CAD技術(shù)在機(jī)械工程設(shè)計(jì)的應(yīng)用探索

潘曉慶

摘 要：隨著我國經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展和科技的進(jìn)步，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)也得到了進(jìn)步和完善，逐步替代傳統(tǒng)的機(jī)械工程設(shè)計(jì)方法，在工程設(shè)計(jì)領(lǐng)域中不斷深入發(fā)展，對(duì)工程設(shè)計(jì)的重大突破和發(fā)展起到了重要的作用。為了使CAD技術(shù)能夠在機(jī)械工程設(shè)計(jì)中起到更大的作用，要求設(shè)計(jì)人員熟練掌握CAD技術(shù)，不斷改進(jìn)完善CAD技術(shù)在工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。本研究主要介紹了CAD技術(shù)在工程設(shè)計(jì)提升到全新水平方面所發(fā)揮的作用，對(duì)CAD技術(shù)的基本組成及其發(fā)展做出相應(yīng)的介紹，并對(duì)CAD技術(shù)的在工程設(shè)計(jì)上的應(yīng)用做深度的研究，讓CAD技術(shù)發(fā)揮更大的作用，促進(jìn)CAD技術(shù)的發(fā)展和深化。

關(guān)鍵詞：CAD技術(shù)；機(jī)械工程設(shè)計(jì)；應(yīng)用探索

通過長(zhǎng)時(shí)間的實(shí)踐，CAD技術(shù)在機(jī)械工程設(shè)計(jì)中發(fā)揮的作用得到了越來越大的體現(xiàn)，它能夠提高工程設(shè)計(jì)效率和精確度、操作方便容易掌握、便于管理和儲(chǔ)存，眾多的優(yōu)點(diǎn)使CAD技術(shù)在機(jī)械工程設(shè)計(jì)中占據(jù)非常重要的地位，已經(jīng)成為不可或缺的一項(xiàng)技術(shù)。CAD技術(shù)在機(jī)械制造、工程建筑、零件加工、航空航天等重要工業(yè)領(lǐng)域方面得到了廣泛的應(yīng)用，為這些領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)展和經(jīng)濟(jì)的進(jìn)步帶來了巨大的進(jìn)步，有利于減少設(shè)計(jì)人員的工作難度，提高設(shè)計(jì)人員的創(chuàng)新思維，提高創(chuàng)造能力。要繼續(xù)CAD技術(shù)的發(fā)展，擴(kuò)大在各領(lǐng)域范圍中的應(yīng)用水平，改變傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)模式，為機(jī)械工程設(shè)計(jì)領(lǐng)域注入新動(dòng)力，采用新方法、新技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，促進(jìn)我國國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和科學(xué)科技的進(jìn)步。

1 CAD技術(shù)的基本組成和發(fā)展概況

1.1 CAD技術(shù)的概念和組成

CAD，即計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，它是利用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)計(jì)算和圖形處理技術(shù)，根據(jù)設(shè)計(jì)者的設(shè)計(jì)創(chuàng)造對(duì)工程進(jìn)行設(shè)計(jì)和分析，來完成要實(shí)現(xiàn)的目的和得到要設(shè)計(jì)的成果，是一門新興的、與計(jì)算機(jī)和工程設(shè)計(jì)技術(shù)相結(jié)合的、能提高工作效率和精準(zhǔn)度的學(xué)科。CAD技術(shù)由硬件部分和軟件部分組成，硬件系統(tǒng)是支持CAD發(fā)揮功用進(jìn)行運(yùn)作的物質(zhì)支持，CAD技術(shù)的運(yùn)用建立在硬件系統(tǒng)之上。軟件系統(tǒng)則是CAD技術(shù)的核心，它決定了CAD技術(shù)所具有的功能，軟件部分越完善先進(jìn)，CAD能夠發(fā)揮的功用就更加強(qiáng)大。CAD技術(shù)能夠以計(jì)算機(jī)圖形處理能力、產(chǎn)品造型技術(shù)、參數(shù)設(shè)計(jì)原理等為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、管理一體化。同時(shí)CAD能將復(fù)雜的問題較簡(jiǎn)便的呈現(xiàn)出來，一些模糊的問題能夠通過圖示的分析研究做到可視化，從而減少問題的困難度，便于更好的理解，不僅能夠解決問題，還能大大節(jié)省實(shí)驗(yàn)步驟和時(shí)間，提高經(jīng)濟(jì)效益，對(duì)試驗(yàn)過程進(jìn)行良好的控制。CAD繪圖不同于傳統(tǒng)的繪圖方式，用CAD繪圖更快捷，繪畫結(jié)果更準(zhǔn)確，能夠進(jìn)行剖面填充、尺寸標(biāo)注、圖像編輯、調(diào)用圖塊等用途，功能十分強(qiáng)大。CAD技術(shù)能夠滿足現(xiàn)今社會(huì)，快速發(fā)展的科學(xué)技術(shù)對(duì)高科技產(chǎn)品提出的高要求，能夠?qū)崿F(xiàn)產(chǎn)品的高質(zhì)量和高效率，達(dá)到快速更新?lián)Q代的要求，在應(yīng)用領(lǐng)域中得到不斷的推廣和產(chǎn)生新的延伸與分支。

1.2 CAD技術(shù)的特點(diǎn)

在CAD技術(shù)出現(xiàn)以前，機(jī)械工程設(shè)計(jì)方法局限在傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法上，機(jī)械設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展和完善十分緩慢，傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法對(duì)設(shè)計(jì)人員技術(shù)要求較高，需要具有豐富的經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合靜態(tài)分析和近似計(jì)算的方法，設(shè)計(jì)過程中，不可避免的會(huì)出現(xiàn)誤差，設(shè)計(jì)進(jìn)程緩慢，設(shè)計(jì)結(jié)果也差強(qiáng)人意，不利于機(jī)械工程設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展，使企業(yè)難以在激烈的競(jìng)爭(zhēng)中脫穎而出。CAD技術(shù)的出現(xiàn)，提高了設(shè)計(jì)效率，解放了設(shè)計(jì)人員勞動(dòng)力，可以方便快捷的實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)者創(chuàng)造性思維和設(shè)計(jì)結(jié)果的輕松轉(zhuǎn)換，大大發(fā)揮了設(shè)計(jì)人員的創(chuàng)新思維，降低了設(shè)計(jì)工作強(qiáng)度，能夠?qū)?fù)雜的設(shè)計(jì)分析過程簡(jiǎn)單化，利用計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的計(jì)算能力完成任務(wù)。CAD技術(shù)適應(yīng)能力強(qiáng)，應(yīng)用范圍廣泛，在不斷的發(fā)展和完善過程中，應(yīng)用范圍也在不再擴(kuò)大。發(fā)展到現(xiàn)在，CAD技術(shù)的內(nèi)容得到了不斷地豐富和更新，功能不斷強(qiáng)化，為了適應(yīng)廣大用戶的使用需求，未來CAD技術(shù)必然會(huì)向著標(biāo)準(zhǔn)化、集成化和智能化的方向發(fā)展。CAD技術(shù)對(duì)其他很多軟件不具有兼容性，只適用于特定區(qū)域和一定數(shù)量的用戶人群，這種限制對(duì)行業(yè)內(nèi)部間的相互學(xué)習(xí)發(fā)展帶來了極大的障礙，要對(duì)數(shù)據(jù)模型標(biāo)準(zhǔn)化，提高CAD技術(shù)的適用能力，促進(jìn)行業(yè)內(nèi)的自由交流，從而有利于機(jī)械工程設(shè)計(jì)行業(yè)的蓬勃發(fā)展。CAD技術(shù)更加智能化，能夠從更多方面將設(shè)計(jì)人員從傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法中解脫出來，使設(shè)計(jì)人員能夠自由發(fā)散思維，促進(jìn)技術(shù)產(chǎn)品的創(chuàng)新和發(fā)展。

1.3 CAD技術(shù)在機(jī)械工程設(shè)計(jì)中發(fā)揮的作用

CAD技術(shù)在我國的機(jī)械制造行業(yè)建設(shè)中起著重要的作用，作為一項(xiàng)新興的計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)技術(shù)，在我國的設(shè)計(jì)行業(yè)中得到了充分的使用，促進(jìn)了我國機(jī)械制造行業(yè)的建設(shè)和發(fā)展。建模是機(jī)械工程設(shè)計(jì)中的核心內(nèi)容，在CAD技術(shù)中的機(jī)械建模功能能夠建立線框模型、表面模型和實(shí)體模型，這三種常見的三維建模相較于傳統(tǒng)的二維建模體系具有更加直觀、立體的將模型展示出來，能夠?qū)崿F(xiàn)參數(shù)化變量化。尤其在繪制復(fù)雜的零件模型時(shí)，CAD技術(shù)的建模功能給機(jī)械工程設(shè)計(jì)人員提供了一個(gè)簡(jiǎn)便、解放思維能力的平臺(tái)，能夠輕松的將復(fù)雜的模型快捷靈活的建立起來。在CAD技術(shù)的應(yīng)用情況下，零件的設(shè)計(jì)變得更加靈活、真實(shí)，能夠更好的滿足運(yùn)用中實(shí)現(xiàn)的功能。CAD技術(shù)能夠降低傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法所帶來的誤差，降低設(shè)計(jì)時(shí)的操作難度，減少設(shè)計(jì)所需的時(shí)間，也極大的提高了零部件設(shè)計(jì)的成功率，給我國帶來了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。

2 CAD在機(jī)械工程設(shè)計(jì)方面的應(yīng)用

2.1 簡(jiǎn)化繪制裝配零件圖的程序

CAD技術(shù)在機(jī)械工程設(shè)計(jì)中最基礎(chǔ)的功能就是進(jìn)行計(jì)算機(jī)輔助繪圖，相對(duì)于傳統(tǒng)的由設(shè)計(jì)人員手工進(jìn)行繪圖，不僅容易產(chǎn)生誤差，不直觀、不準(zhǔn)確，也延長(zhǎng)了工程設(shè)計(jì)的工作周期，CAD制圖則改進(jìn)了這些缺點(diǎn)，通過常見的三種三維建模方式，不僅可以高精度的將設(shè)計(jì)人員要設(shè)計(jì)的零件圖繪制出來，而且可以通過連接打印機(jī)直接打印投入生產(chǎn)，極大的縮短了工作時(shí)長(zhǎng)，簡(jiǎn)化了繪制裝配零件圖的程序，能夠提供每一個(gè)零部件的實(shí)際位置，實(shí)現(xiàn)零部件的精確裝配，提高了機(jī)械工程設(shè)計(jì)的繪圖質(zhì)量和效率。

2.2 CAD提高設(shè)計(jì)精確度，提高設(shè)計(jì)質(zhì)量

CAD技術(shù)利用其強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)計(jì)算能力和圖形處理技術(shù)，從根本上改變了機(jī)械零件設(shè)計(jì)的質(zhì)量，提高了零部件制造時(shí)的成功率，與傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)理念有著質(zhì)的飛躍，提高了零件設(shè)計(jì)的質(zhì)量。由于CAD技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代機(jī)械零件的生產(chǎn)，是模型和零件在很大程度上能夠統(tǒng)一，從而極大程度上保證了機(jī)械設(shè)計(jì)產(chǎn)品的質(zhì)量。CAD技術(shù)先進(jìn)與傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)方法還體現(xiàn)在解放了設(shè)計(jì)人員的創(chuàng)新思維。傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)方法注重的是實(shí)踐能力，這就限制了人們的創(chuàng)新思維，很多有創(chuàng)新性的想法無法得到技術(shù)支持和實(shí)現(xiàn)，而CAD技術(shù)的運(yùn)用，可以輕松的將設(shè)計(jì)人員的具有新意、創(chuàng)造性的產(chǎn)品以立體直觀的形式展現(xiàn)出來，這就有助于設(shè)計(jì)人員找出零件設(shè)計(jì)不足和缺陷的地方，及時(shí)做出改正，提高零件制造的成功率。

2.3 促進(jìn)CAD/CAM模具制造

CAD技術(shù)的不斷發(fā)展，使得機(jī)械產(chǎn)品的制造生產(chǎn)過程更加集中化，將普通的機(jī)床逐步轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)控機(jī)床，機(jī)械設(shè)計(jì)技術(shù)逐步趨向于信息化。CAD/CAM集成技術(shù)為零件設(shè)計(jì)和實(shí)際生產(chǎn)過程中提供了橋梁，可以避免傳統(tǒng)的操作方式中操作混亂、繁瑣的缺點(diǎn)，能夠?qū)崿F(xiàn)模型的數(shù)字化、集成化。

3 結(jié)語

二十一世紀(jì)，經(jīng)濟(jì)在發(fā)展，科技在進(jìn)步。信息化、自動(dòng)化、智能化已成為世界發(fā)展的主要趨勢(shì)，CAD技術(shù)的產(chǎn)生和發(fā)展就是順應(yīng)這種趨勢(shì)的產(chǎn)物，在機(jī)械工程設(shè)計(jì)方面起到了十分重要的作用。要提高我國的制造業(yè)發(fā)展水平，充分掌握和運(yùn)用CAD技術(shù)進(jìn)行機(jī)械的制造是必要的過程，在此過程中，也要培養(yǎng)設(shè)計(jì)人員的創(chuàng)新能力，樹立創(chuàng)新意識(shí)，這將成為提高我國在機(jī)械制造行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力的制勝武器。

參考文獻(xiàn)

[1]張夕琴.CAD/CAE技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].裝備制造技術(shù)，2012（4）.

[2]晉民杰.礦井提升機(jī)的設(shè)計(jì)理論及CAD系統(tǒng)研究[D].太原理工大學(xué)，2010.

[3]端木鍍洋.淺析現(xiàn)代制圖技術(shù)下CAD的發(fā)展與應(yīng)用前景[J].網(wǎng)絡(luò)導(dǎo)報(bào)·在線教育，2011（3）：48.