CAD技術(shù)在機械設(shè)計中的運用

覃羨烘

【摘 要】隨著信息技術(shù)的不斷創(chuàng)新與完善，人們對于CAD技術(shù)也提出了更高的要求。CAD技術(shù)是基于計算機技術(shù)研究應(yīng)用發(fā)展而來的，該項技術(shù)被廣泛應(yīng)用在各個行業(yè)和領(lǐng)域中，創(chuàng)造出了巨大的現(xiàn)實價值?，F(xiàn)代工業(yè)企業(yè)通過將CAD技術(shù)應(yīng)用在機械設(shè)計工作中，能夠全面提高機械設(shè)計水平，充分保障需求產(chǎn)品的設(shè)計質(zhì)量，為市場客戶設(shè)計出高質(zhì)量的機械零件，從而為工業(yè)企業(yè)創(chuàng)造更大的經(jīng)濟效益。文章將針對CAD技術(shù)在機械設(shè)計中的具體運用展開探討。

【關(guān)鍵詞】CAD技術(shù);機械設(shè)計;運用

【中圖分類號】TH122 【文獻標(biāo)識碼】A 【文章編號】1674-0688（2020）02-0077-02

0 引言

CAD技術(shù)又被稱為計算機輔助設(shè)計，是通過運用先進的計算機技術(shù)和圖形設(shè)備輔助相關(guān)設(shè)計人員展開產(chǎn)品設(shè)計工作，方便工作人員展開各項設(shè)計操作，提高機械產(chǎn)品設(shè)計工作的效率和質(zhì)量。當(dāng)前，我國企業(yè)在機械設(shè)計中還存在著信息利用率低、設(shè)計重復(fù)及技術(shù)措施應(yīng)用水平低等問題，需要企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)予以高度重視，督促有關(guān)部門及時采取有效措施，不斷提高CAD技術(shù)在機械設(shè)計中的創(chuàng)新研究應(yīng)用水平，充分保障機械產(chǎn)品的設(shè)計質(zhì)量。

1 CAD技術(shù)應(yīng)用發(fā)展現(xiàn)狀

隨著我國科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，CAD技術(shù)水平也得到了顯著提升，該項技術(shù)被廣泛應(yīng)用在航空航天、電子、汽車及機械等行業(yè)中，對機械設(shè)計工作有著極大的幫助，能夠確保機械產(chǎn)品設(shè)計的合理性、高效化及便捷化。CAD技術(shù)通常被設(shè)計人員應(yīng)用在繪圖方面，它有著其他軟件不可替代的圖形繪制功能，是機械設(shè)計師開展繪圖設(shè)計時常用的一種核心技術(shù)工具。現(xiàn)代企業(yè)在CAD技術(shù)應(yīng)用過程中通常會選擇國內(nèi)開發(fā)的CAD軟件，其優(yōu)勢在于成本低、操作簡單，符合廣大企業(yè)設(shè)計人員的相關(guān)工作需求[1]。然而，由于絕大多數(shù)企業(yè)選擇應(yīng)用國產(chǎn)CAD技術(shù)軟件，導(dǎo)致本國CAD技術(shù)面臨的競爭壓力小，難以推動我國CAD技術(shù)更好地創(chuàng)新與發(fā)展?；诂F(xiàn)代三維CAD技術(shù)的興起與發(fā)展，越來越多的企業(yè)認(rèn)識到該項技術(shù)在機械設(shè)計生產(chǎn)中的重要應(yīng)用價值，三維造型能夠打破傳統(tǒng)二維設(shè)計圖紙的弊端，因此未來三維CAD技術(shù)會占據(jù)更大的軟件應(yīng)用市場份額。

2 CAD技術(shù)在機械設(shè)計中的應(yīng)用優(yōu)勢分析

2.1 優(yōu)化設(shè)計高質(zhì)量產(chǎn)品

現(xiàn)代企業(yè)機械設(shè)計人員通過將先進的CAD技術(shù)應(yīng)用在各類機械產(chǎn)品設(shè)計工作中，有效發(fā)揮出CAD專業(yè)軟件的作用，能夠更加輕松自如地繪制和設(shè)計出符合自身需求的高質(zhì)量機械產(chǎn)品三維圖，讓產(chǎn)品設(shè)計圖變得更加直觀、形象。這樣一來，設(shè)計人員能夠從不同角度展開系統(tǒng)全面的產(chǎn)品分析和研究。除此之外，機械設(shè)計人員利用CAD技術(shù)還能實現(xiàn)對整個設(shè)計過程的仿真模擬，使設(shè)計人員對整體工作性能有一個全面、系統(tǒng)的掌握和了解，并且可以根據(jù)實際運行結(jié)果開展優(yōu)化調(diào)整作業(yè)，從而不斷提高企業(yè)內(nèi)部的機械產(chǎn)品設(shè)計工作效率和質(zhì)量，設(shè)計出讓市場客戶滿意的機械產(chǎn)品。

2.2 實現(xiàn)機械零部件有限元分析與合理設(shè)計

如果現(xiàn)代企業(yè)仍然沿用傳統(tǒng)機械產(chǎn)品設(shè)計方法，會導(dǎo)致最終計算得到的數(shù)據(jù)與實際工作數(shù)據(jù)存在一定的誤差，這樣對于那些要求較高的機械產(chǎn)品來說，會增加返工概率，降低機械產(chǎn)品設(shè)計的可靠性，特別是針對于那些受力極為復(fù)雜的關(guān)鍵性機械零件，會造成更大的影響?；贑AD技術(shù)的應(yīng)用輔助，能夠?qū)崿F(xiàn)對復(fù)雜機械零部件的全面系統(tǒng)的有限元分析，設(shè)計人員能夠獲取到零部件的各項數(shù)據(jù)信息[2]，并根據(jù)零部件數(shù)據(jù)信息展開科學(xué)合理的設(shè)計，充分保障設(shè)計出的產(chǎn)品符合產(chǎn)品形狀、振動及受理條件等需求。

2.3 推動參數(shù)化與變量化的實現(xiàn)

企業(yè)機械設(shè)計人員在進行機械產(chǎn)品優(yōu)化設(shè)計過程中，需要反復(fù)多次地進行修改與調(diào)試作業(yè)，這就涉及對機械產(chǎn)品的重新繪制工作，設(shè)計人員如果只是運用固定尺寸明確機械產(chǎn)品的幾何元素，會一定程度地阻礙機械設(shè)計工作的順利開展，拖慢整個工作周期，不利于高質(zhì)量產(chǎn)品的及時交付。對此，企業(yè)可以結(jié)合自身情況，合理引進和利用先進的CAD技術(shù)，將該項技術(shù)與機械產(chǎn)品設(shè)計工作結(jié)合，并優(yōu)化某些參數(shù)化設(shè)計，當(dāng)機械設(shè)計生產(chǎn)中某個零件產(chǎn)生具體變化后，就能夠自動根據(jù)其他零件尺寸大小進行優(yōu)化調(diào)整，能夠減輕企業(yè)內(nèi)部機械設(shè)計人員的修改工作量，最大限度地提升企業(yè)機械產(chǎn)品設(shè)計工作的效率。

3 CAD技術(shù)在機械設(shè)計中的實踐應(yīng)用

3.1 零件實體建模

現(xiàn)代企業(yè)在進行機械零件優(yōu)化設(shè)計過程中，機械設(shè)計人員利用CAD技術(shù)建立零件實體模型是最基本的應(yīng)用內(nèi)容。零件模型建立的基本方式主要包括3種，它們分別是實體模型方法、線框模型方法及表面模型方法。這3種建模方法中，應(yīng)用最廣泛的是實體建模方式，零件實體建模在絕大多數(shù)CAD軟件中都有對應(yīng)的功能。比如，機械設(shè)計人員在日常產(chǎn)品設(shè)計工作中經(jīng)常運用到AutoCAD軟件，該軟件能夠為機械設(shè)計人員提供球體、圓錐體、環(huán)形體及圓柱體等不同形狀[3]。機械設(shè)計人員通過應(yīng)用該軟件能夠?qū)崿F(xiàn)對不同實體造型的優(yōu)化設(shè)計，并且基于并、交及差等布爾運算的應(yīng)用，科學(xué)有效地建立對應(yīng)的零件模型。

3.2 模具集成制造

當(dāng)前，我國信息技術(shù)的不斷完善與發(fā)展，為整個機械設(shè)計行業(yè)帶來了新的變化，促使機械設(shè)計行業(yè)向數(shù)字化、智能化及自動化的方向不斷發(fā)展。在傳統(tǒng)機械設(shè)計中，二維圖紙比較常見，很多企業(yè)在二維圖紙繪制中仍然采用手工圖板作圖，這對于較為復(fù)雜的機械零部件的設(shè)計，會消耗大量的人力、物力，同時還會因為人為操作失誤，導(dǎo)致機械產(chǎn)品設(shè)計質(zhì)量下降。基于CAD技術(shù)應(yīng)用輔助下的CAD制圖，提升了我國機械制圖水平。模具集成制造是當(dāng)前我國CAD技術(shù)在機械設(shè)計中的重要應(yīng)用，企業(yè)機械設(shè)計人員合理運用CAD軟件可以完成對各類機械產(chǎn)品的全面且系統(tǒng)的模具集成制造，從而最大限度地提高模具的設(shè)計質(zhì)量，并且為機械產(chǎn)品設(shè)計水平的不斷提升提供有力保障。

3.3 指導(dǎo)零件裝配

在現(xiàn)代機械設(shè)計工作中，機械設(shè)計人員對設(shè)計零件展開高質(zhì)量的裝配是一項必不可少的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。然而實際情況是，在傳統(tǒng)機械產(chǎn)品設(shè)計中，由于受到裝配圖缺失的影響，因此在實際裝配過程中零件相互干擾較大，并且裝配難度較高。針對這一現(xiàn)狀，現(xiàn)代工業(yè)企業(yè)可以引進和利用三維CAD系統(tǒng)[4]。機械設(shè)計人員在CAD功能的支持下，能夠高效地完成對各種零件實體裝配圖的建立，并且還可以獲取到系統(tǒng)提供的各項數(shù)據(jù)信息，指導(dǎo)零件裝配的運動流程，保障機械零件裝配的合理性、高效率，促使企業(yè)能夠在最低成本下創(chuàng)造出最大的經(jīng)濟效益。

4 CAD機械設(shè)計未來發(fā)展趨勢分析

未來，CAD技術(shù)會朝著綠色、智能化及標(biāo)準(zhǔn)化的方向不斷發(fā)展。綠色發(fā)展是全球各個國家社會發(fā)展的重要趨勢，各個行業(yè)都要以綠色發(fā)展作為主要目標(biāo)。工業(yè)企業(yè)的機械設(shè)計人員在運用CAD技術(shù)展開機械產(chǎn)品優(yōu)化設(shè)計的同時，還必須認(rèn)真做好產(chǎn)品設(shè)計方案的前期科學(xué)規(guī)劃作業(yè)，確保能夠最大化地發(fā)揮出各項資源的作用，實現(xiàn)機械零件設(shè)計、材料選擇應(yīng)用的節(jié)能、環(huán)保，推動我國社會經(jīng)濟與生態(tài)環(huán)境的和諧發(fā)展。當(dāng)前，企業(yè)機械設(shè)計人員在CAD技術(shù)應(yīng)用過程中，其系統(tǒng)設(shè)計實現(xiàn)還需要較多的人工參與，同時機械設(shè)計工作人員在設(shè)計中還占據(jù)著核心地位。然而，隨著未來人工智能技術(shù)和智能專家系統(tǒng)的創(chuàng)新研發(fā)與完善，CAD機械設(shè)計實施將會擁有更為先進且豐富的知識和經(jīng)驗支撐，在專家知識系統(tǒng)庫的支持下，CAD技術(shù)系統(tǒng)能夠高效解決更多復(fù)雜的問題，實現(xiàn)我國機械工程CAD技術(shù)應(yīng)用的智能化發(fā)展。CAD技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化發(fā)展能夠幫助機械設(shè)計人員有效解決設(shè)計過程中重復(fù)繪制圖形的問題，并且還能全面提升機械產(chǎn)品設(shè)計質(zhì)量。在傳統(tǒng)二維手工作圖中，設(shè)計人員繪制各種標(biāo)準(zhǔn)件需要花費較多的時間和精力，并且還無法保障繪制質(zhì)量，而隨著未來CAD技術(shù)的創(chuàng)新研究與應(yīng)用，其能夠有效解決復(fù)雜標(biāo)準(zhǔn)件的科學(xué)繪制問題。

5 結(jié)語

綜上所述，CAD技術(shù)的應(yīng)用是現(xiàn)代機械設(shè)計工作內(nèi)容的重要組成部分，每一位機械設(shè)計人員都必須正確認(rèn)識此項技術(shù)的重要性。機械設(shè)計工作人員通過合理運用CAD技術(shù)能夠有效提升機械設(shè)計工作的質(zhì)量和效率，規(guī)范機械設(shè)計操作流程，降低機械設(shè)計工作難度，同時有利于優(yōu)化與改善機械產(chǎn)品的設(shè)計性能和結(jié)構(gòu)，從而推動我國機械設(shè)計行業(yè)穩(wěn)定持續(xù)地發(fā)展。

參 考 文 獻

[1]黨保英.CAD技術(shù)在機械設(shè)計中的應(yīng)用研究[J].機械裝備研發(fā)，2016（8）：84-86.

[2]許曉琳，宋欣穎.CAD技術(shù)在機械設(shè)計中的應(yīng)用分析[J].中國金屬通報，2018（11）：65-66.

[3]王維.三維CAD技術(shù)在機械設(shè)計中的應(yīng)用探討[J].化工設(shè)計通訊，2016（1）：35-37.

[4]黃柳紅.CAD在機械設(shè)計中的應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展特征[J].輕工科技，2019（1）：27-29.