論CAD技術(shù)在機(jī)械工程設(shè)計中的重要性

范利結(jié)

【摘 要】近些年，隨著計算機(jī)與電子技術(shù)的急劇發(fā)展，越來越多的高新技術(shù)被應(yīng)用于各行各業(yè)中。CAD技術(shù)便是基于此種背景下發(fā)展而來，尤其是隨著其功能的不斷完善，逐漸被廣泛地應(yīng)用于機(jī)械、建筑、汽車等等領(lǐng)域中。其中，CAD技術(shù)在機(jī)械設(shè)計中應(yīng)用比例最高，其為廣大的設(shè)計人員提供了一個方便、快捷的設(shè)計平臺，復(fù)雜的分析、計算以及繪圖均由計算機(jī)輔助完成，在保證設(shè)計質(zhì)量與效率的同時，減輕了工作強(qiáng)度。

【關(guān)鍵詞】機(jī)械工程設(shè)計；CAD技術(shù)；發(fā)展；應(yīng)用

1 機(jī)械工程設(shè)計與CAD技術(shù)概述

1.1 機(jī)械工程設(shè)計

機(jī)械工程設(shè)計指的是由設(shè)計人員嚴(yán)格按照有關(guān)的產(chǎn)品使用要求，對其結(jié)構(gòu)、工作原理以及各個部件的尺寸、規(guī)格、維護(hù)方法進(jìn)行分析，并將其轉(zhuǎn)化成具體設(shè)計。由于機(jī)械產(chǎn)品往往較為復(fù)雜，因此對其精性的要求也越來越高，這也就使得大量的先進(jìn)技術(shù)被應(yīng)用于機(jī)械工程設(shè)計過程中，以獲得更高質(zhì)量的機(jī)械產(chǎn)品。

1.2 CAD技術(shù)

CAD技術(shù)屬于計算機(jī)輔助設(shè)計技術(shù)的一種，其主要是使用計算機(jī)中的相關(guān)程序?qū)υO(shè)計方法進(jìn)行進(jìn)一步的而優(yōu)化，并制作出相應(yīng)的零件或是產(chǎn)品結(jié)構(gòu)圖。隨著我國科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，CAD技術(shù)的應(yīng)用也越來越廣泛，尤其是在機(jī)械工程設(shè)計領(lǐng)域中發(fā)揮著不可替代的作用。

CAD軟件通常包括以下幾種模塊功能：一是CAPP功能，也就是計算機(jī)輔助的工業(yè)設(shè)計，通過對材料的定額、工藝的設(shè)計內(nèi)容等的管理，實現(xiàn)機(jī)械設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)化的發(fā)展，提高其設(shè)計效率與設(shè)計質(zhì)量；二是二維繪圖功能，其是二維繪圖功能的核心功能，主要是通過計算機(jī)智能繪圖，從而代替?zhèn)鹘y(tǒng)的手工繪圖，大大減少設(shè)計人員的工作量；三是PDM功能，其主要是對產(chǎn)品的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行管理，以保證圖紙、工藝卡、加工代碼等等安全、可靠。

2機(jī)械設(shè)計行業(yè)使用CAD技術(shù)的優(yōu)勢

2.1促進(jìn)機(jī)械設(shè)計產(chǎn)品質(zhì)量的提高

隨著CAD技術(shù)的不斷優(yōu)化以及在機(jī)械設(shè)計工程中使用的越來越熟練，使得機(jī)械設(shè)計工程中所采用的機(jī)械零件的質(zhì)量也隨之提高。由于使用CAD設(shè)計技術(shù)的設(shè)計理念與傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計理念有所不同，使得最終設(shè)計出的機(jī)械產(chǎn)品有著很高的質(zhì)量，而高質(zhì)量的機(jī)械設(shè)計產(chǎn)品也需要更高檔的機(jī)械零件與機(jī)械元件來進(jìn)行支撐，因此CAD技術(shù)在機(jī)械設(shè)計工程中的使用變相的提高了機(jī)械設(shè)計對于機(jī)械零件質(zhì)量的要求，最終讓設(shè)計出來的機(jī)械產(chǎn)品的質(zhì)量也變得更高。

2.2CAD技術(shù)促進(jìn)機(jī)械產(chǎn)品的更新與多元化

由于是采用計算機(jī)進(jìn)行機(jī)械產(chǎn)品的輔助設(shè)計，因此相比于傳統(tǒng)的人工設(shè)計會更加精密與科學(xué)，讓許多人為所想不到的設(shè)計方案與理念得以實現(xiàn)。在機(jī)械設(shè)計行業(yè)中采用CAD技術(shù)后極大地拓展了設(shè)計工程師的設(shè)計思路，讓許多不可能的設(shè)計方案變?yōu)榭赡埽龠M(jìn)了機(jī)械設(shè)計行業(yè)的多元化發(fā)展，從而使得通過CAD技術(shù)所設(shè)計出來的產(chǎn)品更具有新意與靈活性。

2.3CAD技術(shù)的應(yīng)用能夠有效縮短設(shè)計時間

CAD技術(shù)在機(jī)械設(shè)計行業(yè)中的使用最大的優(yōu)點(diǎn)就是能夠彌補(bǔ)設(shè)計中人為的缺陷，通過精密的計算與精確的參數(shù)保證了設(shè)計的科學(xué)性，而且交由計算機(jī)進(jìn)行大量的設(shè)計計算可以節(jié)省大量的人工計算時間，同時還能夠有效地減少零件與零件之間不匹配問題的出現(xiàn)。更重要的是CAD技術(shù)還能夠支持機(jī)械設(shè)計工程中的三維立體預(yù)覽，使得機(jī)械設(shè)計工程師只需要對計算機(jī)所設(shè)計好的方案進(jìn)行檢查與更新，而且CAD技術(shù)在進(jìn)行機(jī)械設(shè)計時可以進(jìn)行機(jī)械零件之間的模擬預(yù)裝以及機(jī)械的模擬運(yùn)轉(zhuǎn)，極大可能的避免了設(shè)計出的機(jī)械產(chǎn)品出現(xiàn)問題而導(dǎo)致重新設(shè)計和制作。因此CAD技術(shù)不但在設(shè)計周期上實現(xiàn)了巨大的提高，而且還能預(yù)防機(jī)械產(chǎn)品可能出現(xiàn)的問題，進(jìn)一步提高機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計效率。

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

3.1計算機(jī)輔助繪圖

CAD技術(shù)應(yīng)用于機(jī)械工程設(shè)計中最早也是最基礎(chǔ)的功能就是輔助繪圖。在設(shè)計人員進(jìn)行機(jī)械工程設(shè)計的過程中，圖形和數(shù)據(jù)是兩大重點(diǎn)內(nèi)容，尤其是繪圖是占用時間最長、耗費(fèi)精力最大的一項工作，并且由于人工繪制的工程圖難免受到多方面因素的影響，導(dǎo)致其精確性或是美觀性難以保證，最終影響到機(jī)械產(chǎn)品的制作質(zhì)量。對此，使用CAD軟件中自帶圖形庫與繪圖命令，就可以快速地完成繪圖，并且其準(zhǔn)確性要大大超過人工繪圖。同時，由于CAD繪圖的高效性，大大減輕了設(shè)計人員的工作強(qiáng)度，使得其能夠?qū)⒏嗟木Ψ旁谕晟圃O(shè)計方面，推動機(jī)械工程設(shè)計質(zhì)量的進(jìn)一步提高。

3.2計算機(jī)輔助建模

在現(xiàn)代機(jī)械工程設(shè)計的過程中，計算機(jī)輔助建模占據(jù)著十分重要的地位。通過三維CAD軟件建模模塊的合理應(yīng)用，設(shè)計人員能夠直接構(gòu)建出自己所要設(shè)計的機(jī)械產(chǎn)品的立體模型，其無論是尺寸、規(guī)格或是結(jié)構(gòu)，均是真實的，僅僅是以一定的比例的形式通過計算機(jī)顯現(xiàn)出來而言。顯而易見，對于設(shè)計人員而言，三維建模的應(yīng)用意義十分重大，其能夠輔助設(shè)計人員在一個虛擬的環(huán)境中對產(chǎn)品模型進(jìn)行直觀設(shè)計，使得其可以不再單單依靠自己的想象能力構(gòu)建模型，最大限度地保證了模型的準(zhǔn)確性。

在三維建模的背景下開展機(jī)械工程設(shè)計，能夠提前發(fā)現(xiàn)設(shè)計中存在的差錯或是失誤，從而可以及時修改、完善。相反，若是這些問題未能夠在設(shè)計階段及時發(fā)展，則很有可能知道進(jìn)行產(chǎn)品裝配時，才能夠發(fā)現(xiàn)原始設(shè)計中存在的一些不合理之處，這樣不僅大大增加了工作人員的設(shè)計、裝配工作量，延長了設(shè)計、制作時間，更是大大提高了機(jī)械產(chǎn)品的成本。因此，設(shè)計人員必須認(rèn)識到三維建模的應(yīng)用意義，最大限度地保證設(shè)計的可行性。

3.3工程分析與結(jié)構(gòu)優(yōu)化

機(jī)械工程設(shè)計的整個過程中，機(jī)械產(chǎn)品的力學(xué)性能分析與結(jié)構(gòu)優(yōu)化是一個十分重要的環(huán)節(jié)，做好該項工作，方能夠有效提高產(chǎn)品的應(yīng)用可靠性。在現(xiàn)代設(shè)計方法不斷更新?lián)Q代的背景下，有限元分析與動力學(xué)分析得到了十分廣泛的應(yīng)用，這也就要求CAD技術(shù)需拓展自身的工程分析和結(jié)構(gòu)優(yōu)化功能，從而滿足機(jī)械工程設(shè)計應(yīng)用需求。當(dāng)前，不少CAD軟件已經(jīng)發(fā)展出了與ansys等有限元分析軟件的接口，設(shè)計人員能夠通過三維CAD技術(shù)構(gòu)建產(chǎn)品模型，然后再將其導(dǎo)入有限元分析軟件內(nèi)，在確定的負(fù)載下開展產(chǎn)品模型的工程分析。完成整個的工程分析工作之后，應(yīng)根據(jù)其結(jié)果，有針對性地對機(jī)械產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化。該種工程分析與結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法快速、便利，尤其是在復(fù)雜結(jié)構(gòu)產(chǎn)品的設(shè)計中具有極大的優(yōu)勢。

4結(jié)束語

綜上所述，我國的機(jī)械設(shè)計與機(jī)械制造行業(yè)發(fā)展速度在逐步加快，CAD技術(shù)也在廣泛地應(yīng)用在機(jī)械行業(yè)之中，并逐漸成為機(jī)械設(shè)計中不可缺少的技術(shù)，能夠有效降低在機(jī)械制造中的時間浪費(fèi)，提高機(jī)械零件與機(jī)械產(chǎn)品的質(zhì)量，保證其市場的核心競爭力。同時，逐漸完善的CAD技術(shù)也更加適用于機(jī)械工程設(shè)計行業(yè)，對于機(jī)械設(shè)計領(lǐng)域的發(fā)展做出了不可磨滅的貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)：

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