CAD技術(shù)在機械工程設(shè)計中的應(yīng)用分析

邢建國

摘要：隨著科技的發(fā)展，三維CAD技術(shù)在近年來取得了較大的進步，在機械、電子設(shè)計、航空航天以及水利水電等領(lǐng)域的工程設(shè)計中，得到了十分廣泛的應(yīng)用。在工程設(shè)計中應(yīng)用三維CAD技術(shù)，具有其他技術(shù)不可替代的顯著優(yōu)勢，能使工程設(shè)計質(zhì)量和效果得到提高。基于此，對三維CAD技術(shù)進行了概述，然后著重分析了三維CAD技術(shù)在工程設(shè)計中的應(yīng)用優(yōu)勢和應(yīng)用途徑。

關(guān)鍵詞：三維CAD技術(shù);工程設(shè)計;應(yīng)用

引言

CAD是一種功能齊全的制圖軟件，通常應(yīng)用在機械工程領(lǐng)域和建筑領(lǐng)域中。設(shè)計師通過使用CAD技術(shù)不僅能夠有效地提高工作效率，還能夠保證設(shè)計的準(zhǔn)確度，保證設(shè)計能夠在機械加工的過程中得到更好的應(yīng)用。機構(gòu)設(shè)計是機械專業(yè)的基礎(chǔ)課程，在機械專業(yè)課程教學(xué)的過程中重點對CAD技術(shù)的應(yīng)用進行了講解。隨著機械行業(yè)的不斷發(fā)展，設(shè)計師應(yīng)該熟練地掌握CAD技術(shù)的使用技巧，同時提高機械加工的工作效率，在一定程度上推動了機械行業(yè)的發(fā)展。

1三維CAD技術(shù)的基本概述

CAD技術(shù)的全稱是ComputerAidedDesign，即計算機輔助設(shè)計，通過應(yīng)用計算機設(shè)備和圖形設(shè)備，為設(shè)計人員設(shè)計工作提供輔助。早在20世紀(jì)70年代，該技術(shù)就已出現(xiàn)，通過計算機完成計算。在1963年開發(fā)的畫板程序，設(shè)計者和計算機可通過圖形的方法進行交互。設(shè)計時，在陰極射線管屏幕中使用光筆向計算機中繪制，即圖形化用戶界面的雛形，在現(xiàn)代CAD中，這種界面也具有重要的價值。目前，我國CAD技術(shù)在國外相關(guān)平臺的基礎(chǔ)上進行了二次開發(fā)，經(jīng)歷了數(shù)十年的發(fā)展，在傳統(tǒng)二維CAD的基礎(chǔ)上，發(fā)展為三維CAD設(shè)計，進一步提高了其應(yīng)用價值。在三維CAD設(shè)計中，具有較強的直觀性，不但可以對二維圖紙進行繪制，也能如同UG一般，對3D模型加以建立。工程模型可采取立體角度觀察，不存在死角，能使人們更加準(zhǔn)確的了解工程概況。另外，采用組裝程序能動態(tài)的展示和體現(xiàn)工程各個部分結(jié)構(gòu)建造裝配過程。傳統(tǒng)的二維圖紙僅采取了平面展示的方法，難以直觀展現(xiàn)工程構(gòu)造，需要采取階梯剖、半剖、全剖等方式進行二維展示。在日常生活中，對于簡易的三維理解，可以通過三視圖加以實現(xiàn)。但是，在工程設(shè)計中，構(gòu)造相對復(fù)雜，傳統(tǒng)二維識圖具有較大的局限性，為三維CAD技術(shù)的發(fā)展提供了可能。在工程設(shè)計中，三維CAD是未來主要的發(fā)展趨勢。

2機械設(shè)計存在的問題

由于我國的機構(gòu)設(shè)計經(jīng)歷了長時間的發(fā)展，因此人們會不斷更新自身的設(shè)計理念，擺脫傳統(tǒng)的手工繪制方式。但是在工程師心中，設(shè)計圖紙對整個工程來說是非常重要的，其也是一種語言表達形式。好的設(shè)計圖紙不僅能夠體現(xiàn)工程設(shè)計師的思想，同時還能夠促進設(shè)計人員之間的交流。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，計算機技術(shù)的廣泛使用為機械設(shè)計的發(fā)展提供了便利，逐漸淘汰了手工繪圖的方式，機構(gòu)設(shè)計改變了傳統(tǒng)的設(shè)計理念，并且在一定程度上提高了繪圖的質(zhì)量，推動了機械設(shè)計的順利發(fā)展。在設(shè)計階段，CAD技術(shù)能夠有效地展示繪圖的效果，利用繪制裝配置圖對工程進行詳細地分析。因此，為了方便裝配圖的繪制，在繪制過程中逐漸使用繪圖工具，以此來減少工作人員的勞動量，有效提高經(jīng)濟效益。目前，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，CAD技術(shù)也得到了有效發(fā)展，CAD技術(shù)已經(jīng)變成了三維CAD技術(shù)，同時也促進了企業(yè)的經(jīng)濟效益和社會效益的提高。企業(yè)在發(fā)展的過程中需要使用相關(guān)的CAD技術(shù)，因此需要引進大量的人才并對其進行培養(yǎng)，幫助他們成為復(fù)合型人才。

3CAD技術(shù)在機械設(shè)計中的應(yīng)用

3.1計算機輔助建模

計算機輔助建模是CAD技術(shù)的內(nèi)容之一，同時它也是當(dāng)代機械工程設(shè)計的主要內(nèi)容，通過三維CAD軟件建模版塊，工作人員可創(chuàng)建需要的設(shè)計產(chǎn)品模型和相關(guān)尺寸，但在計算機中僅能顯示比例，三維建模是工程設(shè)計人員通過開發(fā)產(chǎn)品和設(shè)計的有效保證，使用三維CAD技術(shù)，通過特征和參數(shù)，工作人員可在計算機虛擬環(huán)境下直觀設(shè)計產(chǎn)品模型，特別是產(chǎn)品的裝備，讓三維造型的優(yōu)勢更加顯著。傳統(tǒng)的設(shè)計使其工作人員僅能發(fā)揮自己的想象力創(chuàng)建模型，此種設(shè)計會出現(xiàn)差錯，但此種差錯卻無法提前預(yù)知，甚至到產(chǎn)品的裝備時期，人們才會發(fā)現(xiàn)原始設(shè)計中出現(xiàn)的錯誤，影響產(chǎn)品質(zhì)量和效率，此種問題會在CAD中解決。三維建模功能可以有效解決此種困難。工作人員需要將產(chǎn)品模型裝備在一起，從而直接發(fā)現(xiàn)建模功能或結(jié)構(gòu)的錯誤之處，并進行改正，一方面提高了設(shè)計效率方面，確保了可行性。

3.2地形地質(zhì)規(guī)劃

在工程設(shè)計中應(yīng)用三維CAD技術(shù)，可將國家部門提供的地理數(shù)據(jù)作為基礎(chǔ)，對施工場地進行快速的數(shù)據(jù)模擬?；诖?，能夠?qū)θS地貌圖形快速直觀的建立。例如，在水利水電工程中，囊括泄洪洞、引水洞、上下游水里圖、大壩圖以及其他相關(guān)的自然地形地貌等。利用初步描繪操作，可利用計算機向施工人員提供更加直觀的三維仿真地貌圖，使施工人員更加準(zhǔn)確、客觀、全面的了解工程設(shè)計方案。在不同的施工階段運用三維CAD技術(shù)，還能隨時更新施工后發(fā)生改變的地形地貌圖。另外，在地貌圖當(dāng)中并不單是對地表的展示，也能準(zhǔn)確反映地表下數(shù)十米、數(shù)百米的地質(zhì)結(jié)構(gòu)類型。在施工中能實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)山體，切割施工剖面，挖通山體等施工措施。

3.3機械設(shè)計、輔助繪圖

在機械設(shè)計中使用的三維CAD技術(shù)具有強大的設(shè)計功能，能夠在一定程度上對機械進行全新的設(shè)計，形成一種全新的設(shè)計體系，同樣在特定的裝配環(huán)境中設(shè)計新零件，不僅方便快捷，而且能夠有效地保證零件裝配的整齊性。這樣在一定程度上提高了設(shè)計人員的工作效率，并且能夠提高設(shè)計的標(biāo)準(zhǔn)化程度。在傳統(tǒng)的機械設(shè)計過程中，工作人員的工作量很大，并且還需要手工完成，這樣不僅不能有效保證信息的準(zhǔn)確性，而且也不能保證設(shè)計的美觀性。利用CAD技術(shù)具有的豐富美觀性和功能完備的繪圖命令，可以很容易地繪制高質(zhì)量的機械工程圖，不僅有效減輕了工作人員的工作量，還能夠提高機械制圖的質(zhì)量和效率。

3.4設(shè)計檢驗

利用CAD系統(tǒng)軟件的零件回放功能，可以通過動畫播放的形式，清晰地演示機械產(chǎn)品的零件裝配情況。如果在回放的過程中能夠發(fā)現(xiàn)零部件結(jié)構(gòu)和功能不合理的地方，這樣才有利于及時地采取措施進行解決，有效地提高機械零件部分之間配置的準(zhǔn)確性，同時在一定程度上避免了質(zhì)量問題的出現(xiàn)。在進行機械產(chǎn)品設(shè)計的過程中，這零件部分設(shè)計的自動化檢驗方法，不僅能夠有效提高機械零部件之間的準(zhǔn)確性，防止產(chǎn)品出現(xiàn)質(zhì)量問題，而且可以保證設(shè)計的可行性，提高設(shè)計效率。

3.5優(yōu)化工程的分析和設(shè)計結(jié)構(gòu)

工作人員應(yīng)該對機械產(chǎn)品的力學(xué)進行詳細的分析和對結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化，這是機械設(shè)計中的不可或缺的環(huán)節(jié)，隨著現(xiàn)代運動力學(xué)的不斷發(fā)展，CAD技術(shù)的工程分析和結(jié)構(gòu)優(yōu)化功能也越來越完善。但是有很多的CAD軟件已經(jīng)具備有效的接口，設(shè)計人員應(yīng)該直接把產(chǎn)品的三維實體模型導(dǎo)入有限元分析的軟件中，對產(chǎn)品的模式進行詳細的分析，并結(jié)合產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)進行分析。同時還能夠利用機械CAD技術(shù)，對產(chǎn)品的動態(tài)性等方面進行分析和結(jié)構(gòu)的優(yōu)化。

結(jié)語

近年來，隨著社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，在工程建設(shè)領(lǐng)域取得了較大的進步。工程設(shè)計是工程建設(shè)中的重要步驟，對后續(xù)的工程施工、造價控制等都有直接的影響。將三維CAD技術(shù)應(yīng)用在工程設(shè)計中，能有效解決傳統(tǒng)二維設(shè)計的局限性，直觀展示工程各方面情況。利用該技術(shù)，對工程設(shè)計效率、質(zhì)量的提升有重要意義。

參考文獻

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