CAD技術在機械設計與制造過程中的應用

◇南陽技師學院 馬春陽

近年來中國的機械制造行業引入了很多新的設備與技術。在這些設備與技術的推動下，機械制造技術的水平也越來越高，比如CAD技術，應用這項技術后，能夠高效率的完成機械設計工作，解決了原有工作模式下工作質量低、耗時長等很多問題。這也是機械制造行業朝著智能化以及綠色化等方向發展的重要標志。所以，越來越多的機械設計制造者開始重視CAD技術的應用以及研究，本文對機械設計CAD及機械制造技術的應用進行了討論，希望在創新應用的過程中，帶領整個行業向前發展。

機械制造有著巨大的發展前景，CAD技術的應用又拓寬了機械制造的市場。同時，CAD技術不但提高了產品的質量，還讓機械設計節省了設計時間。因此，在機械制造中運用CAD技術，會創造出很多可能性，對未來機械產品的發展具有重要意義。

1 機械設計中運用CAD技術的意義

（1）設計精度的提高。人們借助CAD技術能夠建造三維立體化模型，直接通過這個軟件繪制三維零件，完成零件的裝配工作。根據裝配情況，能夠發現配合以及干涉方面的問題。在第一時間調整不合適的尺寸，修改零件的外形等，這樣就能夠得到更好的裝配效果。如果三維建模在裝配后沒有出現問題，那么就可以參照這尺寸繪制二維平面圖，直接根據尺寸及繪制圖加工。這樣能夠提升設計的精度，也可以減少更多的設計時間。而且CAD設計還帶有運動分析功能，這也是傳統設計模式下所沒有的優勢。

（2）設計周期的縮短。人們借助CAD技術能夠高效地完成各種數據的計算，也能夠縮短整體的設計周期。這樣在設計過程中就擁有時間優勢，在對外競爭時，也能夠擁有更多的優勢。而且，在設計完成后，也可以直接利用這項技術進行性能方面的測試。這樣系統數據庫會直接進行設計，數據方面的修改，這樣能夠提高設計的嚴謹性。

（3）產品科技含量的提高。機械設計是一項競爭比較激烈的工作。傳統的設計方式由于工作效率低，耗時長，所以已經逐漸被淘汰。CAD則逐漸的取代了傳統的技術，能夠借助計算機進行多樣化的操作，能夠提高設計的表達方式，突出了設計過程的“活力”，也讓機械設計有了更高的科技含量。

2 在機械設計與制造過程中CAD的應用現狀

無論是機械設計還是制造，都已經離不開CAD技術的支持。工作人員在合理應用這項技術的同時，能夠提升機械制造的質量。也能夠高效率、一體化的完成機械設備的裝配以及相關設計尺寸的修改工作。工作人員可以利用這項技術實現自己的設想，根據既定的設計目標，優化已有的設計內容。這樣機械設計工作將會更加先進，過程也會更加科學。當前，很多企業在機械設計及制造時，都會選用CAD、集成以及數控技術。這也表明，這些技術經得起工作的驗證。而且在應用CAD技術時，人們能夠更加嚴謹的控制機械產品的規格。在設計時能夠更加關注，更準確的掌握產品的細節。如果做好了細節機械產品的質量將會更高。另外，人們還在機械產品的裝配以及修改工作中運用這項技術，能夠把比較復雜的工作變得更加簡單，也讓工作人員變得更加輕松。在設計產品的應用構件時，設計人員也可以參考裝配條件進行三維設計。比如，在設計位置相鄰的構件時，設計人員在完成一個構件的設計后，可以直接復制，在此基礎上，調整形狀或是部位，這樣不會花費較多的時間或者精力就可以重新設計一個新構件。與原來的工作模式相比，設計效率更高。此外，如果用CAD技術設計部件，那么部件的匹配度也會更高一些。這樣就能夠減少機械部件在安裝時出現的問題，提高安裝成功率。工作人員也可以在CAD系統中直接安裝一個查找系統。在設計完一個新的機械產品之后，就可以通過該系統發出相關的指令，這樣就會有相應的顯示。工作人員可以仔細觀看設計的全過程，這樣就能夠找到其中出現的不足，及時修改。

3 CAD在機械設計中的應用措施

（1）模具CAD的制造。模具CAD，借助了計算機技術。其中包括模具設計、編寫技術文件以及繪圖等多項工作。其中，激光快速成型技術，為模具的高效率生產提供了更多的可能性。所生產出來的模具精度會更高。如果這項技術和數控加工技術結合在一起，那么，機械制造就能夠實現自動化發展。

（2）機械產品零部件的實體建模。一個完整的機械產品包含著很多零部件。這些零部件都是分散的，需要裝配才能夠共同組合而成。在裝配時，零部件的位置以及性能參數都是非常重要的。如果不能準確的把握這些內容，就無法組裝成一個完整的機械產品，也無法發揮機械產品的性能。但利用CAD技術，就能夠針對這些零部件進行實體建模。設計人員可以直接組裝看到機械產品結構的不足之處，針對細節之處做出調整，這樣零部件也會更加完善。

（3）CAE軟件的應用。CAE就是計算機輔助設計技術，能夠幫助設計人員分析比較復雜的機械結構，進一步的優化機械結構。也能把機械制造生產的所有環節聯系在一起。這樣既能提高產品的質量，也能夠確保所生產出來的機械有更強的穩定性，更加安全。

（4）農業機械設計中的應用。農用聯合收割機是使用頻率比較高的一種機械設備。在設計時，人們可以利用Motionworks系統優化該機械的軸流釘齒脫粒分離方式。之后發揮CAD技術的作用，細化整個設計過程，把它們分為不同的部位。分析各部位的數據，加強各部位的連接，這樣也能高質量的完成設計工作。

4 機械制造技術的發展方向

（1）智能化。智能化的機械產品受到了很多人的歡迎，這也是機械產品設計的主要方向。而這個過程必須發揮CAD技術的作用，完成機械制造工作。機械制造的基礎就是機械設計，所以機械設計也應當朝著智能化的方向發展。在設計時要利用智能化計算機系統，完成專家系統、機械學習等多個智能化操作。這樣機械設計將會有更高的智能化水平。針對機械行為，也應當應用人工智能、混沌動力學等技術。要在設計和制造時引入人的思維，讓機械設備有自主決策和邏輯推斷的能力。

（2）集成化。CAD不是單獨的技術，它融合了多種技術的優勢。其中包含了圖形學、計算機以及一些網絡技術等。這項技術涉及到了多個專業、多個領域的知識內容。并結合了CAPP、PDM、MRP等系統，所以算得上是一種集成化的技術。尤其是近些年，通過XMIL以及3D-XMIL等技術的應用，解決了機械設計過程中出現最多的異構平臺的問題，而且所設計出的CAD圖形有更高的精確度。更能夠融合設計師、異地設計等多種理念。這也是機械制造的又一個新的發展方向。

（3）綠色化。很多行業都在積極的進行節能減排。機械制造行業也應當做到節能減排，堅持綠色發展。那么，首要的任務就是減少能源消耗，控制污染物的排放。這并不是一件簡單的事情，還需要相關技術的支持。而CAD技術也在這個過程中提供了重要的推動力，比如，很受人們歡迎的新能源汽車就是代表。這也是機械制造在綠色發展過程中的重要成果。因為新能源汽車不再使用石油，使用的是新能源。這與發動機的優化和設計有很大的關聯。這樣不僅不會消耗傳統的能源，也不會產生傳統能源在燃燒過程中的甲烷、二氧化碳等一些尾氣。

5 結束語

綜上所述，有很多行業在發展的過程中已經離不開計算機的輔助支持，機械設計行業也是這樣。機械設計在應用CAD技術后，擁有了很多發展優勢。本文針對這項技術的優點以及應用情況做出了分析，對這項技術未來的發展做出了預測和規劃，希望這項技術能夠隨著時代的發展不斷進步，也希望更多的人開始關注這項技術的應用。