基于CAD在機械設計中應用的探討

【摘 要】近些年來，隨著科學技術不斷發展，CAD技術被廣泛應用于機械設計中。同時，隨著計算機信息技術迅猛發展，推動了CAD技術迅猛發展，在機械設計中，CAD繪圖能力極為強大，特別是CAD軟件版本日益更新，繪圖方式呈多樣化、靈敏性特點，與設計人員要求相符。本文主要分析CAD技術在機械設計中的應用。

【關鍵詞】CAD；機械設計；應用

機械設計，是按照用戶定制需求，開展機械產品形狀和結構設計，其主要目的是達到材料、性能、加工等條件下，設計出效率、性能、成本最優化的產品。可以說，機械產品設計優劣，對產品質量具有直接影響，關乎產品使用要求和維護簡易性。在機械產品設計階段，既已決定了75%的成本。所以，機械產品設計是企業降低技術成本的重要環節，機械產品設計包含了運動方式、潤滑材料和結構設計等工作，若單純依靠傳統設計知識，根據設計者經驗進行機械設計，已無法滿足現代化產品需求。隨著科學技術迅猛發展，計算機技術被廣泛應用于機械設計領域。通過計算機CAD技術，開展機械產品設計，可明確結構設計和產品方案，降低設計人員勞動量，提升設計效率，降低機械設計成本。

1.CAD技術概況

首先，CAD技術構成。CAD系統是由軟件、硬件構成，以硬件系統為基礎，軟件系統是其關鍵所在，決定了系統功能，以計算機圖形處理、程序預算能力為基礎，設計人員運用CAD技術，使產品達到預期設計效果，屬于科技創新技術。隨著產品日益更新換代，使產品更具競爭力、活力。對產品不斷研究，作出必要創新之后，進而推動產品發展，促使產品推向各個領域。現階段，CAD技術被廣泛應用各個領域，且CAD技術研究從未停止，創新從未間斷。近些年來，隨著CAD圖形處理、計算機功能迅猛發展，已形成了智能化CAD系統，隨著昌平不斷革新，CAD系統通過特定邏輯技術、符號技術，可模擬某一領域設計過程，解決單一領域制定問題，將各類技術和CAD技術結合運用，以計算機為基礎，開展數據模擬、試驗和模擬，制定方案決策，進而提升設計效率。

其次，CAD三維技術。三維技術是按照人腦三維模型，直接形成設計系統，具備獨特設計能力，具備廣泛性、普遍性和簡潔性特點，可有效提升機械設計能力和設計效率，加快機械設計速度，進而體現設計者構想。在三維模型中，對整個設計過程進行分析，進而促使設計方案理想化。隨著科學技術日益發展，機械行業逐漸發展。目前，我國機械行業由傳統制造業，逐漸轉向為創新型行業。利用平面設計技術，無法滿足設計者需求。因此，三維技術是機械設計的發展方向。

第三，機械設計中CAD技術優勢。對于機械產品設計而言，運用CAD技術，代替了重復性動作和繁瑣性動作，進而體現產品性能和產品結構。通過CAD技術，可同步設計產品外形、產品結構，有利于改善產品。利用CAD輔助設計功能，在產品結構設計方面，可實施靜態、動態分析，可廣泛應用于重復計算和復雜體積設計。

2.機械產品設計中CAD技術的運用

機械設計屬于機械工程的重要部分，是產品設計、機械生產的首要環節。機械設計決定了產品成本和產品性能。按照用戶的產品需求，明確機械形狀尺寸，選擇零件材料，確定工作原理和工作結構等。而產品作為產品制造依據，是產品維修和維護的關鍵因素。開展機械設計，是達到各類約束標準基礎上，設計出最佳機械產品。設計目標主要包含傳遞效率、可靠性、重量和成本因素。為滿足這些目標，傳統設計者是按照已有經驗選取，主觀性較強，產品設計無法適應現代機械產品需求。所以，CAD技術催生，運用CAD技術中的實體生成、集成制造、多維繪圖等功能，提升機械產品質量，促進機械產品設計最優化。

首先，實體生成。在機械設計中，利用CAD技術三維建模之后，可通過實體、線框和表明模型完成，許多CAD軟件具備實體建模功能，通常具備六種基本體系，即環狀體系、圓柱體系、立方體系、楔形體系、即球體系和圓錐體系。為建立三維實體模型，需進行結構分析，分解多個簡單零件，形成多個基本體，然而對每個基本體進行造型，然后交、并和差布爾運算之后，即可形成零件三維模型。然而有時因分解基本體較多，難以建立實體。所以，單一基本體系，無法滿足機械零件的實體要求，可通過繪制零件平面圖形，拉升圖形、旋轉圖形后，即可獲得新型基本體，然而實施交、并和差布爾運算之后，可獲得實體造型。接著按照機械工作參數研究，在某一運動位置，確定坐標裝配，通過CAD系統編輯功能，即可獲得實體造型。

其次，集成制造。隨著科學技術迅猛發展，促進了生產制造技術發展，由單一普通機床技術，發展為數控機床技術。有人工制圖技術，發展為CAD制圖技術，制造業朝著數字化、計算機化方向發展。在制造業中，激光成型技術、CAD技術的廣泛運用，通過多個功能模型，即可建立完整CAD系統，而這些模塊包含曲面造型、數控加工、仿真編輯、三維繪圖等模型。許多工程數據均從實體造型所得，工程數據庫作為模塊應用基礎，可建立統合管理方式。

第三，多維繪圖。對于機械產品設計，圖形設計、數據處理工作量極大。在傳統工程圖設計中，通過二維圖形進行處理。對于工程平面設計，需選擇適合繪圖軟件設計。現階段，大多數設計均采用交互式制圖。選擇這種方式，通常可實現多種圖形繪制、編輯，具備分層實現、圖塊調用和剖面填充等多種功能，想要實現CAD繪圖功能，需依靠繪圖軟件實現，要求圖庫簡潔、操作簡便。

第四，CAD機械設計趨勢。目前，在繪圖分析和數據計算方面，CAD系統存在一定缺陷，在符號信息表現、結構布置構思也較差。然而，隨著CAD技術迅猛發展，智能化、現代化技術日益成熟，這些缺陷和問題均會得到解決。同時，智能時代正在到來，為實現智能化設計設想，必須進一步研究CAD技術，特別是CAD重點技術研究，進而不斷提產產品性能，轉變傳統設計理念，促使CAD技術朝著快速、科學方向發展。

3.結束語

對于無圖樣生產，通過三維CAD即可解決。使用CAD技術，可擺脫傳統設計模式，運用新設計方法，樹立現代化設計觀念。隨著CAD技術在各領域的不斷深入，機械設計要求也隨之提高，促進了CAD技術不斷發展，提升了機械制造生產率，進而推動制造業朝著可持續性、繁榮性方向邁進。

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