現(xiàn)代機械工程設計的特點及CAD技術走向淺析

梁全吉 李元慶

【摘要】本文綜述了AutoCAD機械輔助制圖設計功能的發(fā)展與創(chuàng)新過程。CAD機械設計以其獨特的工業(yè)功能和多層次的應用特點得到了更多的關注和應用。

【關鍵詞】機械工程設計 特點 CAD技術 走向

一、概述

AutoCAD軟件常用于機械制圖輔助設計。作為一個強大的制圖軟件，AutoCAD為使用者提供了多種圖線，從而為人們繪制各式各樣的工程圖樣提供了便利。CAD技術的功能主要包括：圖形編輯、三維繪圖、仿真模擬、曲面造型有限元分析、數(shù)控加工以及動態(tài)顯示等。國內外對機械設計的概念相對枯燥，但隨著我國現(xiàn)代工程技術的不斷發(fā)展和進步，機械設計的概念和方法正呈現(xiàn)多樣化，每種變化都有自己的特點和內涵。在現(xiàn)代機械設計的發(fā)展中，為了滿足客戶的需求，設計不一樣的機械概念是一個比較復雜的設計思維過程，當代機械設計的鉆研正逐漸走向與社會科學更全面、更精密的聯(lián)合。隨著中國制造業(yè)不斷的發(fā)展強大，在未來的社會發(fā)展中，智能化、自動化、信息化必將成為社會各行業(yè)發(fā)展的主要趨勢，在機械工程設計當中應用CAD技術是很有必要的，也是順應當前社會大環(huán)境發(fā)展的要求。

二、現(xiàn)代機械設計的特點

首先，傳統(tǒng)的機械設計工作更看重人的感性體驗和主觀立場，因此在傳統(tǒng)的機械設計工作中，要提高員工的技能本領和判斷能力。科學技術的不斷成長給傳統(tǒng)的機械設計帶來了許多挑戰(zhàn)，所以傳統(tǒng)的機械設計必需不斷創(chuàng)新。其次，傳統(tǒng)的機械設計更看重各要素之間的和諧，比如：將計劃理念、設計產物所在的環(huán)境和人們的需要有機地結合起來，才能獲得良好的效果。在當代機械設計過程當中，考慮到各環(huán)節(jié)具有一樣的特點，因此必須注意均衡這些環(huán)節(jié)之間的聯(lián)系，才能有利于現(xiàn)代機械設計的順利發(fā)展。第三，在現(xiàn)代設計的過程中，它要求的范圍廣泛，手段多樣。第四，在設計過程中應以總體目標為標準，這有利于形成多種設計方案。優(yōu)化設計雖然沒有直觀的感覺，但也有一定的主觀性，在當前計劃過程中需要花費一定的人力物力，應當避免一些不必要的揮霍。第五，現(xiàn)代機械設計擁有多種功能，這些功能獲得了不斷的更新和發(fā)展。跟傳統(tǒng)機械設計比擬，現(xiàn)代機械設計的成長擁有更廣闊的遠景。比如，在使用電子通訊技術過程中，可以填補傳統(tǒng)機械設計的不足。現(xiàn)代機械設計能充分發(fā)揮機械的協(xié)調性及完整性。同時，通過轉變內部運行的次序和規(guī)律，可以增進機械設計歷程的順利進行。隨著現(xiàn)代機械設計功能的不斷完善，現(xiàn)代機械設計工作范圍不停的擴大，現(xiàn)代機械設計的靈活性和動態(tài)能力會得以充分發(fā)揮。

三、CAD技術在機械設計中應用的發(fā)展趨勢

（1）實現(xiàn)模擬機械運行。目前，基于inventor開發(fā)的CAD軟件種類繁多，從2D到3D粗加工、從半精加工到最終精加工、從刀具軌跡生成到NC代碼轉換，都非常流暢，將逐步全面實現(xiàn)3D，為提高設計人員的工作效率。CAD技術的進一步發(fā)展將實現(xiàn)對機械工作環(huán)境的模擬，在計算機上直接對工作環(huán)境進行模擬，對構件機構的空間運動和動力學進行分析和討論，并對尺寸進行修改，可以在三維建模或與之相關的二維工程圖中進行修改。完成后，在滿足生產條件的前提下，可以模擬機床的整個生產過程，生成三維模型和二維相關圖形。

（2）集成多種技術以實現(xiàn)智能化。整個社會會在全面變化的過程中成長。當經(jīng)濟趨勢全球化、信息趨勢網(wǎng)絡化、生活趨勢快節(jié)奏變化時卜人們也在不停的自我完善，接受新鮮事物以順應社會的成長。因為機械結構設計也是這樣，所以我們必須經(jīng)過不停的變化來順應社會成長的需要。特別是在計算機技術和信息技術相當發(fā)達的今天，機械結構設計也在快速成長。三維cad技能廣泛應用在機械結構設計領域里面，使設計過程建?！，F(xiàn)在，制造業(yè)最急需的是一種可以提高產品技術含量和質量的設計技能。偶然的是，三維CAD技術剛好滿足了制造業(yè)的發(fā)展需要。與二維cad相對比，三維cad技術更優(yōu)越、更智能化。隨著工業(yè)化時期的到來，機械制造業(yè)肯定要提高產量，提高產品質量。而三維cad技術可以滿足這些需求，代表了科學技術的不斷進步。隨著計算機性能的不斷更新?lián)Q代，它為cad技術提供了龐大的成長空間，同時，信息基礎的改善使得cad技術有了全新的成長根本，將逐漸完成集成化、性能化、標準化的步調，從而使將來的機械設計更加精密、科技化、創(chuàng)新化，提高其設計技能和設計理念的創(chuàng)新能力。

三、CAD技術在機械工程設計中的應用

（1）CAD技術在機械工程設計過程中繪圖部分的應用。到21世紀初，參數(shù)化設計使cad技術更加完善和實用，并根據(jù)物體的結構特性控制物體的大小，實現(xiàn)精確的設計。在當代大型機械工程中，數(shù)控技術已經(jīng)無比成熟。采用CAD/CAM技術對機械零件進行加工，可以大大的提高產品的技術含量和質量?？s短機械設計周期。

（2）CAD技術在機械工程設計過程中瑙莫部分的應用。應用三維CAD技術進行機械結構設計，一般需要對部分零件進行設計或改裝，而對別的零件不采用任何改進措施。因此，全部機械設計的速率就提高了約四倍，機械的設計過程就大大收縮了，設計效率提高，節(jié)約設計時間。最終，在資源尋找器中零件的裝配過程當中，通過采用三維cad技術，就可以在技術人員面前動態(tài)、持續(xù)地顯示，讓員工更容易地掌握相關技術。

（3）CAD技術在機械工程設計中的智能化應用。使用CAD技能對齒輪箱進行設計，對各齒輪的強度進行校對和設計計算，并且經(jīng)過計算機處理自動生成CAD圖。然后轉換成三雛模型，再運用三雛軟件進行殼體及機構設計。整個過程減輕了手工計算工作量，同時也提高了計算精度和準確率，使得設計直觀、可靠。作者通過實際運用兩種國產軟件“齒輪傳動CAD”和“CAXA實體設計”軟件成功進行了一整套的變速箱設計，并分別在齒輪設計軟件和三雛軟件具體應用方面均進行了詳細的論述，以供國內中小企業(yè)齒輪CAD設計時參考。

四、結語

CAD技術作為現(xiàn)代機械設計中最活躍的因素，它使設計人員的創(chuàng)造性思維能力得到了前所未有的解放。CAD技術快速適應市場的能力使其擁有廣泛的應用前景，只要能把握其發(fā)展的基本走向，就一定可以成為最具影響力的技術之一。

作者簡介：梁全吉（1990.9），男，廣西崇左人，廣西城市職業(yè)大學智能工程學院專職教師，主要研究方向：模具設計與制造。李元慶（1960.11），男，廣西城市職業(yè)大學教授，福建省龍巖市人，主要研究方向：電氣自動化技術。