淺談機(jī)械工程設(shè)計(jì)中CAD技術(shù)的應(yīng)用

陳龍

摘要：CAD技術(shù)是指計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和計(jì)算機(jī)繪圖，利用計(jì)算機(jī)良好的數(shù)字建模和繪圖能力，對(duì)傳統(tǒng)的建筑進(jìn)行數(shù)字化改造。隨著 CAD技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，在設(shè)計(jì)、繪圖、工程建模等領(lǐng)域，其技術(shù)優(yōu)勢(shì)日益顯現(xiàn)，給機(jī)械設(shè)計(jì)工作者提供了極大的方便。因此，學(xué)習(xí)和掌握 CAD技術(shù)是機(jī)械工程師必須要掌握的一門課程，怎樣把 CAD技術(shù)應(yīng)用到實(shí)際工作中去，是設(shè)計(jì)者所關(guān)注的問(wèn)題。

關(guān)鍵詞：機(jī)械工程設(shè)計(jì);CAD技術(shù);應(yīng)用

前言：近年來(lái)，CAD技術(shù)在機(jī)械、航天、造船、建筑、電子等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，并獲得了較好的經(jīng)濟(jì)效益。在機(jī)械工程設(shè)計(jì)中運(yùn)用 CAD技術(shù)，可以讓設(shè)計(jì)者擺脫枯燥乏味的工作，并能充分利用他們的創(chuàng)造力。將 CAD技術(shù)引入到機(jī)械工程設(shè)計(jì)中，有助于提高機(jī)械零件的質(zhì)量和技術(shù)含量，優(yōu)化零件裝配，促進(jìn) CAD/CAM技術(shù)的融合。

1.CAD技術(shù)的基本技術(shù)組成

當(dāng)前，國(guó)內(nèi)在機(jī)械工程領(lǐng)域應(yīng)用最廣泛的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)主要有圖形轉(zhuǎn)換、曲面造型、實(shí)體造型、交互等四種技術(shù)。交互式 CAD是目前 CAD技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要趨勢(shì)，也是目前最常見(jiàn)的交互式 CAD技術(shù)，它可以讓使用者在進(jìn)行 CAD設(shè)計(jì)時(shí)，與計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)更好的信息交換，而交互式技術(shù)則可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)功能的協(xié)同，比如打樣、修改、構(gòu)思等。其次，它可以及時(shí)向設(shè)計(jì)師反饋?zhàn)詈蟮脑O(shè)計(jì)方案，使設(shè)計(jì)師能夠在最短的時(shí)間內(nèi)做出調(diào)整和調(diào)整。曲面建模技術(shù)和實(shí)體建模技術(shù)是近年來(lái) CAD技術(shù)發(fā)展起來(lái)的兩大新技術(shù)，其中曲面造型主要針對(duì)線條的曲面造型進(jìn)行研究開發(fā)，現(xiàn)代設(shè)計(jì)師更偏向于異形曲線，傳統(tǒng)的直線建模技術(shù)無(wú)法滿足設(shè)計(jì)師的要求，CAD技術(shù)也隨之發(fā)生了變化，比如曲面建模和實(shí)體建模，通過(guò) CAD技術(shù)，可以讓設(shè)計(jì)師在 CAD中進(jìn)行三維建模。圖形轉(zhuǎn)換技術(shù)，是目前 CAD技術(shù)的核心，它可以將使用者的坐標(biāo)系統(tǒng)與圖形輸出裝置結(jié)合在一起，進(jìn)行平移、旋轉(zhuǎn)、縮放、透視等多種功能，通過(guò)矩陣運(yùn)算，可以在最短的時(shí)間內(nèi)，將設(shè)計(jì)師設(shè)計(jì)的產(chǎn)品，在最短的時(shí)間內(nèi)呈現(xiàn)出來(lái)。

2.機(jī)械設(shè)計(jì)行業(yè)使用CAD技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

2.1促進(jìn)機(jī)械設(shè)計(jì)產(chǎn)品質(zhì)量的提高

計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)是隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展而不斷發(fā)展的，它在機(jī)械領(lǐng)域的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛和有效。隨著計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展，機(jī)械產(chǎn)品的質(zhì)量得到了進(jìn)一步的改善。CAD技術(shù)的設(shè)計(jì)思想較常規(guī)的機(jī)械設(shè)計(jì)思想得到了較好的優(yōu)化，從而提高了 CAD技術(shù)的設(shè)計(jì)水平。要想獲得優(yōu)質(zhì)的機(jī)械，就必須要有高品質(zhì)的機(jī)械部件，以及精密的 CAD技術(shù)，才能達(dá)到預(yù)期的效果。也就是說(shuō)，CAD技術(shù)可以提升機(jī)械零件的性能，從而提升整個(gè)機(jī)械的質(zhì)量。

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

與傳統(tǒng)的手工設(shè)計(jì)相比，利用更為智能化的計(jì)算機(jī)進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)，可以更精確、更科學(xué)地設(shè)計(jì)出許多純粹手工設(shè)計(jì)時(shí)代所不具備的設(shè)計(jì)思想與方案;換句話說(shuō)，CAD技術(shù)運(yùn)用于機(jī)械工程設(shè)計(jì)，為設(shè)計(jì)者提供了新的設(shè)計(jì)思路，讓工程師可以設(shè)計(jì)出以前做不到的設(shè)計(jì)，從而推動(dòng)了機(jī)械設(shè)計(jì)產(chǎn)業(yè)的多樣化。總之，CAD技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)中的運(yùn)用，讓機(jī)械設(shè)計(jì)變得更加靈活和新穎。

2.3CAD技術(shù)的應(yīng)用能夠有效縮短設(shè)計(jì)時(shí)間

在機(jī)械設(shè)計(jì)工業(yè)中，CAD技術(shù)保證了設(shè)計(jì)的科學(xué)性，CAD技術(shù)是通過(guò)計(jì)算機(jī)進(jìn)行精確地計(jì)算來(lái)降低部件之間的錯(cuò)位，這比手工計(jì)算要節(jié)約大量的時(shí)間，同時(shí)也降低了很多人為的錯(cuò)誤。這就是 CAD在機(jī)械設(shè)計(jì)領(lǐng)域中的一個(gè)顯著優(yōu)勢(shì)。CAD技術(shù)不僅可以對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行精確的計(jì)算，還可以在3D環(huán)境下進(jìn)行三維的預(yù)覽，從而更好地驗(yàn)證和修改方案; CAD技術(shù)還可以模擬出機(jī)器中的零件，然后進(jìn)行試車，從而保證設(shè)計(jì)的可行性，從而減少設(shè)計(jì)過(guò)程中可能出現(xiàn)的問(wèn)題。總之，CAD技術(shù)可以有效地減少機(jī)械產(chǎn)品的問(wèn)題，從而大大提高了機(jī)械設(shè)計(jì)的效率。

3.機(jī)械設(shè)計(jì)行業(yè)中CAD技術(shù)的具體應(yīng)用

3.1在機(jī)械設(shè)計(jì)中使用CAD進(jìn)行繪圖

在機(jī)械工程的實(shí)施中，要想達(dá)到預(yù)期的效果，就必須把基本的工作做好，而不能只靠做一些簡(jiǎn)單的工作。從現(xiàn)有的資料來(lái)看，CAD技術(shù)的繪制效率是非常高的，可以降低傳統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)繪制帶來(lái)的負(fù)面影響，增加了繪制的可靠性和可行性，并對(duì)各種數(shù)據(jù)進(jìn)行了詳細(xì)的標(biāo)注，從而為機(jī)械工程的規(guī)劃提供了科學(xué)的依據(jù)。CAD繪圖軟件的主要功能有：交互繪圖、圖形編輯、標(biāo)準(zhǔn)尺寸、文字填充、剖面填充、圖塊調(diào)用、層次劃分、圖形交換等。

3.2在機(jī)械設(shè)計(jì)中使用CAD進(jìn)行設(shè)計(jì)建模

在機(jī)械設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員往往會(huì)先對(duì)其進(jìn)行相應(yīng)的建模，并對(duì)其進(jìn)行驗(yàn)證，以確保所設(shè)計(jì)的機(jī)器產(chǎn)品符合實(shí)際需求。而且，機(jī)械工程的設(shè)計(jì)建模，主要是用來(lái)進(jìn)行三維建模，比如線框和實(shí)體模型，但是如果沒(méi)有一個(gè)科學(xué)的參數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)，那么就會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題。所以工程師們可以通過(guò)建立模型來(lái)降低機(jī)械設(shè)計(jì)中因?yàn)閰?shù)不合理而導(dǎo)致的問(wèn)題。

3.3關(guān)于 CAD技術(shù)的結(jié)構(gòu)優(yōu)化分析

CAD技術(shù)是目前機(jī)械設(shè)計(jì)領(lǐng)域中最重要的一項(xiàng)技術(shù)，它可以通過(guò)建立一個(gè)零件模型，對(duì)其進(jìn)行力學(xué)性能的檢測(cè)，從而保證產(chǎn)品的質(zhì)量和工作效率。而且 CAD還有一個(gè)很大的優(yōu)勢(shì)，那就是可以分析出設(shè)計(jì)者設(shè)計(jì)圖紙上的問(wèn)題，然后根據(jù)圖紙進(jìn)行分析?？傊?，CAD技術(shù)可以為機(jī)械工程師的設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)，從而保證產(chǎn)品的可行性、科學(xué)性和有效性。

結(jié)束語(yǔ)

總之，近50年來(lái)，CAD技術(shù)迅速發(fā)展，但也存在著許多問(wèn)題，必須正確處理好國(guó)內(nèi) CAD技術(shù)，才能解決這些問(wèn)題，促進(jìn) CAD技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用和發(fā)展。信息技術(shù)的進(jìn)步，使機(jī)械設(shè)計(jì)中的計(jì)算機(jī)技術(shù)得以廣泛應(yīng)用，從而改變了傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)方式。CAD技術(shù)可以促進(jìn)計(jì)算機(jī)與專家的機(jī)械設(shè)計(jì)活動(dòng)相結(jié)合，通過(guò)3D構(gòu)圖等技術(shù)，為機(jī)械設(shè)計(jì)提供一定的輔助。在機(jī)械工程中加入新的元素是很有必要的。CAD技術(shù)在計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展下，也在不斷地優(yōu)化，使其在設(shè)計(jì)中體現(xiàn)出更多新穎的思想，從而使設(shè)計(jì)的質(zhì)量得到進(jìn)一步地提升。

參考文獻(xiàn)

[1]張燁，金君鑫.CAD技術(shù)在機(jī)械工程設(shè)計(jì)中的發(fā)展與應(yīng)用[J].工業(yè)設(shè)計(jì)，2014（22）：22-23.