摘 要：隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)在機(jī)械工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)逐漸替代了傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)方法。而CAD技術(shù)自身功能的不斷發(fā)展和晚上也對現(xiàn)代機(jī)械工 程設(shè)計(jì)產(chǎn)生了巨大的影響。由于其在機(jī)械工程設(shè)計(jì)中應(yīng)用的廣度和深度也不斷擴(kuò)大，掌握CAD技術(shù)已經(jīng)成為現(xiàn)代機(jī)械科研人員必備的專業(yè)素質(zhì)。

　　關(guān)鍵詞：CAD技術(shù);機(jī)械工程;應(yīng)用分析

　　CAD即Computer Aided Design，是計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的英文簡稱。在機(jī)械工程設(shè)計(jì)中，CAD技術(shù)的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在其強(qiáng)大的圖形繪制處理能力和精確快速的計(jì)算能力。機(jī)械設(shè)計(jì)已經(jīng)擁有幾百年的歷史，在CAD技術(shù)出現(xiàn)以前，機(jī)械設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展進(jìn)程相當(dāng)?shù)木徛鹘y(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)方法以靜態(tài)分析和近似計(jì)算為主，采用經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)，并使用人工勞動(dòng)，其設(shè)計(jì)周期長，設(shè)計(jì)的結(jié)果也差強(qiáng)人意，在激烈的市場競爭中難以脫穎而出，缺乏競爭力。而CAD技術(shù)作為現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法的一種，為設(shè)計(jì)人員解開了諸多束縛，創(chuàng)造了一個(gè)便利快捷的設(shè)計(jì)平臺。人們的思維得到了解放，設(shè)計(jì)工作的強(qiáng)度也降低了不少。設(shè)計(jì)人員的創(chuàng)造性思維可以輕易的利用CAD技術(shù)來實(shí)現(xiàn)，復(fù)雜的分析計(jì)算過程也可以交給計(jì)算機(jī)來完成。而CAD技術(shù)自身功能的發(fā)展和完善，也擴(kuò)大了其在機(jī)械工程設(shè)計(jì)領(lǐng)域中的應(yīng)用范圍。

　　1 機(jī)械設(shè)計(jì)中應(yīng)用CAD技術(shù)的主要優(yōu)勢

　　1.1 提高設(shè)計(jì)效率

　　將三維技術(shù)運(yùn)用到機(jī)械設(shè)計(jì)當(dāng)中，最主要的功能是可以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品參數(shù)化的設(shè)計(jì)。然而，無論是傳統(tǒng)的手繪制圖，還是隨后發(fā)展的二維繪圖，都實(shí)現(xiàn)不了這個(gè)功能。而當(dāng)三維CAD技術(shù)運(yùn)用后，可以將產(chǎn)品部件信息進(jìn)行效果改變，立體模式更加突出。在設(shè)計(jì)過程中，產(chǎn)品的零部件只要有一個(gè)發(fā)生變化，那么其他部門也會相應(yīng)發(fā)生改變。

　　1.2 促進(jìn)計(jì)算機(jī)輔助制造集成功能的實(shí)現(xiàn)

　　從設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)機(jī)器產(chǎn)品的過程中，可以通過三維技術(shù)實(shí)現(xiàn)機(jī)器產(chǎn)品的信息數(shù)字管理，達(dá)到集成化控制，確保產(chǎn)品的生產(chǎn)和設(shè)計(jì)的精度，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)支持的目的。在傳統(tǒng)的生產(chǎn)過程中，覆蓋了對數(shù)字控制模式的需求，避免了計(jì)算機(jī)輔助制造和加工生產(chǎn)數(shù)據(jù)的混合，并避免了管理混亂的問題。

　　1.3 有效促進(jìn)產(chǎn)品技術(shù)含量與質(zhì)量的提升

　　隨著技術(shù)的不斷深入應(yīng)用，機(jī)械設(shè)計(jì)所涉及的各個(gè)工作環(huán)節(jié)中所引入的技術(shù)含量越來越高，比如設(shè)計(jì)優(yōu)化、仿真設(shè)計(jì)、運(yùn)動(dòng)軌跡等。從傳統(tǒng)角度來看，生產(chǎn)本身就需要機(jī)械設(shè)計(jì)的技術(shù)支持，在此基礎(chǔ)上引入CAD技術(shù)，起到了明顯的促進(jìn)作用，形成了二者之間共同發(fā)展的良好趨勢。

　　1.4 簡化相關(guān)部件的裝配流程

　　當(dāng)前，CAD技術(shù)的應(yīng)用深度持續(xù)增加，專業(yè)的設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候，除了對機(jī)械外觀、性能等進(jìn)行嚴(yán)格設(shè)計(jì)以外，還可以通過CAD技術(shù)建立相應(yīng)模型，對機(jī)械的實(shí)操檢驗(yàn)部分進(jìn)行對應(yīng)的修改完善。在必要的情況下，還可以通過三維實(shí)體來設(shè)計(jì)驗(yàn)證，進(jìn)而在設(shè)計(jì)工作中，實(shí)現(xiàn)對機(jī)械零部件裝配流程的簡化與模擬運(yùn)轉(zhuǎn)，使得設(shè)計(jì)工作更加仿真，逼近實(shí)際情形。

　　1.5 零件設(shè)計(jì)更加方便直觀

　　在原有的機(jī)械設(shè)計(jì)形式當(dāng)中，需要由設(shè)計(jì)者通過手繪畫出對產(chǎn)品設(shè)計(jì)的構(gòu)想。但受各方因素的影響，也會出現(xiàn)設(shè)計(jì)者無法將原有三維立體構(gòu)思以繪畫方式進(jìn)行呈現(xiàn)的情況。而三維CAD技術(shù)能夠順利地解決這些問題，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)者構(gòu)思與產(chǎn)品模型制作間的完美對接。在裝配部件的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中，三維CAD技術(shù)可以清楚明了地顯示各個(gè)部分間的匹配狀態(tài)，極大地提升了各個(gè)裝配部件的精準(zhǔn)程度。完成產(chǎn)品設(shè)計(jì)后，通過三維CAD技術(shù)還可以進(jìn)行檢驗(yàn)和模擬，從而發(fā)現(xiàn)部件間存在的問題，迅速對其作出調(diào)整和更改，進(jìn)一步提升部件的規(guī)范程度。

　　2 CAD技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)中的發(fā)展趨勢

　　通過當(dāng)前機(jī)械設(shè)計(jì)行業(yè)的發(fā)展來看，在未來的趨勢主要有四個(gè)方向，分別是規(guī)范化、智能化、虛擬化、集成化。規(guī)范化是指對CAD技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行各個(gè)節(jié)點(diǎn)上標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一確定，以使各個(gè)廠家都尊重同一標(biāo)準(zhǔn)，使全社會機(jī)械產(chǎn)品的生產(chǎn)制造達(dá)到同步對接;智能化是指在設(shè)計(jì)過程中，融入更多智能因素，結(jié)合人工AI的技術(shù)支持，讓更多的機(jī)械產(chǎn)品能夠?qū)崿F(xiàn)人機(jī)融合的效果;虛擬化是指通過設(shè)計(jì)，使與機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、制造、維護(hù)、保養(yǎng)等各個(gè)環(huán)節(jié)上相關(guān)的問題，都能夠提前進(jìn)行模擬驗(yàn)證，以提高使用性能。

　　3 CAD技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)過程中的應(yīng)用

　　3.1 在機(jī)械建模中的應(yīng)用

　　從前文論述可以看出，三維CAD技術(shù)的應(yīng)用，可以使設(shè)計(jì)過程更加透明、更加逼真，基于這一優(yōu)勢，這一技術(shù)已經(jīng)被廣泛使用到機(jī)械設(shè)計(jì)的建模環(huán)節(jié)當(dāng)中，并可以劃分為表面、框架、立體等3種方式。在具體的設(shè)計(jì)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(jié)構(gòu)相對復(fù)雜的情況時(shí)，再加以布爾運(yùn)算進(jìn)行具體計(jì)算，分析結(jié)構(gòu)中的圖形，并重新排列，以便達(dá)到提高設(shè)計(jì)精度的效果。

　　3.2 在農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

　　當(dāng)前，我國農(nóng)業(yè)行業(yè)已經(jīng)廣泛采用了機(jī)械化作業(yè)，隨著機(jī)械功能的升級，三維技術(shù)也被廣泛運(yùn)用到了設(shè)計(jì)過程中。比如，收割機(jī)的設(shè)計(jì)以分離裝置為起點(diǎn)，結(jié)合三維技術(shù)，對其功能、具體要求進(jìn)行分析，同時(shí)考慮機(jī)械本身的參數(shù)要求，在此框架內(nèi)制定設(shè)計(jì)方案，建立設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫，實(shí)現(xiàn)信息共享，為設(shè)計(jì)與生產(chǎn)工作提供參考。

　　3.3 在機(jī)械CAE中的應(yīng)用

　　在機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)輔助工程中的應(yīng)用，可以隨時(shí)方便地調(diào)整機(jī)器產(chǎn)品的設(shè)計(jì)，并優(yōu)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)。同時(shí)，對相關(guān)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行比較分析，確定設(shè)計(jì)方案，對程序的重要性進(jìn)行正確的評價(jià)。CAD技術(shù)，在計(jì)算機(jī)輔助工程的應(yīng)用中，具有調(diào)整設(shè)計(jì)模型的作用，能夠有效地促進(jìn)后續(xù)設(shè)計(jì)和生產(chǎn)連接的穩(wěn)定秩序，具體的作用包括機(jī)械產(chǎn)品對的評價(jià)、對數(shù)據(jù)信息的分析、產(chǎn)品的質(zhì)量和使用強(qiáng)度的評價(jià)、建立模擬系統(tǒng)、機(jī)械產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的完備。也就是說，在計(jì)算機(jī)輔助工程中，可以使用三維技術(shù)，促進(jìn)這個(gè)系統(tǒng)內(nèi)的各功能的充分發(fā)揮。

　　3.4 模具CAD的集成制造

　　現(xiàn)階段國內(nèi)機(jī)械領(lǐng)域的生產(chǎn)形式正在逐步貼近于科技化，在這一發(fā)展背景下，CAM、CAD與CAE等設(shè)計(jì)制圖形式逐步轉(zhuǎn)變?yōu)榱藱C(jī)械設(shè)計(jì)領(lǐng)域發(fā)展的主流趨勢。在社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的當(dāng)前階段，模具CAD/CAM的激光快速成型技術(shù)已經(jīng)取得了非常普遍的運(yùn)用。通過對三維CAD技術(shù)的運(yùn)用，有效實(shí)現(xiàn)了仿真模擬、曲面造型等一系列功能的結(jié)合，同時(shí)也順利把三維繪圖、數(shù)控加工等功能融入進(jìn)了新的軟件體系當(dāng)中。有了系統(tǒng)的工程數(shù)據(jù)及平臺資料的輔助，必將極大地提高各類機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的使用效率，最終實(shí)現(xiàn)機(jī)械產(chǎn)品在質(zhì)量與性能方面的有效提升。

　　4 結(jié)束語

　　我國計(jì)算機(jī)技術(shù)目前已經(jīng)進(jìn)入到高速發(fā)展階段，機(jī)械工程設(shè)計(jì)過程中使用計(jì)算機(jī)技術(shù)已經(jīng)不足為奇，應(yīng)用CAD，極大地節(jié)省了機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)間，簡化了設(shè)計(jì)和生產(chǎn)過程，促進(jìn)了機(jī)械產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和性能的逐步提高，為制造業(yè)的發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)。然而，在機(jī)械設(shè)計(jì)中的實(shí)際應(yīng)用而言，還有許多細(xì)節(jié)需要改進(jìn)。因此，相關(guān)人員需要加強(qiáng)實(shí)踐，機(jī)械工程設(shè)計(jì)人員要掌握CAD技術(shù)操作方法，掌握技術(shù)精髓，促進(jìn)機(jī)械工程設(shè)計(jì)的快速發(fā)展。提高CAD技術(shù)在實(shí)踐工作中的應(yīng)用效果，為我國的現(xiàn)代化建設(shè)事業(yè)添磚加瓦。

　　參考文獻(xiàn)

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