淺析CAD技術在機械工程設計中的應用

王洋

【摘 要】我國計算機技術目前已經進入到高速發展階段，機械工程設計過程中使用計算機技術已經不足為奇，CAD技術就是一種常用的設計技術，主要用于圖形設計及圖像處理，信息和數據處理等等，涵蓋了海量信息存儲和提取、計算機協同設計等功能，目前在工程設計、航天航空、電子制造、智能設計、虛擬設計領域應用十分廣泛，是一種高效的計算機技術。

【關鍵詞】CAD技術；機械工程；應用分析

現代機械工程設計中CAD技術應用十分廣泛，在機械工程圖紙繪制、模型建設等方面，CAD顯示出了明顯的技術優勢，有助于提高機械工程設計的水平和質量。機械工程設計人員要掌握CAD技術操作方法，掌握技術精髓，促進機械工程設計的快速發展。本文首先對機械工程設計和CAD技術進行了闡述，指出了CAD技術在機械工程設計中應用的優勢，對具體應用措施和未來發展方向進行了細致的分析。

1CAD技術的概念

CAD技術，是一種基于電腦操作的技術，主要用于建設各類模型。最早類型的建模方式，構成了該技術體系的核心功能。隨著社會發展，該技術不斷融合進了機械設計中，已經發展成為一種系統性的工作，要求設計人員要同時掌握機械設計和三維CAD兩個專業方面的技術知識，以便達到更好的設計效果。

2機械設計中應用CAD技術的主要優勢

CAD技術利用計算機強大的計算功能和高效率的圖形處理能力，進行機械設計與分析，以達到預期的設計目標，大大縮短了機械工業產品的開發周期，降低了開發設計的成本。現代機械工業產品設計的特點是面向市場、面向用戶的設計，好的機械產品始于先進的設計理念和對市場需求的深刻了解，以及貫穿整個設計過程中的以人為本的理念。設計對象從最初的單一功能產品變成越來越復雜的綜合體，因此需要在機械設計中運用集成、綜合、系統的方法來解決設計問題。CAD技術從根本上改變了過去的手工繪圖、發圖、憑圖紙組織整個生產過程的技術管理方式，將其變成了在圖形工作站上交互設計。

2.1有效促進產品技術含量與質量的提升

隨著技術的不斷深入應用，機械設計所涉及的各個工作環節中所引入的技術含量越來越高，比如設計優化、仿真設計、運動軌跡等。從傳統角度來看，生產本身就需要機械設計的技術支持，在此基礎上引入CAD技術，起到了明顯的促進作用，形成了二者之間共同發展的良好趨勢。

2.2簡化相關部件的裝配流程

當前，CAD技術的應用深度持續增加，專業的設計人員在進行設計的時候，除了對機械外觀、性能等進行嚴格設計以外，還可以通過CAD技術建立相應模型，對機械的實操檢驗部分進行對應的修改完善。在必要的情況下，還可以通過三維實體來設計驗證，進而在設計工作中，實現對機械零部件裝配流程的簡化與模擬運轉，使得設計工作更加仿真，逼近實際情形。

2.3提高設計效率

將三維技術運用到機械設計當中，最主要的功能是可以實現產品參數化的設計。然而，無論是傳統的手繪制圖，還是隨后發展的二維繪圖，都實現不了這個功能。而當三維CAD技術運用后，可以將產品部件信息進行效果改變，立體模式更加突出。在設計過程中，產品的零部件只要有一個發生變化，那么其他部門也會相應發生改變。

2.4促進計算機輔助制造集成功能的實現

從設計設計機器產品的過程中，可以通過三維技術實現機器產品的信息數字管理，達到集成化控制，確保產品的生產和設計的精度，進一步實現計算機支持的目的。在傳統的生產過程中，覆蓋了對數字控制模式的需求，避免了計算機輔助制造和加工生產數據的混合，并避免了管理混亂的問題。

3CAD技術在機械設計過程中的應用

CAD技術對于機械設計來講，尤其是對于產品零部件的實體建模，是一種重要核心的輔助工具。（1）運用CAD技術進行零部件的建模方法有三類，即線框模型、表面模型和實體模型。（2）機械零部件的設計變更使用CAD技術，有利于在原有的產品架構中設計新的零部件，整個操作簡單又快捷。（3）機械零部件的設計檢查利用CAD技術，使用建模與動畫播放形式，直觀快速的對機械產品的零部件裝配情況進行演示。這樣對零部件進行檢查，更加清晰直觀。（4）零部件裝配圖的設計在零部件實體建模完成后，按各零件所在的坐標關系或其他方式進行裝配。CAD技術從根本上改變了機械設計的進程和質量，克服了傳統設計帶來的弊端，使機械產品的設計與生產發生了深刻的變化。（1）強調創新機械設計，CAD技術在方案設計階段，充分利用專家系統，更能激發產品設計人員的新穎構思。（2）設計過程的并行化和智能化，CAD技術提高任務的并行性，使得設計人員之間的交流更容易，減少了交流過程中的不必要錯誤。（3）產品設計和生產的一體化，CAD技術在產品設計有關的各個領域中得到廣泛應用，發展到當今的三維建模、虛擬制造。無論是CAD技術自身的特征與發展優勢，還是其在產品機械設計過程中所顯現的技術優勢與輔助功能，都注定了CAD技術與機械設計的密切關系，在未來成為機械設計領域的主要趨勢。

3.1在機械建模中的應用

從前文論述可以看出，三維CAD技術的應用，可以使設計過程更加透明、更加逼真，基于這一優勢，這一技術已經被廣泛使用到機械設計的建模環節當中，并可以劃分為表面、框架、立體等3種方式。在具體的設計過程中，通常還需要圓柱、橢圓、圓形等幾種圖形模式，在遇到結構相對復雜的情況時，再加以布爾運算進行具體計算，分析結構中的圖形，并重新排列，以便達到提高設計精度的效果。

3.2在農業機械設計中的應用

當前，我國農業行業已經廣泛采用了機械化作業，隨著機械功能的升級，三維技術也被廣泛運用到了設計過程中。比如，收割機的設計以分離裝置為起點，結合三維技術，對其功能、具體要求進行分析，同時考慮機械本身的參數要求，在此框架內制定設計方案，建立設計數據庫，實現信息共享，為設計與生產工作提供參考。

3.3在機械CAE中的應用

在機構設計的計算機輔助工程中的應用，可以隨時方便地調整機器產品的設計，并優化產品結構。同時，對相關數據信息進行比較分析，確定設計方案，對程序的重要性進行正確的評價。CAD技術，在計算機輔助工程的應用中，具有調整設計模型的作用，能夠有效地促進后續設計和生產連接的穩定秩序，具體的作用包括機械產品對的評價、對數據信息的分析、產品的質量和使用強度的評價、建立模擬系統、機械產品結構設計的完備。也就是說，在計算機輔助工程中，可以使用三維技術，促進這個系統內的各功能的充分發揮。

4CAD技術在機械設計中的發展趨勢

通過當前機械設計行業的發展來看，在未來的趨勢主要有四個方向，分別是規范化、智能化、虛擬化、集成化。規范化是指對CAD技術的應用進行各個節點上標準統一確定，以使各個廠家都尊重同一標準，使全社會機械產品的生產制造達到同步對接；智能化是指在設計過程中，融入更多智能因素，結合人工AI的技術支持，讓更多的機械產品能夠實現人機融合的效果；虛擬化是指通過設計，使與機械產品設計、生產、制造、維護、保養等各個環節上相關的問題，都能夠提前進行模擬驗證，以提高使用性能。

5結束語

應用CAD，極大地節省了機械產品設計時間，簡化了設計和生產過程，促進了機械產品結構和性能的逐步提高，為制造業的發展奠定了堅實的技術基礎。然而，在機械設計中的實際應用而言，還有許多細節需要改進。因此，相關人員需要加強實踐，提高CAD技術在實踐工作中的應用效果，為我國的現代化建設事業添磚加瓦。

參考文獻：

[1]徐小龍.淺析CAD在機械設計中的應用[J].魅力中國，2011（14）

[2]李麗，王輝.CAD在機械設計中的應用現狀與發展趨勢[J].中國高新技術企業，2014（26）：123-125.

[3]陳宇.CAD在機械設計中的應用現狀與發展趨勢[J].電子測試，2015（06）：133-134.

[4]史越.三維CAD技術在機械設計中的應用探究[J].電子測試，2013（23）：26-27.

[5]李志權.三維CAD技術在機械設計中的應用[J].科技資訊，2017（33）：32.