CAD在機械設計中的應用及機械制造技術的發展

趙星星 劉勇 郭康寧

摘 要：隨著我國工業化進程以及城市化進程的推進，機械制造技術迎來了新的發展機遇，機械設備呈現出復雜化、精密化的發展趨勢，依靠傳統的設計技術不僅僅會導致設備的精度下降，還會耗費大量的人力。而將CAD技術運用到機械設計與機械制造過程中，則可以從一定程度上緩解上述問題，推動我國工業的現代化發展。因此，筆者就CAD技術在機械設計與機械制造中的應用進行分析，并就CAD技術在機械制造中的新發展進行論述，旨在為我國機械生產行業的進步做出一定貢獻。

關鍵詞：CAD;機械設計;機械制造技術

一、CAD技術運用到機械設計中的可行性

（一）縮減設計時間

在進行機械設計時，通常需要借助于機械設計圖，施工人員根據設計圖進行加工制造，傳統的設計圖是由人工繪制，但人工繪制往往導致結構不明確，進而導致機械產品的制作周期較長，所耗費的時間與精力較多，不利于企業的可持續發展。隨著生產技術以及生產工藝的不斷改進，機械產品呈現出精細化的發展趨勢，單純依靠人工繪制設計圖會給施工人員的理解帶來一定困難。將CAD技術運用到機械設計中可以有效縮短設計的時間，且對設計圖的修改都會予以記錄，降低設計人員的工作難度，通過構建立體模型也有助于施工人員更加直觀的觀察產品的具體結構，了解各個零部件之間的關系。此外，對于產品設計中存在的問題也可以及時發現并進行修改，在保障設計方案合理性的同時縮短修改設計圖所用的時間。

（二）提高機械產品的制造質量

機械設計的質量直接決定了機械產品的質量，合理的機械設計可以減少后續的一系列問題，使機械設計能夠較快的轉化為機械產品。借助于CAD技術，可以用空間模型的方式呈現在施工人員面前，使其更為清晰的了解各部件之間的關系。CAD技術的應用可以提升設計圖的準確性，從而保障機械設計圖的質量，當設計圖中的相關參數存在偏差時，通過模型可以直觀的反映出問題所在，幫助設計人員及時的解決問題，避免對后續工作的影響。現如今，我國的數控加工技術已經較為成熟，可以大幅度提升產品制造的效率，CAD技術所構建的立體模型可以對每一個零部件進行上色處理，上色的依據是部件材質的不同，從而方便施工人員的理解，使施工人員可以在較短的時間內了解的產品的外形及內部構造。

（三）加快產品設計進度與生產進度

CAD技術作為一種新型技術，自發展以來已經取得矚目的成績，CAD技術已經從二維設計發展到了三維立體設計，設計師只需要將相關參數輸入到模型中，CAD技術可以快速生成工程設計圖，如果僅僅依靠人工設計模型，往往耗時較長且難度較大，此外，人工操作很容易出現紕漏，一些細小的錯誤就很有可能導致整個工程出現問題，從而影響機械產品的生產，而CAD技術則可以根據數據快速的構建出立體模型，加快了產品設計進度及生產進度。

（四）方便零部件與整體的修改

CAD自出現以來，就備受機械行業的矚目，傳統的機械設計方式是基于平面設計，而CAD技術的出現使產品設計以立體的方式呈現在施工人員及設計人員面前。CAD技術也可以用于實現各零部件的組裝與配合，在構建出模型之后，可以更加直觀的發現設計錯誤并進行修改，且修改零件具有局部性，具體表現為對零件的修改不會影響到模型中的其他零件。與此同時，CAD技術可以直接顯示修改后的模型，為設計師的修改提供了便利，設計師在對零部件的數據進行分析時，可以將零件放在同一畫面中，使數據查詢更為直觀。最后，CAD技術具有資源查找功能，通過查找可以搜尋到每個零部件的修改記錄。

二、CAD在機械設計中的具體應用

（一）模具CAD的制造

模具CAD簡單來說就是對模具進行設計、繪圖、分析及編寫技術文件等設計活動的總稱，模具CAD技術的出現及發展從一定程度上提升了模具生產的精度。同時，將CAD技術與數控加工技術相結合，將推動機械制造朝著智能化的方向發展。

（二）機械產品零部件的實體建模

隨著生產技術的不斷提升，復雜機械產品往往是由多個精細的零部件組裝而成，在進行零件裝配的過程中，既要做到零件裝配位置的正確性，還需要對零部件的相關參數進行確認，從而保障生產的機械產品可以完全發揮自身的性能。此外，借助于CAD技術可以對每一部分的零件進行實體模擬，從而幫助設計者開展分析工作，及時發現出產品結構中的一些不足之處并予以改正。

（三）CAE軟件的應用

CAE技術已經成為了工程領域中不可或缺的計算工具，對于現代化工業的發展以及技術的創新有著至關重要的作用，利用CAE技術可以清晰的反應出機械產品的結構特性，并完成機械結構的優化，將機械制造過程中的各個環節有機的聯系起來，從而提升產品設計的質量。

三、CAD軟件在機械制造中的新發展

（一）機械技術智能化

隨著近年來智能化技術的不斷發展，智能化產品已經遍及了人們生活的各個領域，機械設計與智能化技術相融合是機械產業發展的重要方向，利用CAD技術進行開發設計時，應融合軟件理論以及人工智能知識，使軟件具備一定的邏輯能力，可以自發的識別錯誤，并給出相應的提示，大幅度提升CAD的問題處理能力。

（二）機械技術的集成化

進行機械設計時可以采用的設計軟件包括很多種，每個軟件都具有自身的優勢，為了使CAD軟件的使用更為廣泛，必須提升CAD軟件的性能，CAD軟件可以與CAE技術相結合，使得CAD設計呈現出數據輕量化、算法便捷化的特性，有效規避傳統CAD軟件占用內存的問題。同時，CAD技術也可以與仿真模擬軟件相結合，提升模型構建的準確性。

（三）機械設計產品綠色化

隨著人們物質生活水平的提升，綠色環保理念開始深入人心，社會目前面臨的核心問題就是可持續發展與生態環境保護問題。機械設計融入綠色理念是機械產品發展的重要方向，綠色理念與機械設計融合最為典型的例子就是新能源汽車，新能源汽車的出現有效的改善了汽車尾氣污染問題。

四、結束語

為了有效提升機械設計與機械制造的準確性，使機械設計與機械制造可以朝著智能化、自動化、高能效、低能耗的方向發展，將CAD技術引入到機械設計中是必要的，CAD技術的引入可以縮減設計時間、提高機械產品的制造質量、加快產品設計進度與生產進度以及方便零部件與整體的修改。CAD技術的應用為機械設計行業帶來了深刻的影響，將推動我國機械行業的進一步發展。

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（內蒙古科技大學 ?內蒙古 ?包頭 ?014010）