CAD技術(shù)在機(jī)械工程設(shè)計(jì)中的發(fā)展與應(yīng)用

蔡燕

摘要：在機(jī)械工程設(shè)計(jì)中，CAD技術(shù)的優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在其強(qiáng)大的圖形繪制處理能力和精確快速的計(jì)算能力。機(jī)械設(shè)計(jì)已經(jīng)擁有幾百年的歷史，在CAD技術(shù)出現(xiàn)以前，機(jī)械設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展進(jìn)程相當(dāng)?shù)木徛?。傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)方法以靜態(tài)分析和近似計(jì)算為主，采用經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)，并使用人工勞動(dòng)，其設(shè)計(jì)周期長(zhǎng)，設(shè)計(jì)的結(jié)果也差強(qiáng)人意，在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中難以脫穎而出，缺乏競(jìng)爭(zhēng)力。而CAD技術(shù)作為現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法的一種，為設(shè)計(jì)人員解開了諸多束縛，創(chuàng)造了一個(gè)便利快捷的設(shè)計(jì)平臺(tái)。

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

1機(jī)械工程設(shè)計(jì)的特征

1.1在傳統(tǒng)的機(jī)械工程設(shè)計(jì)過程中，主要包括以下的幾個(gè)方面：產(chǎn)品需求調(diào)查、工程設(shè)計(jì)中問題的定義、工程設(shè)計(jì)中問題的綜合、對(duì)設(shè)計(jì)問題的分析和優(yōu)化、對(duì)設(shè)計(jì)方案的修改、繪制工程圖樣和設(shè)計(jì)文件。這些設(shè)計(jì)內(nèi)容決定了具體的機(jī)械工程設(shè)計(jì)工作，例如市場(chǎng)預(yù)測(cè)、價(jià)值工程、測(cè)試技術(shù)、模型試驗(yàn)、科學(xué)思維方法等等。傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)技術(shù)由于受到落后的設(shè)備和技術(shù)方法的制約，只能利用保守的觀念來進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)，并通過粗略的驗(yàn)算及假設(shè)來進(jìn)行工程分析，這就使機(jī)械工程設(shè)計(jì)比較隨意，主要依賴于設(shè)計(jì)人員的經(jīng)驗(yàn)和習(xí)慣，從而降低了設(shè)計(jì)的科學(xué)性和準(zhǔn)確性。

1.2在設(shè)計(jì)技術(shù)發(fā)展的過程中，計(jì)算機(jī)技術(shù)、力學(xué)、電子學(xué)、分析技術(shù)等都融入到了設(shè)計(jì)技術(shù)當(dāng)中，這就使傳統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)變?yōu)榫哂锌茖W(xué)性和專業(yè)性的動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)。在現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)應(yīng)用的過程中，需要收集和整理相關(guān)的信息，進(jìn)行快速準(zhǔn)確的運(yùn)算，并選擇最佳方案，為了實(shí)現(xiàn)這一目的，就需要在機(jī)械工程設(shè)計(jì)中應(yīng)用CAD技術(shù)和數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)以及人工智能技術(shù)等。

1.3現(xiàn)代設(shè)計(jì)在設(shè)計(jì)原則、價(jià)值分析、設(shè)計(jì)思想、造型設(shè)計(jì)等方面和傳統(tǒng)設(shè)計(jì)相一致，但由于先進(jìn)技術(shù)和思想的注入，使設(shè)計(jì)的每個(gè)階段都融入了最新的科技成果，并運(yùn)用最新的設(shè)計(jì)觀念?，F(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)中除了擁有傳統(tǒng)設(shè)計(jì)，還應(yīng)該融入模塊化設(shè)計(jì)、有限元分析、反震技術(shù)、優(yōu)化設(shè)計(jì)、動(dòng)態(tài)試驗(yàn)和計(jì)算機(jī)信息交換等門類，這樣才能使現(xiàn)代設(shè)計(jì)的功能更加完善。

1.4隨著市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的增強(qiáng)和用戶要求的提高，機(jī)械工程設(shè)計(jì)必須要不斷提高產(chǎn)品質(zhì)量，同時(shí)縮減產(chǎn)品的生產(chǎn)成本，盡量縮短產(chǎn)品研發(fā)的周期，這樣才能滿足現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)的要求。在這個(gè)過程中，各類技術(shù)對(duì)機(jī)械產(chǎn)品的改造和對(duì)設(shè)計(jì)技術(shù)的革新都提供了很大幫助。

2 CAD技術(shù)應(yīng)用在機(jī)械設(shè)計(jì)中的優(yōu)點(diǎn)

2.1與設(shè)計(jì)人員思維意圖相符

工作人員在進(jìn)行設(shè)計(jì)開始時(shí)，先通過構(gòu)思，然后在大腦中形成機(jī)械設(shè)計(jì)的三維立體結(jié)構(gòu)，所以，最好的將設(shè)計(jì)構(gòu)思直接轉(zhuǎn)化成為三維實(shí)體模型。CAD技術(shù)真是實(shí)現(xiàn)了這一理論，與設(shè)計(jì)人員的創(chuàng)新理念相融合，使得機(jī)械設(shè)計(jì)人員能更加專注于產(chǎn)品的設(shè)計(jì)。

2.2零件裝配方便

在CAD技術(shù)軟件中，由于不同的裝配關(guān)系，能使得許多的零件很輕松的裝配。在進(jìn)行機(jī)械零件的裝配工作中，要加強(qiáng)對(duì)資源查找器的積極利用，因?yàn)槠淠芰己玫赜涗浰辛悴考g的裝配關(guān)系，如果在裝配的工作中出現(xiàn)不必要的問題，資源查找器就能很快的顯示其優(yōu)勢(shì)作用，會(huì)馬上進(jìn)行靜態(tài)干涉檢查，一旦發(fā)現(xiàn)干涉，一定要采取修改措施。

2.3機(jī)械設(shè)計(jì)周期縮短

CAD技術(shù)在解決幾何造型上具有很大的優(yōu)勢(shì)作用，不僅能將簡(jiǎn)單的幾何實(shí)體變成復(fù)雜幾何實(shí)體，還能自動(dòng)的生成相貫線和截交線，還能大大的縮短施工工期，提高設(shè)計(jì)的效率。在對(duì)新的機(jī)械進(jìn)行設(shè)計(jì)研發(fā)過程中，CAD只要將一些零件進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，其余的設(shè)計(jì)不會(huì)出現(xiàn)變化，這樣就大大的提高了機(jī)械設(shè)計(jì)的效率。

3 CAD 技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)應(yīng)用中的缺點(diǎn)

3.1束縛設(shè)計(jì)的思想

CAD技術(shù)是通過與電腦之間聯(lián)系的，由于電腦屏幕大小有限，設(shè)計(jì)人員只能看到設(shè)計(jì)的一部分，這樣就導(dǎo)致設(shè)計(jì)失去了平衡。雖然CAD技術(shù)應(yīng)用得比較廣泛，但是其對(duì)數(shù)據(jù)的要求特別高，在方案的設(shè)計(jì)上不能出現(xiàn)任何誤差。所以說，設(shè)計(jì)工作者的設(shè)計(jì)思想在一定程度上就會(huì)受到束縛。

3.2資源浪費(fèi)嚴(yán)重

CAD技術(shù)應(yīng)用的科技含量比較高，要想真正的熟練使用CAD技術(shù)，就需要扎實(shí)的功底和長(zhǎng)時(shí)間的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。但是在目前狀況下，我們所學(xué)習(xí)的步伐總是落后于信息技術(shù)的發(fā)展速度。因此，設(shè)計(jì)人員在學(xué)習(xí)新技術(shù)上耗費(fèi)了大量的時(shí)間資源。

4 CAD技術(shù)在機(jī)械工程設(shè)計(jì)中的發(fā)展和應(yīng)用

4.1在機(jī)械工程設(shè)計(jì)的所有技術(shù)手段中，CAD技術(shù)是一種最具活力的技術(shù)，其主要應(yīng)用在機(jī)械工程設(shè)計(jì)中的幾何建模、輔助繪圖、設(shè)計(jì)審查、工程分析、數(shù)據(jù)庫(kù)建立、信息處理和信息檢索等方面。在機(jī)械設(shè)計(jì)過程中，設(shè)計(jì)者需要根據(jù)不同工程的設(shè)計(jì)要求對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行反復(fù)改進(jìn)，并同時(shí)進(jìn)行分析和評(píng)價(jià)，這一過程主要具備以下幾個(gè)特點(diǎn)：1.創(chuàng)造性，設(shè)計(jì)者需要根據(jù)市場(chǎng)需求或者客戶意見來設(shè)計(jì)出有創(chuàng)意的產(chǎn)品模型；2.多解性，設(shè)計(jì)結(jié)果會(huì)由于用戶對(duì)象、標(biāo)準(zhǔn)、材料和設(shè)計(jì)指標(biāo)的不同而產(chǎn)生差異；3.近似性，要對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)進(jìn)行簡(jiǎn)化近似。機(jī)械設(shè)計(jì)的工作一般都集中在設(shè)計(jì)的初期，機(jī)械工程的設(shè)計(jì)思路和設(shè)計(jì)目標(biāo)會(huì)對(duì)后期工作的進(jìn)行產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。為了在機(jī)械工程設(shè)計(jì)之初就將設(shè)計(jì)人員從傳統(tǒng)的方式中解放出來，保證設(shè)計(jì)人員的創(chuàng)造性能夠充分發(fā)揮，并運(yùn)用以往的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)和設(shè)計(jì)成果來進(jìn)行設(shè)計(jì)，就需要將大量的計(jì)算和各種數(shù)據(jù)的判斷交給計(jì)算機(jī)來完成。所以說，CAD技術(shù)不僅要向高科技、智能化發(fā)展，還應(yīng)該實(shí)現(xiàn)信息集成化、交換口標(biāo)準(zhǔn)化和技術(shù)一體化。隨著人工智能、信息集成、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)的發(fā)展，CAD技術(shù)也在不斷地向更高的科技水平發(fā)展。

4.2CAD在向智能化發(fā)展的過程中，人工智能起到了關(guān)鍵性的作用，在研究人工智能和CAD技術(shù)想結(jié)合的過程中，主要是為了提高CAD系統(tǒng)的創(chuàng)造力。在對(duì)推理技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用的過程中，能夠不斷地促進(jìn)CAD技術(shù)的有效發(fā)展，人工智能中的專家系統(tǒng)主要是以方案綜合和設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)兩種形式存在。隨著人工智能的優(yōu)化發(fā)展，不斷產(chǎn)生了能夠處理設(shè)計(jì)條件不充分的設(shè)計(jì)方案的系統(tǒng)，并且能夠進(jìn)行模糊設(shè)計(jì)和判斷的方法。

4.3信息集成一般是指管理信息系統(tǒng)、決策支持系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)共享以及數(shù)據(jù)的完整性和一致性的維護(hù)。隨著機(jī)械工程設(shè)計(jì)規(guī)模的擴(kuò)大、設(shè)計(jì)周期的縮短以及先進(jìn)設(shè)計(jì)模式的引入，更需要實(shí)現(xiàn)各個(gè)系統(tǒng)之間的信息共享。但由于實(shí)現(xiàn)信息共享存在一定的特殊性，這就需要借助數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)其進(jìn)行有效管理。在現(xiàn)階段的機(jī)械工程設(shè)計(jì)中，有多媒體數(shù)據(jù)庫(kù)的應(yīng)用，但在實(shí)用階段還存在一定的問題，這些問題是機(jī)械工程發(fā)展中必須要解決的問題。多媒體信息所具有的數(shù)據(jù)信息量較大，機(jī)械工程數(shù)據(jù)庫(kù)采用分布式，而且還具有事物處理能力和信息的管理能力，為了更加有效的減少網(wǎng)絡(luò)承受的負(fù)擔(dān)，就需要充分的將多庫(kù)智能存在的問題進(jìn)行合理、有效和及時(shí)的解決，使得多媒體中的信息傳輸過程和播放過程保持同步進(jìn)行。

5總結(jié)

目前我國(guó)的CAD技術(shù)發(fā)展和應(yīng)用水平雖然取得了不小的進(jìn)步，但與國(guó)際先進(jìn)水平仍有一定的距離。這就需要我們加大對(duì)于CAD技術(shù)的研究和開發(fā)力度，為我國(guó)的工業(yè)化進(jìn)程奠定堅(jiān)實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)。

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（作者單位：阜新德爾汽車部件股份有限公司）