機械工程設(shè)計中CAD技術(shù)的應(yīng)用探討與分析

楊光 孫杰 茍金童 李中川 陳欣

摘 要：現(xiàn)階段我國信息化水平在高速發(fā)展，隨著國內(nèi)經(jīng)濟的不斷增長，CAD在機械工程設(shè)計中被廣泛應(yīng)用，逐漸取代了傳統(tǒng)化機械工程設(shè)計行業(yè)。CAD技術(shù)在機械工程設(shè)計中的全面發(fā)展，不僅促進(jìn)了設(shè)計質(zhì)量的進(jìn)一步提升，更是使得CAD三維技術(shù)在成熟與標(biāo)準(zhǔn)化的技術(shù)水準(zhǔn)上不斷前進(jìn)。只有掌握好CAD技術(shù)的發(fā)展方向，不斷創(chuàng)新完善才能對我國機械工程設(shè)計的發(fā)展做出貢獻(xiàn)。

關(guān)鍵詞：CAD技術(shù)；應(yīng)用；發(fā)展前景

1 CAD技術(shù)在機械工程設(shè)計中的應(yīng)用研究與作用

1.1 CAD技術(shù)在機械工程技術(shù)中的應(yīng)用研究

CAD技術(shù)在機械工程設(shè)計中應(yīng)用主要表現(xiàn)為：二維制圖、參數(shù)設(shè)計、工程設(shè)計分析等。其中，二維制圖的出現(xiàn)代替了傳統(tǒng)的專業(yè)繪圖技術(shù)，也是CAD技術(shù)中最為普遍的應(yīng)用；參數(shù)設(shè)計是指根據(jù)機械零部件的適用尺寸建立圖形程序庫，調(diào)用參數(shù)賦以一組新的尺寸參數(shù)，即生成一個新的零件圖形；常見的工程設(shè)計分析有優(yōu)化設(shè)計、運動學(xué)及動力學(xué)分析以及有限元分析等，細(xì)分某個具體設(shè)計對象的方法要依靠自身的特性去分析，如設(shè)計注塑模型時要進(jìn)行塑流分析、冷卻及變形分析等。

1.2 CAD技術(shù)在機械工程技術(shù)中的作用

第一，使作品更加形象直觀在機械設(shè)計過程中，以往大多是在平面圖紙上進(jìn)行設(shè)計，但是，這種方式所設(shè)計出來的效果比較抽象，一般人很難對其有直觀的感受或者是理解。而在應(yīng)用CAD技術(shù)之后，其設(shè)計產(chǎn)品就更加的形象直觀，客戶就能更加直觀地觀看設(shè)計作品。

第二，減輕了工作量在機械設(shè)計過程中應(yīng)用CAD技術(shù)就能將復(fù)雜的集合造型變得簡單明了，這樣設(shè)計人員在工作過程中，其工作量也會明顯減輕，同時還能縮短設(shè)計周期，真正提高機械設(shè)計的效率。

第三，極大方便了零件設(shè)計在機械設(shè)計過程中應(yīng)用CAD技術(shù)就能在裝配過程中對零件進(jìn)行設(shè)計，這樣設(shè)計人員就可以按照零件具體形狀和位置對其進(jìn)行設(shè)計，進(jìn)而就能確保零件設(shè)計的精準(zhǔn)性。在這個過程中，如果設(shè)計人員還需要對零件進(jìn)行修改，也十分的方便，只需要進(jìn)入修改環(huán)境中就可以直接對其進(jìn)行修改。除此之外，應(yīng)用CAD技術(shù)還能使零件裝配變得更加的直觀，這樣就能在一定程度上降低產(chǎn)品報廢率，提高生產(chǎn)效益以及產(chǎn)品的技術(shù)含量。

2 CAD技術(shù)在今后我國機械工程設(shè)計中的發(fā)展前景

2.1 圖形交互技術(shù)

隨著信息化水平的不斷提高與體系的完整，CAD已經(jīng)成為設(shè)計辦公軟件的主要創(chuàng)新工具，不僅能夠為設(shè)計者提供廣闊的思路，解放認(rèn)識上的束縛，情境引入到創(chuàng)造性活動中，而且成為設(shè)計者的專業(yè)小幫手，如智能化圖標(biāo)菜單、動態(tài)導(dǎo)航器等，方便了我們的生活應(yīng)用。五筆輸入法、語言識別功能以及特征手勢建模等新型技術(shù)，正豐富、改變著人類世界的生活。

2.2 智能化操作智能化

智能化操作還體現(xiàn)在理解設(shè)計者的設(shè)計意圖、自動檢測設(shè)計失誤狀況、智能化回答問題以及提出解決方案并進(jìn)行推理等。CAD操作技術(shù)服務(wù)于人類的控制活動，是一項體現(xiàn)高智能化的人類創(chuàng)造性活動，同時也是高速發(fā)展經(jīng)濟社會的必然方向。智能化操作水平以信息化、知識化理念為載體，及時向設(shè)計者提供精確的數(shù)據(jù)分析，并達(dá)到一定的技術(shù)幫助?，F(xiàn)代化設(shè)計水準(zhǔn)以創(chuàng)新為核心概念，如何把創(chuàng)新應(yīng)用融入到CAD技術(shù)，是一項具有深遠(yuǎn)意義的操作技能。因此，采用智能化系統(tǒng)去優(yōu)化新產(chǎn)品、工程、系統(tǒng)的設(shè)計理念，才能符合現(xiàn)代化要求的創(chuàng)新理念。

2.3 實現(xiàn)安防監(jiān)控領(lǐng)域的應(yīng)用

隨著機械工程的設(shè)計理念不斷趨于完善化，安全防護以及監(jiān)控技術(shù)成為機械制造業(yè)在激烈的市場競爭中健康穩(wěn)定發(fā)展的積極因素。因此，機械CAD技術(shù)的應(yīng)用發(fā)展極大地促進(jìn)了安全防護功能的性質(zhì)體驗。CAD系統(tǒng)功能的強化轉(zhuǎn)變有利于安防監(jiān)控設(shè)施的實地應(yīng)用以及實時監(jiān)控，強大的科學(xué)計算功能使產(chǎn)品歸于常規(guī)設(shè)計、優(yōu)化設(shè)計以及可靠性設(shè)計，精確的數(shù)據(jù)流與數(shù)字仿真模擬技術(shù)均在安防監(jiān)控領(lǐng)域應(yīng)用中發(fā)揮著重要作用。

2.4 智能化應(yīng)用

工程分析和結(jié)構(gòu)優(yōu)化是CAD技術(shù)在進(jìn)行工程設(shè)計中的智能化應(yīng)用所體現(xiàn)出的主要內(nèi)容。利用CAD技術(shù)設(shè)計零部件的過程中，設(shè)計人員只需要對零部件進(jìn)行相應(yīng)的力學(xué)分析，并考慮其內(nèi)部的結(jié)構(gòu)優(yōu)化即可確保所設(shè)計的零部件符合相關(guān)的質(zhì)量要求和標(biāo)準(zhǔn)。通過應(yīng)用CAD技術(shù)不僅進(jìn)一步優(yōu)化了零部件工程分析和結(jié)構(gòu)優(yōu)化效率的提升，同時在實際設(shè)計的過程中，運用三維立體圖所構(gòu)建的虛擬模型，也實現(xiàn)了對零部件相關(guān)數(shù)據(jù)的分析，從而使其可以根據(jù)實際的分析結(jié)果對產(chǎn)品設(shè)計進(jìn)行進(jìn)一步的優(yōu)化和調(diào)整，利用這一方法進(jìn)行復(fù)雜零部件的設(shè)計以及深度優(yōu)化，不僅可以促進(jìn)產(chǎn)品設(shè)計效率的不斷提升，同時也提高了產(chǎn)品的科學(xué)性與實用性。

3 結(jié)語

CAD技術(shù)的不斷發(fā)展與應(yīng)用，不僅是對傳統(tǒng)設(shè)計方法的改革和創(chuàng)新，同時還極大方便了零件設(shè)計，減輕了工作量，在機械設(shè)計過程中有著非常顯著的作用。CAD技術(shù)的全面發(fā)展和多維方向延伸，對我國機械制造以及安防監(jiān)控工程領(lǐng)域有著重要的發(fā)展意義。CAD技術(shù)經(jīng)過不斷的發(fā)展與創(chuàng)新，必將成為我國機械工程設(shè)計領(lǐng)域最可靠的技術(shù)手段，隨著這項技術(shù)的大力推廣和應(yīng)用，從而徹底消除了制約機械工程設(shè)計領(lǐng)域發(fā)展的不利因素，促進(jìn)了機械工程設(shè)計質(zhì)量和效率的全面提升。同時CAD技術(shù)的應(yīng)用也為我國設(shè)計領(lǐng)域的深度優(yōu)化和創(chuàng)新提供了基礎(chǔ)，是為了機械工程設(shè)計領(lǐng)域發(fā)展的必然方向，而且隨著設(shè)計人員不斷的將其拓展至各個機械工程設(shè)計的各個環(huán)節(jié)，也必將促進(jìn)機械工程設(shè)計領(lǐng)域的不斷發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

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（作者單位：四川省成都理工大學(xué)）