淺談機(jī)械工程設(shè)計(jì)中CAD技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用

劉鳳霞

摘 要：隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)的不斷發(fā)展以及當(dāng)今時(shí)代機(jī)械工程的廣泛應(yīng)用，機(jī)械工程在其設(shè)計(jì)過(guò)程中逐漸和CAD技術(shù)相互結(jié)合并在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中展開(kāi)了具體而持久的研究，同時(shí)CAD技術(shù)的精準(zhǔn)程度和便利性極大地提升了機(jī)械工程設(shè)計(jì)的精度和設(shè)計(jì)工程師的設(shè)計(jì)效率，促進(jìn)了機(jī)械工程設(shè)計(jì)的發(fā)展。本文以CAD技術(shù)的使用對(duì)機(jī)械工程設(shè)計(jì)效率影響為主線，開(kāi)展對(duì)CAD技術(shù)發(fā)展過(guò)程以及其在機(jī)械設(shè)計(jì)方面應(yīng)用的介紹，通過(guò)對(duì)CAD技術(shù)在機(jī)械工程設(shè)計(jì)中的實(shí)際運(yùn)用現(xiàn)狀的描寫，使得CAD技術(shù)在機(jī)械工程設(shè)計(jì)領(lǐng)域得以更好的運(yùn)用。

關(guān)鍵詞：機(jī)械工程設(shè)計(jì);CAD技術(shù);實(shí)際應(yīng)用

作為計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)而存在的CAD 技術(shù)，其使用者大多是設(shè)計(jì)工程師，通過(guò)對(duì)計(jì)算機(jī)相關(guān)軟件的利用，如CAD等相關(guān)的設(shè)計(jì)輔助軟件的使用，來(lái)對(duì)設(shè)計(jì)工程師所要設(shè)計(jì)的東西進(jìn)行計(jì)算和比較分析，而利用這些輔助設(shè)計(jì)軟件制作出想要設(shè)計(jì)的效果，并通過(guò)復(fù)制修改和對(duì)比，結(jié)合實(shí)際進(jìn)行多方位的考慮，形成幾個(gè)不同的設(shè)計(jì)圖，從而在多個(gè)設(shè)計(jì)圖中選出更好的工程設(shè)計(jì)方案。利用CAD技術(shù)進(jìn)行工程設(shè)計(jì)的繪圖，是CAD軟件和技術(shù)在工程設(shè)計(jì)領(lǐng)域的主要應(yīng)用方向。

1.CAD技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

1.1提升了機(jī)械設(shè)計(jì)產(chǎn)品的質(zhì)量

隨著現(xiàn)代電腦配置和機(jī)械工程設(shè)計(jì)圖紙要求的不斷提高，CAD軟件技術(shù)在發(fā)展的過(guò)程中逐漸的升級(jí)與優(yōu)化，相較于以前手工繪圖來(lái)說(shuō)，利用CAD技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)更為高效。而隨著CAD軟件技術(shù)在機(jī)械工程設(shè)計(jì)領(lǐng)域不斷深入，利用CAD軟件技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)生產(chǎn)出來(lái)的機(jī)械零件產(chǎn)品質(zhì)量相較于以前來(lái)說(shuō)有著較大的提高。想要得到高質(zhì)量的機(jī)械設(shè)備和產(chǎn)品，同樣需要高質(zhì)量和高精度的機(jī)械零件。利用CAD 軟件技術(shù)進(jìn)行高精度的機(jī)械工程設(shè)計(jì)，得到精度更高的設(shè)計(jì)圖紙，對(duì)于降低設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的偏差有著極大的意義。降低設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的偏差，有利于生產(chǎn)出更高質(zhì)量的機(jī)械零件，從而制造出更高精度的工程機(jī)械產(chǎn)品，對(duì)于提升機(jī)械產(chǎn)品的質(zhì)量有著較為深遠(yuǎn)的意義。

1.2 促進(jìn)了機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)理念和更新速度

隨著機(jī)械工程對(duì)圖紙精度的要求越來(lái)越高，依靠人工進(jìn)行制作相關(guān)的設(shè)計(jì)圖紙的局限性越來(lái)越大，而利用計(jì)算機(jī)輔助相關(guān)設(shè)計(jì)和生產(chǎn)，能夠使得機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)變得更為精準(zhǔn)和科學(xué)。CAD 技術(shù)在工程設(shè)計(jì)方面的使用極大提高了機(jī)械工程的設(shè)計(jì)效率，突破了以前的繪圖限制，促進(jìn)了機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)理念和更新速度。

1.3 CAD技術(shù)縮短了設(shè)計(jì)時(shí)間

CAD技術(shù)在機(jī)械工程設(shè)計(jì)領(lǐng)域的運(yùn)用使得工程設(shè)計(jì)圖紙具有科學(xué)合理性，而高精度的工程設(shè)計(jì)圖紙也保證了機(jī)械零件的精度，確保了機(jī)械零件間的匹配問(wèn)題，在避免了問(wèn)題的同時(shí)也大大縮短了設(shè)計(jì)時(shí)間。

2.CAD技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)行業(yè)中的應(yīng)用

2.1繪圖流程的使用

繪圖處理技術(shù)是現(xiàn)代機(jī)械工程設(shè)計(jì)領(lǐng)域中十分重要的技術(shù)手段，CAD繪圖處理技術(shù)是現(xiàn)代機(jī)械工程設(shè)計(jì)和相關(guān)制造行業(yè)中最為常用的一種繪圖處理技術(shù)。隨著CAD繪圖處理技術(shù)的不斷發(fā)展，其已經(jīng)具備了非常強(qiáng)大的機(jī)械工程設(shè)計(jì)繪圖處理功能，機(jī)械工程設(shè)計(jì)師可以充分利用其在機(jī)械工程設(shè)計(jì)領(lǐng)域中強(qiáng)大的繪圖處理功能來(lái)實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)的手工繪畫無(wú)法實(shí)現(xiàn)的機(jī)械設(shè)計(jì)理念和技術(shù)要求。機(jī)械工程的設(shè)計(jì)和制造人員在進(jìn)行機(jī)械工程設(shè)計(jì)繪圖時(shí)，可以通過(guò)對(duì)CAD技術(shù)的充分利用來(lái)輔助繪圖設(shè)計(jì)，而這種功能能幫助機(jī)械工程設(shè)計(jì)師設(shè)計(jì)出意料之外的藝術(shù)作品。計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件中的CAD輔助技術(shù)主要是指利用計(jì)算機(jī)上的CAD軟件進(jìn)行輔助繪圖，通過(guò)對(duì)軟件以及插件的使用，最終將機(jī)械產(chǎn)品所需要的輔助零件的尺寸及其繪圖規(guī)格和尺寸準(zhǔn)確直接地顯示在繪制的圖紙上。用CAD技術(shù)輔助繪制機(jī)械工程的相關(guān)產(chǎn)品設(shè)計(jì)圖基本上沒(méi)有可能出現(xiàn)機(jī)械產(chǎn)品零件的尺寸不符合規(guī)范的異常情況。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步和發(fā)展，CAD的技術(shù)也在不斷的發(fā)展，利用CAD 技術(shù)繪制機(jī)械工程相關(guān)的設(shè)計(jì)圖紙也會(huì)更加精確，繪制過(guò)程也更加簡(jiǎn)單。而CAD技術(shù)的不斷優(yōu)化極大地促進(jìn)了現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)行業(yè)的發(fā)展和進(jìn)步，促使著現(xiàn)代機(jī)械工程設(shè)計(jì)的優(yōu)化更新。

2.2機(jī)械建模的運(yùn)用

一般來(lái)說(shuō)，機(jī)械設(shè)計(jì)工程師都會(huì)在產(chǎn)品制造前對(duì)新設(shè)計(jì)的各種機(jī)械產(chǎn)品零部件進(jìn)行機(jī)械線建模，并在機(jī)械線開(kāi)始生產(chǎn)的過(guò)程中通過(guò)利用機(jī)械線建模的方法來(lái)分析和檢查新設(shè)計(jì)出的機(jī)械產(chǎn)品的實(shí)際生產(chǎn)情況，并對(duì)生產(chǎn)出的機(jī)械產(chǎn)品外觀、尺寸和物化性質(zhì)等進(jìn)行嚴(yán)格的檢查，以確保新設(shè)計(jì)生產(chǎn)出的機(jī)械產(chǎn)品的能夠充分滿足用戶對(duì)零件的要求和實(shí)際的使用需求。CAD技術(shù)中機(jī)械線框的三維造型和機(jī)械設(shè)計(jì)的最終實(shí)體造型是機(jī)械工程設(shè)計(jì)中兩種重要的造型方法，這兩種造型主要是利于設(shè)計(jì)者對(duì)設(shè)計(jì)出的產(chǎn)品進(jìn)行觀察以及對(duì)設(shè)計(jì)出的機(jī)械產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝進(jìn)行推斷。在機(jī)械工程相關(guān)產(chǎn)品的實(shí)際生產(chǎn)中，需要通過(guò)建模來(lái)生成理想的機(jī)械工程產(chǎn)品的模型，以便于得到精確、科學(xué)的數(shù)據(jù)來(lái)對(duì)設(shè)計(jì)出的機(jī)械工程產(chǎn)品的相關(guān)理化性質(zhì)進(jìn)行研究。一般情況下，如果機(jī)械制造業(yè)在設(shè)計(jì)生產(chǎn)過(guò)程中沒(méi)有準(zhǔn)確地對(duì)機(jī)械工程模型的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行收集分析和設(shè)計(jì)修改，容易出現(xiàn)較多的問(wèn)題，從而影響了機(jī)械工程下一階段的工作的開(kāi)展。例如，抗壓能力不足，理化性質(zhì)差，韌性不足等較為常見(jiàn)的諸多問(wèn)題。為了充分利用現(xiàn)有機(jī)械工程相關(guān)的設(shè)計(jì)模型，機(jī)械設(shè)計(jì)工程師和相關(guān)人員應(yīng)當(dāng)在設(shè)計(jì)生產(chǎn)的過(guò)程中盡量避免出現(xiàn)錯(cuò)誤的設(shè)計(jì)參數(shù)而導(dǎo)致機(jī)械設(shè)計(jì)不滿足要求的情況。

通過(guò)對(duì)先進(jìn)的CAD建模技術(shù)的使用，機(jī)械工程設(shè)計(jì)師所設(shè)計(jì)的部件可以在CAD軟件中來(lái)進(jìn)行建模，而通過(guò)在CAD軟件中創(chuàng)建機(jī)械工程的設(shè)計(jì)模型，可以在較大程度上避免因機(jī)械工程師所設(shè)計(jì)的機(jī)械產(chǎn)品與實(shí)際的情況完全不符或者存在著部分差異所造成的機(jī)械設(shè)計(jì)重構(gòu)問(wèn)題，在提高機(jī)械工程設(shè)計(jì)師的設(shè)計(jì)質(zhì)量和工作效率的同時(shí)，還極大地減少了機(jī)械設(shè)計(jì)所需要的時(shí)間，提升了設(shè)計(jì)效率。

2.3對(duì)于機(jī)械設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化

通過(guò)對(duì)CAD技術(shù)在機(jī)械工程設(shè)計(jì)方面的利用，不僅可以很方便地實(shí)現(xiàn)機(jī)械工程相關(guān)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的繪圖和建模，還可以在生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)的零件進(jìn)行機(jī)械結(jié)構(gòu)的優(yōu)化和機(jī)械力學(xué)的分析，使得機(jī)械工程設(shè)計(jì)相關(guān)的產(chǎn)品能夠更好地滿足實(shí)際的需要，促使機(jī)械設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的不斷優(yōu)化升級(jí)。CAD技術(shù)在機(jī)械工程設(shè)計(jì)領(lǐng)域的運(yùn)用主要是利用CAD技術(shù)完成建模后，對(duì)設(shè)計(jì)中建立的機(jī)械設(shè)計(jì)模型零件進(jìn)行機(jī)械力學(xué)的分析和試驗(yàn)，根據(jù)分析和試驗(yàn)的結(jié)果對(duì)設(shè)計(jì)零件的結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，從而有效保證機(jī)械設(shè)計(jì)工程師所設(shè)計(jì)的機(jī)械產(chǎn)品的最終性能和質(zhì)量，在提高機(jī)械工程設(shè)計(jì)師設(shè)計(jì)有效性的同時(shí)，還提高了其工作效率。CAD技術(shù)在現(xiàn)代機(jī)械工程設(shè)計(jì)領(lǐng)域中的另一個(gè)重要的優(yōu)勢(shì)就是通過(guò)對(duì)CAD相關(guān)軟件和插件的利用，可以檢測(cè)和繪制分析每一個(gè)設(shè)計(jì)者的整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程圖紙，通過(guò)對(duì)整個(gè)設(shè)計(jì)圖紙制作過(guò)程中穩(wěn)定性和缺陷的分析，結(jié)合實(shí)際情況及要求對(duì)整個(gè)的設(shè)計(jì)過(guò)程圖紙的可行性進(jìn)行評(píng)價(jià)。CAD技術(shù)的使用有利于對(duì)設(shè)計(jì)人員的工程設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行分析，然后通過(guò)對(duì)其進(jìn)行建模、評(píng)價(jià)和優(yōu)化，從而保證了機(jī)械工程在制造過(guò)程中的可行性，這一作用能夠有效地保障機(jī)械工程設(shè)計(jì)過(guò)程中不至于出現(xiàn)各種錯(cuò)誤，以此來(lái)提升設(shè)計(jì)效率與質(zhì)量。

結(jié)語(yǔ)

隨著CAD 技術(shù)相關(guān)軟件和插件的優(yōu)化升級(jí)，其在機(jī)械設(shè)計(jì)領(lǐng)域的應(yīng)用范圍也在不斷地?cái)U(kuò)大，已經(jīng)在當(dāng)代自動(dòng)化生產(chǎn)結(jié)構(gòu)體系中成為不可或缺的重要組成部分。機(jī)械工程設(shè)計(jì)領(lǐng)域?qū)τ贑AD 技術(shù)的運(yùn)用，有效地提高了機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造效率，并在極大程度上減小了實(shí)際生產(chǎn)的誤差，在提高產(chǎn)品精度的同時(shí)，提升了機(jī)械零件的生產(chǎn)質(zhì)量，而機(jī)械零件質(zhì)量的提升，有助于機(jī)械產(chǎn)品質(zhì)量的提升，進(jìn)而使得機(jī)械工程設(shè)計(jì)核心競(jìng)爭(zhēng)力得到有效提升。

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（作者單位：山東唐明環(huán)?？萍加邢薰?，山東 泰安 271200）