CAD技術(shù)在機(jī)械工程設(shè)計中的發(fā)展與應(yīng)用研究

陳冰

摘要：隨著社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，計算機(jī)技術(shù)的不斷進(jìn)步，CAD技術(shù)的應(yīng)用越來越廣泛，給社會帶來的影響非常深遠(yuǎn)。本文中，筆者首先分析了CAD技術(shù)的基本概念，然后詳細(xì)分析了CAD技術(shù)在機(jī)械工程設(shè)計中的發(fā)展，最后重點探究了CAD技術(shù)在機(jī)械工程設(shè)計中的應(yīng)用，從中對CAD技術(shù)有了更好的認(rèn)識，希望能夠為今后的相關(guān)研究提供一定的參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：CAD技術(shù)；機(jī)械工程設(shè)計；發(fā)展與應(yīng)用

0.引言

近些年來，計算機(jī)技術(shù)和電子技術(shù)的發(fā)展步伐越來越快，各種高新技術(shù)逐漸應(yīng)用于社會各行各業(yè)中，對社會各行業(yè)的發(fā)展起到了巨大的推動作用。在計算機(jī)技術(shù)和電子技術(shù)急劇發(fā)展的背景下，CAD技術(shù)應(yīng)運而生，經(jīng)過不斷的發(fā)展和完善，其功能也越來越全，已經(jīng)廣泛地應(yīng)用在機(jī)械制造、建筑設(shè)計、汽車行業(yè)等領(lǐng)域中，特別是在機(jī)械工程設(shè)計領(lǐng)域，CAD技術(shù)的出現(xiàn)和應(yīng)用，為設(shè)計人員帶來了極大的便利，促進(jìn)了行業(yè)領(lǐng)域的快速發(fā)展。

1.CAD技術(shù)的基本概述

何為CAD？所謂CAD，是計算機(jī)輔助設(shè)計的英文簡稱。CAD技術(shù)指的是在設(shè)計過程中，利用計算機(jī)作為工具，幫助設(shè)計師進(jìn)行設(shè)計的一切實用技術(shù)的總和。當(dāng)前，CAD技術(shù)具有極其廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，如三維幾何圖形體的建模、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計、機(jī)械工程設(shè)計等，CAD技術(shù)都發(fā)揮著極其重要的作用。

CAD技術(shù)起源于上個世紀(jì)60年代，受到計算機(jī)技術(shù)發(fā)展的影響，直到70年代，其發(fā)展速度仍舊比較緩慢。進(jìn)入80年代之后，隨著計算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展，CAD技術(shù)水平也得到了飛快的提升，逐漸進(jìn)入實用化階段，并開始應(yīng)用于各領(lǐng)域中。我國對于CAD技術(shù)的應(yīng)用推廣開始于20世紀(jì)70年代末期，經(jīng)過近40年的發(fā)展，我國的CAD技術(shù)水平已經(jīng)達(dá)到了一定的高度，出現(xiàn)了中望CAD為代表的國產(chǎn)CAD軟件群體。

2.CAD技術(shù)在機(jī)械工程設(shè)計中的發(fā)展

CAD技術(shù)一直處在不斷的更新當(dāng)中，并不斷改進(jìn)和創(chuàng)新，功能逐漸趨于完善。在今后的發(fā)展過程中，為了適應(yīng)時代的發(fā)展，CAD技術(shù)會朝著標(biāo)準(zhǔn)化、智能化、集成化以及虛擬化的方向不斷發(fā)展。

2.1CAD技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化發(fā)展

CAD技術(shù)軟件不斷涌現(xiàn)，常見的如Auto CAD、UG、Pro/Engineer等。各種軟件利用自身獨特的優(yōu)勢吸引著各層面的用戶群，但是各軟件之間的相容性和兼容性并不高，這在一定程度上限制了機(jī)械工程設(shè)計領(lǐng)域的內(nèi)部交流，影響了CAD技術(shù)資源的開發(fā)和共享。鑒于該種情況的存在，要想有所突破就應(yīng)當(dāng)實現(xiàn)CAD軟件數(shù)據(jù)模型與交換資源格式的標(biāo)準(zhǔn)化，這樣就能夠讓使用不同CAD軟件的用戶進(jìn)行信息交流，有利于機(jī)械工程設(shè)計水平的提升。

2.2CAD技術(shù)的集成化發(fā)展

現(xiàn)階段，機(jī)械工程設(shè)計中，各種高新技術(shù)不斷應(yīng)用于其中，有點“各自為戰(zhàn)”的味道，在機(jī)械工程設(shè)計行業(yè)不斷發(fā)展的背景下，這些單純的CAD技術(shù)無法滿足行業(yè)發(fā)展的需要，CAD技術(shù)必須要集工程分析、工藝分析、產(chǎn)品制造等功能于一身，滿足機(jī)械工程設(shè)計行業(yè)的發(fā)展要求，讓整個設(shè)計工作的開展更加簡單、更加快速。就當(dāng)前CAD技術(shù)發(fā)展的情況來看，不少軟件已經(jīng)具備了一定的集成功能，CAD技術(shù)的集成發(fā)展，有利于工作效率的提升。

2.3CAD技術(shù)的智能化發(fā)展

CAD技術(shù)的智能化是一種必然趨勢，CAD技術(shù)智能化的實現(xiàn)，能夠使得設(shè)計人員擺脫傳統(tǒng)設(shè)計方法的束縛。在進(jìn)行機(jī)械產(chǎn)品模型設(shè)計的時候，可以通過特征造型與參數(shù)的設(shè)計，最大限度的使得設(shè)計人員思維的自由發(fā)揮，無需對其內(nèi)在聯(lián)系加以考慮，減少設(shè)計人員的工作量，保證產(chǎn)品設(shè)計的可行性。以三維CAD軟件為例，在進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計時，設(shè)計人員可以直觀地觀察設(shè)計的產(chǎn)品，及時發(fā)現(xiàn)不足之處，有利于產(chǎn)品性能的改善和創(chuàng)新。

2.4CAD的虛擬化發(fā)展

何為虛擬技術(shù)？所謂虛擬技術(shù)簡言之就是建筑設(shè)計人員在虛擬環(huán)境下進(jìn)行產(chǎn)品的創(chuàng)造，同時以模擬操作的形式對產(chǎn)品的質(zhì)量、結(jié)構(gòu)等方面的內(nèi)容進(jìn)行檢驗。虛擬技術(shù)的出現(xiàn)，最大的一個特點就是不再需要對原產(chǎn)品進(jìn)行檢測評估，而是對模擬模型進(jìn)行測試和優(yōu)化。虛擬技術(shù)的應(yīng)用，已經(jīng)解決了很多機(jī)械工程設(shè)計中存在的問題，減少了不必要的浪費，降低了工程建設(shè)成本?，F(xiàn)階段，CAD技術(shù)已經(jīng)運用了新型技術(shù)，虛擬技術(shù)就是其中之一，隨著虛擬技術(shù)的應(yīng)用越來越廣，該技術(shù)在不久的將來定將得到更加廣泛的應(yīng)用。

2.5CAD技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展

隨著社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，科學(xué)技術(shù)水平的不斷提升，計算機(jī)技術(shù)和電子商務(wù)技術(shù)也獲得了快速發(fā)展，在這樣的大背景下，CAD技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)化趨勢不可避免。CAD技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)化主要有兩點優(yōu)勢：首先，CAD技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)化可以加快產(chǎn)品二維圖紙的傳輸，滿足機(jī)械工程設(shè)計企業(yè)的要求；其次，CAD技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)化能夠通過互聯(lián)網(wǎng)好友交流企業(yè)的動態(tài)三維模型，這種網(wǎng)絡(luò)化的協(xié)同辦公模式最大限度地節(jié)約了企業(yè)的運營成本，同時還提升了產(chǎn)品研發(fā)的速度，在保證產(chǎn)品質(zhì)量方面也起到了重要的作用。

3.GAD技術(shù)在機(jī)械工程設(shè)計中的具體應(yīng)用

3.1計算機(jī)輔助繪圖

CAD技術(shù)在機(jī)械工程設(shè)計的應(yīng)用中，計算機(jī)輔助繪圖是最早的應(yīng)用，同時還是其CAD技術(shù)的基本功能。在傳統(tǒng)的手工繪圖中，工作量大，任務(wù)繁重，不僅工作效率受到影響，繪制出的圖紙美觀性和質(zhì)量還不一定合格。通過CAD技術(shù)，利用自帶的圖形庫和繪圖命令，能夠提升繪圖的工作效率，還能夠保證繪圖的清晰度和整潔度，確保圖紙的質(zhì)量在較高水準(zhǔn)。

3.2計算機(jī)輔助建模

當(dāng)前，計算機(jī)輔助建模在機(jī)械工程設(shè)計中應(yīng)用非常頻繁，作用非常顯著。利用三維CAD軟件，設(shè)計人員可以直接根據(jù)自己的設(shè)想構(gòu)建出產(chǎn)品的立體模型，在規(guī)格、尺寸以及結(jié)構(gòu)方面都是真實的，可行性非常高，提升了模型設(shè)計的準(zhǔn)確性。利用三維CAD軟件進(jìn)行設(shè)計的時候，可以非常直觀地發(fā)現(xiàn)原始設(shè)計中的不合理之處，三維CAD軟件很好的解決了這一問題，設(shè)計人員只要將已經(jīng)建立好的模型裝配在一起就能夠立刻發(fā)現(xiàn)不合理之處，并及時進(jìn)行改進(jìn)，極大地提升了設(shè)計的效率和質(zhì)量。

3.3工程分析和結(jié)構(gòu)優(yōu)化

機(jī)械工程設(shè)計過程中，需要對產(chǎn)品的力學(xué)特征進(jìn)行分析，同時還需要對產(chǎn)品設(shè)計的結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化。在有限元分析、動力學(xué)分析理論和實踐不斷發(fā)展的前提下，CAD技術(shù)的應(yīng)用也需要隨之發(fā)展，在動力分析和結(jié)構(gòu)優(yōu)化等功能上不斷拓展。如今，已經(jīng)有大部分的CAD軟件可以提供與ansys等有限元分析軟件的接口，設(shè)計師導(dǎo)入產(chǎn)品模型到有限元分析中，可以直接利用三維CAD技術(shù)實現(xiàn)，在給定的負(fù)載下對產(chǎn)品模型進(jìn)行工程分析，結(jié)合工程分析的結(jié)果，對產(chǎn)品結(jié)構(gòu)進(jìn)行一定的優(yōu)化。

4.結(jié)語

總而言之，CAD技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用，極大地促進(jìn)了機(jī)械工程行業(yè)的發(fā)展，毫不為過的講，CAD技術(shù)對機(jī)械工程設(shè)計而言是一次技術(shù)上的革命。通過CAD技術(shù)的應(yīng)用，機(jī)械工程設(shè)計的周期不斷縮短，效率不斷提升，產(chǎn)品設(shè)計創(chuàng)意十足。在今后的發(fā)展過程中，隨著計算機(jī)技術(shù)水平的不斷提升，CAD技術(shù)也將不斷完善，對機(jī)械工程設(shè)計的推動作用也將體現(xiàn)的更加明顯。