小議機械設(shè)計中CAD技術(shù)的應(yīng)用

言昱

【摘 要】隨著機械制造業(yè)的飛速發(fā)展，CAD技術(shù)發(fā)展也取得了迅速進步，CAD逐漸在機械設(shè)計應(yīng)用中占有重要地位。本文概括了CAD在機械設(shè)計中的應(yīng)用和不足以及CAD 技術(shù)的發(fā)展趨勢，目的是在對機械設(shè)計中CAD應(yīng)用起到一定的參考意義。

【關(guān)鍵詞】機械設(shè)計；CAD技術(shù)；應(yīng)用

0 前言

CAD即計算機輔助設(shè)計與制圖，是借助計算機系統(tǒng)輔助來達到設(shè)計的建立、修改、分析或優(yōu)化的過程。CAD系統(tǒng)就是CAD軟件一定要有硬件來支持它才能有實際意義。借助計算機技術(shù)，CAD能夠?qū)⒏鞣N設(shè)計信息都能夠存儲在計算機之中，并且支持快速的檢索和處理技術(shù)，改變了整個機械設(shè)計行業(yè)。目前，CAD經(jīng)過了多次的優(yōu)化設(shè)計，多出了繪畫的功能，并且對產(chǎn)品設(shè)計的方法更加靈活，還達到產(chǎn)品設(shè)計的質(zhì)量、工作效率提高的目的。

1 CAD技術(shù)及其系統(tǒng)的組成

1.1 CAD技術(shù)的總述

CAD技術(shù)主要是以計算機為載體，通過計算機系統(tǒng)對數(shù)據(jù)的運算以及對圖形的處理，來進行輔助設(shè)計以及產(chǎn)品分析，對產(chǎn)品設(shè)計達到理想的效果。CAD是結(jié)合人和機械的最優(yōu)特性共同進行設(shè)計的一種新設(shè)計方法，從而使人和機械的最好特性聯(lián)系起來。人將運用自己的經(jīng)驗與判斷能力通過人機對話或圖形顯示的方式進行來控制整個設(shè)計過程，讓人和計算機之間進行信息交流，相互取長補短，從而獲得最優(yōu)設(shè)計結(jié)果。因此，CAD與計算機繪圖不是等同的，計算機繪圖只是使用圖形軟件和硬件進行繪圖及有關(guān)標注的一種以擺脫繁重的手工繪圖為其目標的方法和技術(shù)。

1.2 CAD技術(shù)的發(fā)展及其系統(tǒng)的組成

CAD技術(shù)被稱為交互式圖形學(xué)研究計劃。當時，計算機的使用還不是很廣泛，需要投入較高的費用，只有一些實力雄厚的大公司，采用了這個PC技術(shù)在CAD機出現(xiàn)之后，CAD技術(shù)的發(fā)展突飛猛進，開始出現(xiàn)了以研究CAD技術(shù)，從事CAD解決方案的專業(yè)公司。當前，在科技的推動下，技術(shù)的使用范圍在不斷地擴大，具有更加廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。

CAD系統(tǒng)也是由硬件系統(tǒng)與軟件系統(tǒng)共同組成的，在硬件方面，它包括了工程工作站、個人計算機、圖形輸入輸出設(shè)備等。在軟件方面，它主要包括了CAD軟件以及相關(guān)的輔助模型。

2 CAD技術(shù)在機械設(shè)計中的應(yīng)用

隨著CAD技術(shù)的發(fā)展和推廣，CAD的功能更加全面，應(yīng)用的范圍、領(lǐng)域更加寬廣。CAD技術(shù)應(yīng)用在機械設(shè)計中更加頻繁。筆者認為CAD技術(shù)在機械工程設(shè)計中的應(yīng)用有以下幾點：

首先，在機械設(shè)計中進行二維繪圖。這是機械設(shè)計中最為常見的應(yīng)用方式，主要用于取代之前的手工繪圖。這是技術(shù)在機械設(shè)計中最為常見的一種應(yīng)用方式，圖形和數(shù)據(jù)這兩方面信息的處理我們設(shè)計者進行機械產(chǎn)品設(shè)計時必須考慮的問題，具有廣闊的使用前景，改變了傳統(tǒng)的主要以手工方式的繪圖設(shè)計。

其次，進行參數(shù)化設(shè)計。通常情況下，同一個系列或者類型的機械零部件，具有結(jié)構(gòu)相似性。只是需要根據(jù)實際情況對尺寸的大小進行相應(yīng)的調(diào)整，借助參數(shù)化設(shè)計方法構(gòu)建圖形程序庫，在將圖像調(diào)出之后對其尺寸進行相應(yīng)的調(diào)整，能夠得到一個新的設(shè)計圖形。

再次，分解圖形，建立相關(guān)的符號庫。符號庫即通過分解較為復(fù)雜的圖形，獲取一系列相對簡單的圖形或符號，并將其存放在庫中，根據(jù)實際需求進行調(diào)取，在對其進行相應(yīng)的編輯及調(diào)整之后在相應(yīng)的圖形中將其插入，為圖形設(shè)計工作的開展創(chuàng)造了便利條件。使得設(shè)計者在利用CAD軟件進行設(shè)計繪圖時能夠更加簡單，更加得心應(yīng)手。

最后，進行工程分析。一般情況下，實踐中較為普遍的是有限元分析、優(yōu)化設(shè)計以及動力學(xué)分析等。采用得比較多的分析方法包括有限元分析法、優(yōu)化設(shè)計分析法以及動力學(xué)分析法等。除此之外，特定的設(shè)計對象還對應(yīng)有專屬的工程分所問題，例如開展注塑模設(shè)計過程中就需要流塑、冷卻以及變形等分析。另外，通過計算機模擬產(chǎn)品安裝或者使用，可以更好的發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品有可能存在的問題，便于提前優(yōu)化設(shè)計。

3 CAD技術(shù)的優(yōu)點及缺陷

3.1 優(yōu)點

第一，充分利用人類的思維程序。與人的思維相適應(yīng)在機械設(shè)計師進行設(shè)計工作的時候，一般都是需要先進性構(gòu)思，然后再通過各種形式來進行表達的，由于在其腦海之中，產(chǎn)品的形狀是立體的，設(shè)計人員可以將主要精力集中于產(chǎn)品設(shè)計方面，與創(chuàng)新意識相符，便于設(shè)計工作的連續(xù)進行。

第二，便于進行設(shè)計及修改工作。借助三維CAD軟件，不但能夠進行機械零部件的設(shè)計工作，而且可以以周邊零部件具體位置以及形狀為主要依據(jù)進行零部件設(shè)計工作。既能夠使機械零部件的設(shè)計工作開展更加便利，又能夠有效防止出現(xiàn)，還能夠借助資源查找器還可以將零部件造型的整個過程以動畫的形式展示出來。

第三，機械產(chǎn)品的技術(shù)含量得以提升。將機械產(chǎn)品和信息技術(shù)結(jié)合起來，并借助CAD技術(shù)以及CIMS對生產(chǎn)進行組織，從而推動了機械產(chǎn)品設(shè)計工作的順利推進。同時，能夠?qū)崿F(xiàn)計算的便捷性，從而促進設(shè)計效率的提升；實踐中所需的數(shù)據(jù)，可以根據(jù)儲存的信息修改設(shè)計的結(jié)果，節(jié)約了大量的時間，避免了設(shè)計師進行重復(fù)勞動。

3.2 缺陷

第一，CAD技術(shù)并沒有全面應(yīng)用于設(shè)計的領(lǐng)域。雖然CAD技術(shù)的出現(xiàn)使我們脫離了傳統(tǒng)的繪圖方式，節(jié)省了時間和精力，但這并非真正意義上的設(shè)計。當前，許多利用CAD軟件的公司和單位并不是為了設(shè)計而運用它，更多的是用它來獲取效果圖，這使得 CAD 的作用大打折扣，對CAD軟件的應(yīng)用缺乏整體性和目的性。

第二，CAD技術(shù)缺乏專業(yè)的人才。雖然運用CAD軟件的人很多，但其中真正掌握CAD技術(shù)的人很少，大多數(shù)的設(shè)計人員在運用CAD軟件的時候并沒有接受過專業(yè)的技術(shù)訓(xùn)練。因此，不能充分運用CAD軟件的功能，在設(shè)計零件的時候也會出現(xiàn)一些缺陷。況且，現(xiàn)如今CAD的功能會越來越多，操作CAD軟件也會變得越來越復(fù)雜，因此想要真正的掌握CAD技術(shù)會變得更加困難。

4 技術(shù)的未來前景

CAD技術(shù)在今后的一段時期將會朝著集成化、智能化、綠色化以及網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展，系統(tǒng)的實用性以及實際操作的便捷性也會相應(yīng)提升，成本價格會逐步下調(diào)?？梢灶A(yù)見，CAD技術(shù)在機械設(shè)計中將會發(fā)揮更大作用。在過去以及未來，設(shè)計、制造、施工以及生產(chǎn)和工程管理之間存在著較為密切的關(guān)系，為促進工作效率的進一步提升，需要將CAD和CAM進行有機結(jié)合，促進CAD、CAM一體化的順利實現(xiàn)。

5 結(jié)束語

CAD技術(shù)能夠?qū)⑷藗冏陨淼乃季S轉(zhuǎn)化為機械產(chǎn)品的設(shè)計，使得頭腦中的立體構(gòu)架在計算機技術(shù)的幫助下得到三維實體造型。通過CAD技術(shù)，可以計算出對機械產(chǎn)品、機械數(shù)據(jù)，還可以直接修改數(shù)據(jù)，達到設(shè)計愈加完善，理性化設(shè)計方案。隨著科技的不斷進步，計算機技術(shù)的不斷完善，CAD技術(shù)正在逐步全面發(fā)展且未來發(fā)展前景良好，對我國CAD軟件行業(yè)的開發(fā)和行業(yè)使用都具有十分廣闊的意義。

【參考文獻】

[1]胡莉萍.CAD在機械設(shè)計中的應(yīng)用研究[J].煤炭技術(shù)，2012（11）：27-28.

[2]林黎明.CAD技術(shù)在機械設(shè)計中的應(yīng)用[J].電腦知識與技術(shù)，2006（14）.

[責任編輯：曹明明]