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

溧陽市天目湖中等專業(yè)學(xué)校 史湯豪

引言

在科學(xué)技術(shù)迅猛發(fā)展的時(shí)代背景下，多種現(xiàn)代化技術(shù)的出現(xiàn)，為我國各個(gè)行業(yè)可持續(xù)目標(biāo)提供了有力支撐。然而在機(jī)械工程設(shè)計(jì)行業(yè)中，CAD技術(shù)的出現(xiàn)，一方面能夠?yàn)橄嚓P(guān)設(shè)計(jì)人員打造良好的設(shè)計(jì)平臺，借助計(jì)算機(jī)系統(tǒng)強(qiáng)大的作用，做好各種繪圖設(shè)計(jì)工作 ，在極高設(shè)計(jì)效率下 ，高質(zhì)量完成設(shè)計(jì)任務(wù)為我國機(jī)械工程行業(yè)穩(wěn)定發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

1 機(jī)械工程設(shè)計(jì)與CAD技術(shù)概述

1.1 機(jī)械工程設(shè)計(jì)

所謂的機(jī)械工程設(shè)計(jì) ，就是企業(yè)安排設(shè)計(jì)工作人員 ，根據(jù)事先做好的產(chǎn)品規(guī)劃方案 ，對其細(xì)節(jié)等部分實(shí)施詳細(xì)的研究，然后按照行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)成可以實(shí)施的方案[1]。從根本上來講 ，因?yàn)闄C(jī)械產(chǎn)品本身就體現(xiàn)出復(fù)雜性特點(diǎn) ，對于大量的生產(chǎn)產(chǎn)品 ，自然也對精確性有著極高的標(biāo)準(zhǔn)。之前設(shè)計(jì)人員落后的工作方式，制約自身設(shè)計(jì)效率，也影響了設(shè)計(jì)方案的可行性以及合理性?？茖W(xué)技術(shù)發(fā)展帶動了大量現(xiàn)代化技術(shù)的出現(xiàn) ，將其應(yīng)用在機(jī)械工程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中 ，給設(shè)計(jì)人員提供巨大便利的同時(shí)，更能夠確保企業(yè)獲取到性能良好的產(chǎn)品，提升企業(yè)社會形象以及經(jīng)濟(jì)效益[2]。

1.2 CAD技術(shù)

針對CAD技術(shù)而言，即設(shè)計(jì)人員合理使用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，綜合使用內(nèi)部完善的程序，高效實(shí)施設(shè)計(jì)工作的同時(shí)，最終形成高質(zhì)量零部件產(chǎn)品加工圖紙，簡單來講，就是一種計(jì)算機(jī)輔助性的設(shè)計(jì)手段。通過實(shí)際調(diào)查發(fā)現(xiàn)，在當(dāng)前我國機(jī)械工程行業(yè)設(shè)計(jì)中越來越看重CAD技術(shù)[3]。分析該種技術(shù)模塊功能，主要可以從以下幾個(gè)方面加以研究：首先，CAPP功能。作為一種工業(yè)設(shè)計(jì)手段，能夠綜合材料定額以及工藝等幾個(gè)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，促使設(shè)計(jì)人員在高效設(shè)計(jì)結(jié)果上，也能夠達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)化機(jī)械設(shè)計(jì)效果；其次 ，二維繪圖功能。在計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)中，最關(guān)鍵的部分就是二維繪圖功能，在之前很長一段時(shí)間內(nèi)，設(shè)計(jì)人員所開展的繪圖工作，完全依靠自身完成，而當(dāng)前可以整合智能化特點(diǎn)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，快速精確完成繪圖工作；最后，PDM功能。為了能夠確保最終呈現(xiàn)給生產(chǎn)人員可靠的加工代碼等， 因而通過CAD技術(shù)中的PDM功能，實(shí)現(xiàn)對各項(xiàng)數(shù)據(jù)信息妥善管理，保證產(chǎn)品精確性得以提高[4]。

2 CAD技術(shù)在機(jī)械工程設(shè)計(jì)中的發(fā)展

2.1 CAD技術(shù)在機(jī)械工程設(shè)計(jì)中的標(biāo)準(zhǔn)化發(fā)展

目前來看，我國機(jī)械工程設(shè)計(jì)行業(yè)在使用CAD技術(shù)時(shí)，最常見的軟件有AutoCAD、UG以及inventor等。雖然每一個(gè)軟件都有著各自強(qiáng)大的使用價(jià)值，但是兩者之間不存在兼容效果，在制約企業(yè)內(nèi)部人員密切溝通的基礎(chǔ)上，自然也不能及時(shí)分享AVD資源。面對這種情況，機(jī)械工程設(shè)計(jì)行業(yè)要想能夠更好凸顯出CAD技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值，這就要求在當(dāng)前乃至未來很長一段周期內(nèi)，必須加緊研究CAD軟件數(shù)據(jù)模型與交換資源格式標(biāo)準(zhǔn)化，在同一個(gè)設(shè)計(jì)任務(wù)中，能夠確保各個(gè)軟件達(dá)到深入交流的效果，支撐人員高質(zhì)量設(shè)計(jì)任務(wù)的完成[5]。

2.2 CAD技術(shù)在機(jī)械工程設(shè)計(jì)中的集成化發(fā)展

基于新時(shí)代發(fā)展基礎(chǔ)，當(dāng)前存在的多樣化設(shè)計(jì)手段，已經(jīng)不能全面作用于機(jī)械工程行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的進(jìn)行。當(dāng)前大多數(shù)機(jī)械工程設(shè)計(jì)工作人員，在應(yīng)用CAD技術(shù)時(shí)，也希望能夠有效整合工藝分析、產(chǎn)品制造等工序，也即在生成CAD/CAPP/CAM集成，提高自身設(shè)計(jì)效率的同時(shí)，能夠保證過程更加的簡單、方便。目前，行業(yè)內(nèi)已經(jīng)推出了具有集成特點(diǎn)的CAD軟件，在實(shí)際工作當(dāng)中，設(shè)計(jì)人員可以借助CAD技術(shù)設(shè)計(jì)模式，對零部件結(jié)構(gòu)力學(xué)特點(diǎn)進(jìn)行研究，整合數(shù)控機(jī)床分析以及設(shè)計(jì)加工工藝等，確保接下來產(chǎn)品生產(chǎn)加工環(huán)節(jié)順利完成。

2.3 CAD技術(shù)在機(jī)械工程設(shè)計(jì)中的智能化發(fā)展

智能化時(shí)代的到來，決定了機(jī)械工程設(shè)計(jì)中，所使用CAD技術(shù)也應(yīng)該凸顯出智能化的特點(diǎn)。社會群體的物質(zhì)生活水平不斷提高，對產(chǎn)品需求也更加多樣化以及人性化，設(shè)計(jì)人員運(yùn)用CAD技術(shù)，能夠充分革新過去落后的設(shè)計(jì)手段，引導(dǎo)設(shè)計(jì)人員提前了解廣大群眾的心理需求，制定合理化的設(shè)計(jì)方案，賦予產(chǎn)品以及設(shè)計(jì)工藝等更具智能化特點(diǎn)[6]。首先，設(shè)計(jì)人員能夠先研究眼前的數(shù)據(jù)信息，通過CAD技術(shù)軟件，制定切實(shí)可行的設(shè)計(jì)計(jì)劃。同時(shí)，針對設(shè)計(jì)計(jì)劃各個(gè)細(xì)節(jié)內(nèi)容，及時(shí)加以調(diào)整與優(yōu)化，改變過去人工修改滯后性的弊端，提高設(shè)計(jì)方案質(zhì)量。除此之外，全面推廣并應(yīng)用智能化的CAD技術(shù)，也能夠保證人員設(shè)計(jì)內(nèi)容更加豐富，進(jìn)而生產(chǎn)加工出來的機(jī)械產(chǎn)品，性能更加完善的同時(shí)，也能夠凸顯出智能化的特點(diǎn)，提高機(jī)械產(chǎn)品的價(jià)值 ，滿足社會各界人士多樣化的標(biāo)準(zhǔn)，為我國機(jī)械工程設(shè)計(jì)行業(yè)可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)實(shí)現(xiàn)提供充足動力支撐。

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

當(dāng)前，我國機(jī)械工程設(shè)計(jì)行業(yè)，相關(guān)人員對CAD技術(shù)形成了越來越高度重視，在該項(xiàng)技術(shù)廣泛運(yùn)用的現(xiàn)狀下，將對CAD技術(shù)實(shí)際應(yīng)用措施進(jìn)行簡單分析。

3.1 計(jì)算機(jī)輔助繪圖

在之前一定時(shí)間中 ，機(jī)械工程設(shè)計(jì)中使用CAD技術(shù) ，大多數(shù)人員主要看重其輔助繪圖的功能。通過實(shí)際調(diào)查發(fā)現(xiàn)，設(shè)計(jì)人員所開展的各項(xiàng)工作 ，雖然圖形與數(shù)據(jù)同樣重要，但是與繪圖相比 ，卻需要設(shè)計(jì)人員投入大量的周期以及精力 ，再加上傳統(tǒng)繪制模式的存在，不僅降低了設(shè)計(jì)效率 ，而且也不能保證最終設(shè)計(jì)方案的準(zhǔn)確性以及實(shí)用性[7]，最終呈現(xiàn)出來的機(jī)械產(chǎn)品質(zhì)量無法保障。隨著科技力量的迅猛發(fā)展，CAD軟件由于內(nèi)部涵蓋繪圖以及圖形庫等的功能，不僅能夠幫助設(shè)計(jì)人員簡化設(shè)計(jì)流程，還能提高整個(gè)設(shè)計(jì)效率，獲取到精確的設(shè)計(jì)成果 。最為關(guān)鍵的是 ，因?yàn)橛兄行暂^高的特點(diǎn)，也能夠降低設(shè)計(jì)人員的工作量，引導(dǎo)設(shè)計(jì)人員將視線放在創(chuàng)新性設(shè)計(jì)方面，為自身企業(yè)占據(jù)重要市場份額提供有力保障。

3.2 計(jì)算機(jī)輔助建模

計(jì)算機(jī)輔助建模作為機(jī)械工程設(shè)計(jì)中不可缺少的部分，設(shè)計(jì)人員在建模當(dāng)中，合理應(yīng)用三維CAD軟件，快速形成自身理想的產(chǎn)品立體模型，不管是產(chǎn)品的型號還是大小等，都能夠滿足企業(yè)的生產(chǎn)需求，特別是一些要求細(xì)節(jié)的設(shè)計(jì)產(chǎn)品，更能夠借助三維CAD軟件，將其尺寸按照一定比例加以呈現(xiàn)。從中可以看出，鑒于三維建模強(qiáng)大價(jià)值所在[8]，確保設(shè)計(jì)人員提前站在虛擬環(huán)境中，設(shè)計(jì)出直觀性的產(chǎn)品模型，改變過去單純憑借自身想象模型建設(shè)的弊端，減少較大設(shè)計(jì)誤差的出現(xiàn)。基于此，在當(dāng)前機(jī)械工程設(shè)計(jì)過程中，設(shè)計(jì)人員能夠站在三維建?；A(chǔ)上，事先確定設(shè)計(jì)方案中不完善的部分，及時(shí)做好修改，以免后期直接投入生產(chǎn)制造，制約企業(yè)正常生產(chǎn)工作以及損害經(jīng)濟(jì)利益行為的出現(xiàn)?？傊?，機(jī)械工程設(shè)計(jì)建模環(huán)節(jié)，合理融入計(jì)算機(jī)技術(shù)，確保設(shè)計(jì)人員提前發(fā)現(xiàn)不完善內(nèi)容的基礎(chǔ)上，能夠保證接下來產(chǎn)品裝配更具效率性，降低了設(shè)計(jì)人員修改量，縮短了設(shè)計(jì)、制作時(shí)間，更是大大降低了機(jī)械產(chǎn)品的成本。

3.3 工程分析與結(jié)構(gòu)優(yōu)化

機(jī)械產(chǎn)品力學(xué)性能分析與結(jié)構(gòu)優(yōu)化工作，作為機(jī)械工程設(shè)計(jì)中極為關(guān)鍵的部分，為了能夠確保產(chǎn)品更具實(shí)用性以及可靠性特點(diǎn)，做好工程分析與結(jié)構(gòu)優(yōu)化工作不容忽視。面對當(dāng)前不斷出現(xiàn)的現(xiàn)代化設(shè)計(jì)手段，機(jī)械工程設(shè)計(jì)行業(yè)對有限元分析與動力學(xué)分析形成了高度關(guān)注[9]，簡單來講，為了能夠保證機(jī)械工程設(shè)計(jì)工作有序進(jìn)行，在設(shè)計(jì)人員應(yīng)用CAD技術(shù)過程中 ，也應(yīng)該先做好工程分析與結(jié)構(gòu)優(yōu)化調(diào)整工作。通過現(xiàn)實(shí)調(diào)查可以發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)CAD軟件當(dāng)中，已經(jīng)形成了ansys等有限元分析軟件的接口，設(shè)計(jì)人員在實(shí)際工作時(shí)，結(jié)合三維CAD技術(shù)價(jià)值，實(shí)現(xiàn)搭建出產(chǎn)品模型，將其導(dǎo)入到有限元分析軟件當(dāng)中，在確定的負(fù)載下開展產(chǎn)品模型的工程分析。綜合以上兩個(gè)流程，設(shè)計(jì)人員可以借助最終得到的結(jié)論，對機(jī)械產(chǎn)品結(jié)構(gòu)實(shí)施妥善的調(diào)整與優(yōu)化。經(jīng)過較長應(yīng)用實(shí)踐可以看出，因?yàn)楣こ谭治雠c結(jié)構(gòu)優(yōu)化模式的出現(xiàn)，特別是面對一定復(fù)雜性的產(chǎn)品設(shè)計(jì)工作，更能夠達(dá)到高效性以及方便等的應(yīng)用效果。

3.4 信息集成系統(tǒng)

信息集成系統(tǒng)，主要涵蓋數(shù)據(jù)監(jiān)管 、決策分析等方面的功能 ，確保內(nèi)部所有信息都比較全面的同時(shí)，也能夠方便人員后期維護(hù)。鑒于當(dāng)前不斷增加的機(jī)械工程設(shè)計(jì)任務(wù)，必然需要設(shè)計(jì)人員付出更多的時(shí)間，引入先進(jìn)設(shè)計(jì)建模 ，更加需要系統(tǒng)間的信息共享 。整合元素 ，構(gòu)建完善數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，必然能夠?qū)崿F(xiàn)信息實(shí)時(shí)共享效果。但是，當(dāng)前大多數(shù)設(shè)計(jì)人員應(yīng)用多媒體數(shù)據(jù)庫實(shí)施機(jī)械工程設(shè)計(jì)時(shí)，還有很多需要處理的弊端，這是行業(yè)人士迫切需要處理的事項(xiàng)。而在多媒體數(shù)據(jù)庫中，包括了海量的信息 ，應(yīng)用信息管理方式實(shí)施各項(xiàng)信息管理，不會對網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成巨大威脅，也能夠依靠智能化系統(tǒng)快速處理各項(xiàng)弊端，從而讓多媒體信息傳輸和播放保持一致[10]。

4 結(jié)論

簡而言之，新時(shí)期發(fā)展過程中，我國機(jī)械工程行業(yè)在生產(chǎn)當(dāng)中，就應(yīng)該要求設(shè)計(jì)人員合理應(yīng)用CAD技術(shù) ，充分革新傳統(tǒng)設(shè)計(jì)理念，整合該種技術(shù)做好繪圖制作以及輔助建模等工序，減輕自身設(shè)計(jì)任務(wù)量，將重心放在創(chuàng)新設(shè)計(jì)上，實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量機(jī)械工程設(shè)計(jì)結(jié)果，促使我國機(jī)械工程行業(yè)可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)盡快實(shí)現(xiàn)。