論CAD技術在機械設計中的應用

李張強

[摘 要] 機械設計是機械工程主要的組成部分，更是機械生產的首要步驟，其對于機械性能也起到了重要作用，因此工程師應該對其給予高度的重視。主要對機械設計中如何應用CAD技術進行了分析，希望以此推動國內CAD行業的發展，以供參考。

[關鍵詞] CAD;機械設計;應用

CAD技術在機械設計中的應用分為多個方面，主要體現在零部件和裝配圖的實體生成、模具CAD的集成制造、CAD機械軟件應用以及CAD技術下的多維繪圖應用等方面。其中，CAD系統的有效應用對傳統的設計手法進行了轉變，從一定程度上能夠彌補傳統設計中的不足之處，將設計理念與現代設計特點相結合，從而使得機械制造業快速發展。

一、實體生成

CAD制圖在機械產品設計方面的運用更多是展現在實體生成方面，實體生成領域，更多是反映在實體建模方面。觀察機械產品的實體建模，一般應用較為廣泛的包括球形與立方體等結構。針對零部件的三維實體模型構建，應用CAD技術時，只需要根據零件內部不同的結構，將其劃分為特點各異的結構體即可。隨后將其他的幾個基本模型進行基本三維實體構造，繼而應用立體學知識與不同的布爾運算，對其進行拼接，形成對應的零部件。在機械零件的設計生產中，其組成并非是單一形勢下的模型結構形成的，是由多種常見模型經過組合之后形成的。

二、集成制造

現代化科學技術處于不斷的發展和進步中，機械制造行業現在對于速度有了更高的要求，各種新興機械技術更是如雨后春筍，不斷涌現。回顧機械制造的發展歷程，實現了單一普通設計機床到多元化數控機床的轉變，工人手工制圖到CAD軟件制圖的改變，這些改變都預示著我國的機械產品制造領域正在邁向新的方向。目前的機械產品發展已經不再局限于傳統的單一模型設計，而是發展到了模具的統一。經過統一的模具設計，就可以將相同的部件運用同一模具進行生產，此方式能夠有效提升機械產品設計的效率，盡可能地降低設計中產生的各項成本支出。

三、機械軟件應用

機械產品因為型號、種類的不同，具有自身鮮明的特點，這就造成在產品設計期間，會產生大量數據驗算和處理工作。此項要求在傳統的生產模式下，僅能應用二維圖形進行處理，其不足之處就是精準度無法完全把控。另外，也會消耗大量的時間，生產效率會大幅度降低，與工業現代化的要求不符。應用CAD軟件技術設計機械產品時，可以保證繪圖的有效性，盡可能地降低產品設計的各項難度，使得數據處理能夠更加精準。CAD多維繪圖當中，交互式制圖是應用次數最多的，其可以讓各類基本圖庫進行轉化，操作的簡便性和精準性也能得到有效提升。

四、CAE軟件應用

現代機械設計應用CAD的過程中，CAE與其具有異曲同工的效果。進行設計期間，也可以結合CAE機械系統進行設計。另一方面，CAD軟件也能夠起到優化機械零件、對零件壽命進行分析、增加強度的作用。同時也能夠有效解決機械零件設計期間的問題所在，如結構的合理性、材料是否達到相關要求等。

五、CAD技術機械設計應用中的不足之處

盡管CAD技術應用于機械設計中優勢顯著，在生產效率方面發揮較大的作用，但還是有部分待優化之處，其反映在以下兩方面：一方面，應用CAD軟件能夠替代傳統的手工繪圖方式，以此進行繪圖。目前有很多企業應用CAD技術所制作的三維模型僅僅是停留于效果圖的程度上，并未實施整體的設計工作，受力分析方面也極為匱乏;另一方面，國內在CAD技術應用方面的人才也處于缺乏的狀態。CAD系統的操作是較為復雜的，且存在多種變化，完全掌握技術的應用是有一定困難的。現在的機械專業領域中，從事工作人員大部分都沒有受過專業的系統培訓，對于CAD技術的了解較為淺顯，造成機械設計方案會有不同問題產生。

六、CAD技術發展趨勢

CAD技術在現代化生產與發展中的應用不僅僅體現在機械產品的設計領域，在其他各個方面都有著十分重要的應用，它具有很好的發展前景。首先，本技術在未來使用過程中，正經歷著由機械化向智能化發展的過程，而智能化也將會是本軟件發展的最為突出的一個趨勢;其次，本軟件在未來的使用中，將更加趨向于虛擬化模式，未來環境下，它能夠在一種相對虛擬的環境中將各類基本模型進行組合和模擬，使得設計師能夠在虛擬的環境中實現對相應產品的建模。

近些年來，我國社會經濟不斷發展，國家知識庫、數據庫技術、人工智能技術以及信息集成等方面也處于持續的完善與發展之中，現代CAD技術也在朝此趨勢發展，也是現代社會快速發展的標志。基于當前科學技術不斷發展與完善的時代背景，計算機輔助下的各項技術層出不窮，機械設計也有更嚴苛的要求。設計者的計算機輔助技術需要和網絡技術同步發展，設計者需要不斷學習，提升自身的計算機輔助技術的知識。相信在計算機技術的輔助下，CAD技術與機械設計的融合將會更好。

參考文獻：

[1]李秋娟，張兵.論CAD在機械設計中的應用及機械制造技術的新發展[J].化學工程與裝備，2010.

[2]李善華.論CAD在機械設計中的應用及機械制造技術的新發展[J].絲路視野，2017.

[作者單位]

常熟職業教育中心校

（編輯：張佳琪）