探索機械設計中CAD技術的運用

摘 要 隨著時代的發(fā)展，機械工程設計已經展現(xiàn)了其強大的作用，人們對相關產品的質量提出了更高的要求，所以，CAD技術在機械工程設計中應用也逐漸發(fā)展起來。CAD 技術是計算機發(fā)展的產物，可以進行精確的分析和模擬，大大提升工作的效率，改善產品質量。本文主要討論機械工程設計中CAD技術的應用，旨在為我國的機械工程設計提供借鑒。

關鍵詞 機械設計;CAD技術;應用

引言

近些年來，計算機發(fā)展十分迅速，計算機的質量也有很大的提升，因此，在許多行業(yè)和領域，逐漸淘汰了以往傳統(tǒng)的工作方式，引入計算機進行工作，大大提升了效率和質量。不同于以往，現(xiàn)階段的機械工程不論是在質量、結構、效率等方面都有了更高的要求，傳統(tǒng)的機械工程設計已經顯示出了一定的劣勢，所以，CAD 技術的引入逐漸發(fā)展起來，已經得到了廣泛的使用。CAD 技術雖然不是十分復雜，但是有較強的實用性，可以進行圖形設計和圖像處理，對收入的信息以及數(shù)據進行精確計算處理，不論是在信息存取，還是在計算機協(xié)同設計方面都展現(xiàn)出了強大的功能，對工程設計、航空航天、電子技術等領域都有重要的意義。

1機械工程設計與 CAD技術的含義

1.1 CAD技術的含義

不同于其他的一些專業(yè)技術，CAD技術并不是專注于完成某一項特定的功能，在大多數(shù)情況下只是一種輔助技術，通過對要制作的對象進行數(shù)據分析和圖形模擬，系統(tǒng)再通過這些數(shù)據制定出合理的方案，進而模擬出符合要求的部件結構圖案，一定程度上減小了技術人員的工程量，提升了工作質量和效率。我國對CAD技術的研究較為深入，一些核心技術在國際上也名列前茅，不僅在電子產品、機械設計中有一定的應用，還在國防工業(yè)、航空航天等許多重要領域發(fā)揮了巨大的作用。CAD技術通常由內部的幾個部分共同工作而發(fā)揮作用的，主要有CAPP、二維繪圖、PDM這三個部分，其中，二維繪圖在功能上具有至關重要的作用，主要是通過一系列的運算進而對目標部件或者構造進行繪制。

1.2 機械設計特征

機械工程設計是一個復雜的過程，不僅要求對機械專業(yè)知識熟練掌握，還要具備計算機技術以及電子技術等方面的一些知識。在機械設計中，為了保證設計質量滿足要求，需要有關于設計的準確數(shù)據，尋找到合理的設計資源和信息，同時，要根據設計目標以及數(shù)據信息制定良好的方案。在這種嚴苛的要求下，如果僅依靠傳統(tǒng)的設計方式是比較困難的，產品質量也有一定的問題，所以CAD技術的引入是十分必要的措施。時代是不斷向前的，新的技術在不斷產生，市場競爭也日益激烈，相關用戶對產品的要求和選擇也對企業(yè)給予了一部分壓力和動力。所以，如何設計出質量更高的產品，如何提升上產的效率是機械設計的主要目標[1]。

2機械設計行業(yè)使用CAD的優(yōu)勢分析

就目前的機械工程設計分析來看，較多企業(yè)在設計實踐中使用到了CAD技術，對該技術的具體應用做分析發(fā)現(xiàn)其具有以下四個方面的突出優(yōu)勢。

第一是在設計實踐中，利用CAD技術后，零件設計更加方便。從目前的案例設計實踐分析來看，CAD技術的具體利用不僅可以完成裝配環(huán)境下的新零件設計，還可以利用裝配環(huán)境下不同零件的相互關系實現(xiàn)新零件的設計，這樣，整個設計工作的效率有了顯著的提升，便捷性也有了明顯的提升。統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，采用CAD技術進行零件的具體設計，有效地規(guī)避了零件單獨設計導致的裝配失敗問題。

第二是在設計中，利用CAD技術實現(xiàn)了裝配零件的直觀性顯示。在裝配零件時，如果是傳統(tǒng)的裝配方法，需要對不同的零件進行配裝，這會導致工作量的加大，整個工作效率會受到影響。在利用CAD技術后，裝配零件時可以利用資源查找器進行相關零件的查找，這樣，零件以及零件的相互關系會更加的明確，具體的裝配過程會更加的快捷。此外，在裝配中，零件還可以進行隱藏，所以，在外部零件被隱藏后，內部的裝配結構會更加清晰地展現(xiàn)出來，基于裝配模型對具體的裝配工作進行運動演示，并對運動過程進行監(jiān)管，確定其達標效果，這樣可以為具體的設計更改提供參考，以此達到設計質量提升的目的。

第三是利用CAD技術可以有效地縮短設計的周期，實現(xiàn)設計效率的提升。從目前的資料統(tǒng)計來看，在機械工程設計實踐中利用CAD技術，整個設計周期會縮短1/3。利用CAD技術進行具體的機械設計，只需要對其中的零部件進行重新的設計和改造，而具體的零部件設計會集成以往的信息，這有效地節(jié)省了數(shù)據計算和論證的時間，所以機械設計的效率會有大幅度的提升。目前的數(shù)據統(tǒng)計顯示，在設計中，利用CAD技術，設計效率會提升3～5倍。再者，CAD系統(tǒng)具有比較強的高度變形計算能力，可以快速實現(xiàn)設計要求。

第四是利用CAD技術進行機械產品的設計，產品的技術含量以及質量會有顯著性的提升。從目前的設計實踐來看，CAD在具體設計時會利用到較為先進的方法，就現(xiàn)在的設計分析來看，其使用的方法有有限元受力分析法、產品的虛擬設計法等，這些方法的具體使用明顯地提高了產品設計的質量。同時，大型企業(yè)數(shù)控加工手段完善，再采用CAD/CAPP/CAM進行機械零件加工，一致性較好，保證了產品的質量[2]。

3CAD技術在機械工藝設計中的應用

CAD技術在機械工藝設計中發(fā)揮著重要的作用，本節(jié)就此對CAD技術在機械工藝設計中的具體應用進行相應的分析。

3.1 輔助繪圖、設計機械

在機械工藝設計領域，對CAD技術進行相應的應用，能夠對CAD強大的設計功能進行相應的應用，對機械工藝的設計進行一定程度的創(chuàng)新，從而對整體的設計體系進行相應的優(yōu)化改善，在不同的裝配環(huán)境中，對相關的零件設計進行相應的創(chuàng)新，提升設計的速度和效率，同時也能夠便利工作人員的工作，對零件裝配的整齊性進行一定的保障。因此，通過CAD技術，相應的機械工程設計時能夠對自身的工作效率進行相應的提升，同時也能夠對設計的標準化程度進行相應的提升。工作人員在傳統(tǒng)的機械工藝設計工程中，一般需要進行大量的手工作業(yè)，在一定程度上會降低信息的準確性，同時也可能會對設計整體的美觀性進行降低。在機械工藝設計工程中應用CAD技術能夠對相關的繪圖命令進行遵循，能夠提升機械工程圖的設計質量，對工作人員的工作效率進行降低的同時，能夠對機械制圖的效率以及質量進行相應的提升。

3.2 CAD技術在機械工程設計中的建模應用

傳統(tǒng)機械工程設計很大程度上的短板就是建模方面，CAD技術彌補了這一短版，同時這也是其存在的核心價值。在建模過程中，需要綜合各方面的信息和數(shù)據來達成目標，其中主要有三類，分別為線框模型、表面模型以及實體模型。CAD技術在許多方面多多少少都有使用，但大多數(shù)情況下應用在二維、三維的建模上。三維建模應用了較多的幾何、代數(shù)的相關數(shù)學知識，根據要求模擬出模型，再引入參數(shù)進行變量運算[3]。

3.3 操作智能化

在進行機械工藝設計的過程中，應用CAD技術能夠在一定程度上對操作的智能化進行相應的提升。通過智能化的操作，能夠借助相關的知識化、信息化的載體對機械工藝設計進行相應的分析，從而得到更加準確詳細的設計，為相關的機械工程設計師提供相應的借鑒。在進行智能化操作的過程中，能夠對設計者的整體情況，如失誤情況或是設計的想法進行相應的體現(xiàn)，從而促進整體的設計質量提升，同時也能夠對相應的設計進行有效的創(chuàng)新，從而實現(xiàn)不斷發(fā)展的社會的需要。

3.4 對工程的設計結構以及分析進行優(yōu)化

在進行機械工藝設計的過程中，不能缺少的環(huán)節(jié)即是結合相關機械產品的結構進行優(yōu)化，進行詳細的分析。CAD技術隨著現(xiàn)代力學的不斷發(fā)展，功能也在不斷完善。在進行機械工藝設計的過程中，相關的工作人員能夠借助CAD技術有效的接口，將三維實體模型進行相應的軟件導入，從而對其設計進行詳細的分析，對具體產品的結構進行相應的優(yōu)化，同時促進對工程的進一步分析[4]。

4結束語

綜上所述，在進行機械設計的過程中，應用CAD技術發(fā)揮著重要的作用，能夠促進機械制圖更加科學、智能，對工作人員的工作量進行相應的降低，同時也能夠提升設計的效率以及質量，對相應的機械工藝設計的需求進行相應的滿足。本文在分析機械工程設計和CAD技術概念的基礎上對CAD技術應用的優(yōu)勢進行討論，并分析CAD技術的具體應用，最終的目的就是要指導現(xiàn)階段的實踐工作。

參考文獻

[1] 李文杰，范晨飛.CAD技術在機械工程設計中的發(fā)展與應用研究[J].商情，2020（22）：195.

[2] 馬新岳.CAD技術在機械工程設計中的應用[J].神州，2020（12）：242.

[3] 高菁.CAD技術在機械工程設計中的應用探究[J].科技風，2020 （8）：135.

[4] 安東.CAD技術在機械工程設計中的發(fā)展與應用[J].湖北農機化，2019（24）：71.

作者簡介

黃翊（1993-），男，廣西南寧市邕寧區(qū);學歷：本科，職稱：助理工程師，現(xiàn)就職單位：廣西建工集團建筑機械制造有限責任公司，研究方向：機械設計。