領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用范圍，不斷地在實(shí)踐過(guò)程中總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，加大對(duì)新技術(shù)的將研究、開(kāi)發(fā)和應(yīng)用，從而促進(jìn)機(jī)械制造行業(yè)的現(xiàn)代化、智能化

發(fā)展。

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