論CAD技術(shù)在機械設計中的應用

李張強

[摘 要] 機械設計是機械工程主要的組成部分，更是機械生產(chǎn)的首要步驟，其對于機械性能也起到了重要作用，因此工程師應該對其給予高度的重視。主要對機械設計中如何應用CAD技術(shù)進行了分析，希望以此推動國內(nèi)CAD行業(yè)的發(fā)展，以供參考。

[關(guān)鍵詞] CAD;機械設計;應用

CAD技術(shù)在機械設計中的應用分為多個方面，主要體現(xiàn)在零部件和裝配圖的實體生成、模具CAD的集成制造、CAD機械軟件應用以及CAD技術(shù)下的多維繪圖應用等方面。其中，CAD系統(tǒng)的有效應用對傳統(tǒng)的設計手法進行了轉(zhuǎn)變，從一定程度上能夠彌補傳統(tǒng)設計中的不足之處，將設計理念與現(xiàn)代設計特點相結(jié)合，從而使得機械制造業(yè)快速發(fā)展。

一、實體生成

CAD制圖在機械產(chǎn)品設計方面的運用更多是展現(xiàn)在實體生成方面，實體生成領(lǐng)域，更多是反映在實體建模方面。觀察機械產(chǎn)品的實體建模，一般應用較為廣泛的包括球形與立方體等結(jié)構(gòu)。針對零部件的三維實體模型構(gòu)建，應用CAD技術(shù)時，只需要根據(jù)零件內(nèi)部不同的結(jié)構(gòu)，將其劃分為特點各異的結(jié)構(gòu)體即可。隨后將其他的幾個基本模型進行基本三維實體構(gòu)造，繼而應用立體學知識與不同的布爾運算，對其進行拼接，形成對應的零部件。在機械零件的設計生產(chǎn)中，其組成并非是單一形勢下的模型結(jié)構(gòu)形成的，是由多種常見模型經(jīng)過組合之后形成的。

二、集成制造

現(xiàn)代化科學技術(shù)處于不斷的發(fā)展和進步中，機械制造行業(yè)現(xiàn)在對于速度有了更高的要求，各種新興機械技術(shù)更是如雨后春筍，不斷涌現(xiàn)?；仡櫃C械制造的發(fā)展歷程，實現(xiàn)了單一普通設計機床到多元化數(shù)控機床的轉(zhuǎn)變，工人手工制圖到CAD軟件制圖的改變，這些改變都預示著我國的機械產(chǎn)品制造領(lǐng)域正在邁向新的方向。目前的機械產(chǎn)品發(fā)展已經(jīng)不再局限于傳統(tǒng)的單一模型設計，而是發(fā)展到了模具的統(tǒng)一。經(jīng)過統(tǒng)一的模具設計，就可以將相同的部件運用同一模具進行生產(chǎn)，此方式能夠有效提升機械產(chǎn)品設計的效率，盡可能地降低設計中產(chǎn)生的各項成本支出。

三、機械軟件應用

機械產(chǎn)品因為型號、種類的不同，具有自身鮮明的特點，這就造成在產(chǎn)品設計期間，會產(chǎn)生大量數(shù)據(jù)驗算和處理工作。此項要求在傳統(tǒng)的生產(chǎn)模式下，僅能應用二維圖形進行處理，其不足之處就是精準度無法完全把控。另外，也會消耗大量的時間，生產(chǎn)效率會大幅度降低，與工業(yè)現(xiàn)代化的要求不符。應用CAD軟件技術(shù)設計機械產(chǎn)品時，可以保證繪圖的有效性，盡可能地降低產(chǎn)品設計的各項難度，使得數(shù)據(jù)處理能夠更加精準。CAD多維繪圖當中，交互式制圖是應用次數(shù)最多的，其可以讓各類基本圖庫進行轉(zhuǎn)化，操作的簡便性和精準性也能得到有效提升。

四、CAE軟件應用

現(xiàn)代機械設計應用CAD的過程中，CAE與其具有異曲同工的效果。進行設計期間，也可以結(jié)合CAE機械系統(tǒng)進行設計。另一方面，CAD軟件也能夠起到優(yōu)化機械零件、對零件壽命進行分析、增加強度的作用。同時也能夠有效解決機械零件設計期間的問題所在，如結(jié)構(gòu)的合理性、材料是否達到相關(guān)要求等。

五、CAD技術(shù)機械設計應用中的不足之處

盡管CAD技術(shù)應用于機械設計中優(yōu)勢顯著，在生產(chǎn)效率方面發(fā)揮較大的作用，但還是有部分待優(yōu)化之處，其反映在以下兩方面：一方面，應用CAD軟件能夠替代傳統(tǒng)的手工繪圖方式，以此進行繪圖。目前有很多企業(yè)應用CAD技術(shù)所制作的三維模型僅僅是停留于效果圖的程度上，并未實施整體的設計工作，受力分析方面也極為匱乏;另一方面，國內(nèi)在CAD技術(shù)應用方面的人才也處于缺乏的狀態(tài)。CAD系統(tǒng)的操作是較為復雜的，且存在多種變化，完全掌握技術(shù)的應用是有一定困難的。現(xiàn)在的機械專業(yè)領(lǐng)域中，從事工作人員大部分都沒有受過專業(yè)的系統(tǒng)培訓，對于CAD技術(shù)的了解較為淺顯，造成機械設計方案會有不同問題產(chǎn)生。

六、CAD技術(shù)發(fā)展趨勢

CAD技術(shù)在現(xiàn)代化生產(chǎn)與發(fā)展中的應用不僅僅體現(xiàn)在機械產(chǎn)品的設計領(lǐng)域，在其他各個方面都有著十分重要的應用，它具有很好的發(fā)展前景。首先，本技術(shù)在未來使用過程中，正經(jīng)歷著由機械化向智能化發(fā)展的過程，而智能化也將會是本軟件發(fā)展的最為突出的一個趨勢;其次，本軟件在未來的使用中，將更加趨向于虛擬化模式，未來環(huán)境下，它能夠在一種相對虛擬的環(huán)境中將各類基本模型進行組合和模擬，使得設計師能夠在虛擬的環(huán)境中實現(xiàn)對相應產(chǎn)品的建模。

近些年來，我國社會經(jīng)濟不斷發(fā)展，國家知識庫、數(shù)據(jù)庫技術(shù)、人工智能技術(shù)以及信息集成等方面也處于持續(xù)的完善與發(fā)展之中，現(xiàn)代CAD技術(shù)也在朝此趨勢發(fā)展，也是現(xiàn)代社會快速發(fā)展的標志。基于當前科學技術(shù)不斷發(fā)展與完善的時代背景，計算機輔助下的各項技術(shù)層出不窮，機械設計也有更嚴苛的要求。設計者的計算機輔助技術(shù)需要和網(wǎng)絡技術(shù)同步發(fā)展，設計者需要不斷學習，提升自身的計算機輔助技術(shù)的知識。相信在計算機技術(shù)的輔助下，CAD技術(shù)與機械設計的融合將會更好。

參考文獻：

[1]李秋娟，張兵.論CAD在機械設計中的應用及機械制造技術(shù)的新發(fā)展[J].化學工程與裝備，2010.

[2]李善華.論CAD在機械設計中的應用及機械制造技術(shù)的新發(fā)展[J].絲路視野，2017.

[作者單位]

常熟職業(yè)教育中心校

（編輯：張佳琪）