淺析CAD 技術(shù)在機(jī)械工程設(shè)計(jì)中的發(fā)展與應(yīng)用

姚映涵

（山西經(jīng)濟(jì)管理干部學(xué)院，山西 太原 030000）

毋庸置疑，機(jī)械制造業(yè)中最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)就是機(jī)械工程設(shè)計(jì)，由于采用了CAD 技術(shù)，所以設(shè)計(jì)質(zhì)量高，能夠進(jìn)行獨(dú)特的分析、計(jì)算，有效促進(jìn)了機(jī)械工程設(shè)計(jì)以及整個(gè)機(jī)械制造行業(yè)的發(fā)展。 當(dāng)然該軟件的使用范圍非常廣，也說(shuō)明了其功能較為強(qiáng)大，是一種較為出色的設(shè)計(jì)軟件，可以彌補(bǔ)機(jī)械工程設(shè)計(jì)中的不足， 未來(lái)CAD 技術(shù)會(huì)得到更加廣泛的應(yīng)用，也為機(jī)械工程設(shè)計(jì)發(fā)展提供有利幫助。

1 CAD 技術(shù)概述

CAD 其實(shí)是一款輔助設(shè)計(jì)軟件， 主要功能以二維和三維繪圖為主，并且還具備其他較為優(yōu)秀的功能，所以受到了廣泛應(yīng)用。 作為一款優(yōu)秀的制圖軟件，CAD 需要在計(jì)算機(jī)上運(yùn)行，并用于機(jī)械工程設(shè)計(jì)，可以有效提高繪圖質(zhì)量，不過(guò)需要注意的是CAD 的運(yùn)行，要求計(jì)算機(jī)配置專業(yè)的圖形處理器，這樣才能充分發(fā)揮出其眾多功能。 機(jī)械工程設(shè)計(jì)是相對(duì)復(fù)雜的工作， 不僅需要進(jìn)行大量的分析與計(jì)算，還要設(shè)計(jì)出最符合需求的方案，但傳統(tǒng)機(jī)械工程設(shè)計(jì)對(duì)該類型的軟件應(yīng)用不夠廣泛， 設(shè)計(jì)過(guò)程中容易出現(xiàn)數(shù)據(jù)以及圖形的丟失。在應(yīng)用CAD 技術(shù)后，設(shè)計(jì)工作可以在計(jì)算機(jī)上完成，并且數(shù)據(jù)更為精準(zhǔn)，保證圖形方案符合相關(guān)要求，這樣就能設(shè)計(jì)出最適合的方案[1]。 CAD 的優(yōu)勢(shì)就在于功能強(qiáng)大，但其操作有較為便捷，讓設(shè)計(jì)人員的工作變得更為簡(jiǎn)單，從當(dāng)下的情況來(lái)看，CAD 在機(jī)械工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用將會(huì)成為主流趨勢(shì)， 也可以為機(jī)械制造行業(yè)的發(fā)展，提供較為有利的幫助。

2 CAD 技術(shù)在機(jī)械工程設(shè)計(jì)中的發(fā)展分析

2.1 CAD 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化

如果與同類型的軟件相比，CAD 確實(shí)具有明顯的優(yōu)勢(shì)，包括使用便捷、精準(zhǔn)度高等，所以才在機(jī)械工程設(shè)計(jì)中廣泛應(yīng)用，也受到眾多設(shè)計(jì)人員的認(rèn)可。 不過(guò)在使用過(guò)程中需要注意，計(jì)算機(jī)硬件必須達(dá)到一定要求，否則會(huì)影響使用效率，無(wú)法按照標(biāo)準(zhǔn)化流程進(jìn)行設(shè)計(jì)，導(dǎo)致CAD 不能發(fā)揮出相應(yīng)作用， 甚至在機(jī)械零件制造生產(chǎn)過(guò)程中無(wú)法使用。 因此CAD 技術(shù)的數(shù)據(jù)模型， 必須進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)，促使機(jī)械工程設(shè)計(jì)能夠有效完善，在當(dāng)下的機(jī)械設(shè)計(jì)領(lǐng)域中， CAD 也正在建立標(biāo)準(zhǔn)化體系，從而為整個(gè)行業(yè)的發(fā)展提供幫助，當(dāng)然也要優(yōu)化計(jì)算機(jī)硬件，這樣才能優(yōu)化CAD 與計(jì)算機(jī)的兼容問題[2]。

2.2 CAD 技術(shù)智能化

隨著科技不斷的發(fā)展，CAD 技術(shù)也逐漸具備智能化的優(yōu)勢(shì)，在工程機(jī)械設(shè)計(jì)過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員只要輸入相應(yīng)的數(shù)據(jù)，系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)生成模型，提高了設(shè)計(jì)效率，為設(shè)計(jì)人員減少更多精力投入，可以花費(fèi)更多時(shí)間去研究機(jī)械工程設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化。 不過(guò)為了促使設(shè)計(jì)人員擴(kuò)展思維，在整個(gè)模型設(shè)計(jì)的環(huán)節(jié)當(dāng)中，必須針對(duì)設(shè)計(jì)的內(nèi)在聯(lián)系進(jìn)行有利分析，不能過(guò)分注重設(shè)計(jì)之間的內(nèi)在聯(lián)系。 智能化的CAD技術(shù)，確實(shí)可以提高整個(gè)設(shè)計(jì)效率與質(zhì)量，尤其是借助模型可以優(yōu)化設(shè)計(jì)內(nèi)容，加入更多其他元素，促使機(jī)械設(shè)計(jì)得到有效的創(chuàng)新[3]。

2.3 CAD 技術(shù)網(wǎng)絡(luò)化

在當(dāng)下這個(gè)互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代背景下，CAD 技術(shù)自然也要向著網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展， 尤其在該軟件應(yīng)用愈發(fā)廣泛的情況下，必須順應(yīng)時(shí)代的發(fā)展，豐富其自身的功能，這樣才能滿足各個(gè)行業(yè)以及領(lǐng)域的使用需求。 近些年電子商務(wù)發(fā)展迅速，CAD 也在實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展目標(biāo)， 不僅具有遠(yuǎn)程交流的功能，也能通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)圖紙傳遞，這樣企業(yè)之間就能通過(guò)網(wǎng)絡(luò)，針對(duì)圖紙?jiān)O(shè)計(jì)進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析，有效提高了工作效率，并大幅度降低成本，為機(jī)械工程設(shè)計(jì)的發(fā)展做出貢獻(xiàn)[4]。

2.4 CAD 技術(shù)功能創(chuàng)新發(fā)展

為了滿足機(jī)械工程設(shè)計(jì)需求， 促進(jìn)該行業(yè)的發(fā)展，CAD 技術(shù)進(jìn)行進(jìn)一步創(chuàng)新， 尤其在功能上體現(xiàn)的最為明顯，比如自動(dòng)涂層、分點(diǎn)捕捉、圖塊斷線等，還有其他比較實(shí)用的功能，可以有效解決以往設(shè)計(jì)中的問題，促使設(shè)計(jì)效率與操作效率得到提高。 機(jī)械工程設(shè)計(jì)圖紙，必須要保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，所以對(duì)該方面擁有較高的要求，CAD 基于二維圖紙的協(xié)同設(shè)計(jì)功能， 可以實(shí)現(xiàn)多人專業(yè)協(xié)同繪圖，所以設(shè)計(jì)的精準(zhǔn)度更高，還能進(jìn)行圖紙版本管理等一些其他較為重要的功能， 盡量提高圖紙?jiān)O(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性，以此來(lái)滿足機(jī)械工程的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。

3 CAD 技術(shù)在機(jī)械工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用分析

3.1 CAD 技術(shù)在機(jī)械工程建模中的應(yīng)用

在機(jī)械工程設(shè)計(jì)當(dāng)中，建模是非常關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，可以針對(duì)機(jī)械產(chǎn)品進(jìn)行檢驗(yàn)， 以此來(lái)判斷是否符合國(guó)家的標(biāo)準(zhǔn)要求，大部分情況下建模分為三個(gè)種類，比如常見的線框、表面以及實(shí)體等。 隨著CAD 技術(shù)的廣泛應(yīng)用，機(jī)械建模過(guò)程中可以有效減少操作人員的工作量， 并且大幅度提高繪圖效率，由于傳統(tǒng)建模必須要先畫圖紙，再根據(jù)搜集的數(shù)據(jù)確定設(shè)計(jì)方案與參數(shù)， 在繪圖過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)較多的變化，從而影響整體設(shè)計(jì)內(nèi)容。 CAD 技術(shù)可以自動(dòng)進(jìn)行建模，并分析用戶的需求，包括產(chǎn)品的功能、尺寸以及規(guī)格等等，通過(guò)計(jì)算比例和參數(shù)建立虛擬模型，可以更加快速的展現(xiàn)出產(chǎn)品性能，誤差相對(duì)較少[5]。

3.2 CAD 技術(shù)在機(jī)械工程繪圖中的應(yīng)用

機(jī)械工程設(shè)計(jì)中的繪圖工作， 非?？简?yàn)設(shè)計(jì)人員的機(jī)械理論與各方面能力，尤其是傳統(tǒng)的筆繪方法，還會(huì)消耗大量的時(shí)間， 繪圖過(guò)程中也會(huì)出現(xiàn)較大的誤差， 所以CAD 技術(shù)繪圖，才會(huì)被廣泛應(yīng)用在機(jī)械工程設(shè)計(jì)中。 CAD技術(shù)的應(yīng)用包括繪圖、圖像處理以及編輯，這一系列的操作都可以通過(guò)該軟件完成， 只要繪圖人員可以熟練掌握CAD，就能非?？旖莸睦L制出圖紙，而且圖紙可以隨意修改和保存，這樣精準(zhǔn)度也能獲得一定提高。通過(guò)CAD 技術(shù)的應(yīng)用，整個(gè)繪圖時(shí)間大大減少，而且還能減輕繪圖人員的精力投入，并降低繪圖的成本，所以CAD 技術(shù)的使用將成為機(jī)械制造行業(yè)發(fā)展關(guān)鍵。

3.3 CAD 技術(shù)在機(jī)械工程精準(zhǔn)度與質(zhì)量控制中的應(yīng)用

CAD 最大的優(yōu)勢(shì)就在于計(jì)算能力與圖形處理能力，這兩方面可以解決機(jī)械工程零件設(shè)計(jì)的質(zhì)量問題， 一般來(lái)說(shuō)零件制造質(zhì)量問題， 往往在于設(shè)計(jì)過(guò)程中的精準(zhǔn)度不夠，應(yīng)用CAD 技術(shù)就能改善這一情況。 從當(dāng)下CAD 技術(shù)的使用來(lái)看，零件制造成功率得到有效提高，而且CAD技術(shù)依舊在不斷完善， 這樣就能促使零件與模型數(shù)據(jù)保持一致，機(jī)械工程設(shè)計(jì)的質(zhì)量也會(huì)因此大幅度提高。 其次CAD 技術(shù)的應(yīng)用會(huì)對(duì)設(shè)計(jì)人員的思維產(chǎn)生影響， 促使設(shè)計(jì)人員的思維得到提高，以此來(lái)滿足產(chǎn)品的創(chuàng)新性，并且在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)零件的缺陷，不僅增加了制造成功率，也提高了整體的質(zhì)量[6]。

3.4 CAD 技術(shù)在機(jī)械工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用趨勢(shì)

雖然CAD 技術(shù)已經(jīng)全面使用在機(jī)械工程設(shè)計(jì)領(lǐng)域中，不過(guò)仍需要不斷完善，尤其是零件的力學(xué)性能，還有結(jié)構(gòu)優(yōu)化等因素， 都需要設(shè)計(jì)人員重新構(gòu)思。 未來(lái)CAD技術(shù)的應(yīng)用會(huì)以智能化與網(wǎng)絡(luò)化為主， 尤其是智能時(shí)代的到來(lái)，促使CAD 技術(shù)更加全面，其功能也會(huì)更為完善，不僅對(duì)繪圖、建模有幫助，還能實(shí)現(xiàn)有限元分析軟件的對(duì)接。當(dāng)下需要加大對(duì)CAD 中的功能研究與關(guān)鍵技術(shù)研究，促使其向著智能化方向發(fā)展， 尤其是與ANSYS 等有限軟件的融合，可以借助該機(jī)械模型分析，滿足機(jī)械模型的結(jié)構(gòu)與力學(xué)性能，改善以往在機(jī)械工程設(shè)計(jì)中的問題。 CAD智能化發(fā)展能夠準(zhǔn)確驗(yàn)證零件是否符合標(biāo)準(zhǔn)、 滿足產(chǎn)品需求，并根據(jù)分析的結(jié)果優(yōu)化框架結(jié)構(gòu)有效降低損失，從而促進(jìn)機(jī)械工程設(shè)計(jì)的有利發(fā)展。

3.5 CAD 技術(shù)在機(jī)械工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

3.5.1 提高機(jī)械生產(chǎn)質(zhì)量與速度

CAD 技術(shù)在機(jī)械工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用愈發(fā)廣泛， 其優(yōu)勢(shì)也越來(lái)越明顯，目前的CAD 技術(shù)使用便捷，只需要設(shè)計(jì)人員輸入設(shè)定好的數(shù)據(jù)，就能自動(dòng)形成機(jī)械模型，以此來(lái)提高機(jī)械零件制造的質(zhì)量與速度，同時(shí)保證零件符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。 由此可見，CAD 技術(shù)計(jì)算能力與設(shè)計(jì)能力更為突出，甚至可以利用各個(gè)部件的規(guī)格屬性去對(duì)應(yīng)模型，這樣就能更快速的設(shè)計(jì)出產(chǎn)品，并滿足客戶的要求。 其次CAD技術(shù)的應(yīng)用，對(duì)于設(shè)計(jì)效率有大幅度提升，可以減少設(shè)計(jì)人員的精力投入，包括耗費(fèi)在機(jī)械設(shè)計(jì)上的時(shí)間，也避免因?yàn)檎`差導(dǎo)致的質(zhì)量問題。通過(guò)使用CAD 技術(shù)，能夠精準(zhǔn)分析各個(gè)數(shù)值參數(shù)， 并通過(guò)三維立體圖像的形式展現(xiàn)，縮短整個(gè)設(shè)計(jì)繪制過(guò)程的時(shí)間，因此提高了機(jī)械生產(chǎn)效率。

3.5.2 有助于機(jī)械工程的快速發(fā)展

當(dāng)下CAD 技術(shù)已經(jīng)愈發(fā)成熟， 并且朝著智能化的方向發(fā)展，其功能也會(huì)更為完善，不僅可以為機(jī)械工程設(shè)計(jì)提供技術(shù)上的支持，也能打破傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的思維習(xí)慣，從而創(chuàng)新機(jī)械制造行業(yè)的發(fā)展。 其次CAD 的使用可以解放設(shè)計(jì)人員的思想，并減少一定工作量的投入，操作簡(jiǎn)單方便學(xué)習(xí)，所以該技術(shù)的應(yīng)用愈發(fā)廣泛，也促使其朝著標(biāo)準(zhǔn)化的方向發(fā)展。 CAD 技術(shù)與智能化的融合，讓其應(yīng)用起來(lái)更為方便，從3D 建模功能就能看出，其設(shè)計(jì)方便快捷，可以花費(fèi)較少的時(shí)間看到設(shè)計(jì)圖紙以及現(xiàn)實(shí)模型。 除此之外網(wǎng)絡(luò)化的發(fā)展，也有利于機(jī)械工程設(shè)計(jì)效率，并減少設(shè)計(jì)圖紙傳輸?shù)臅r(shí)間， 由此可見，CAD 技術(shù)應(yīng)用優(yōu)勢(shì)明顯，并且擁有良好的發(fā)展前景， 對(duì)于機(jī)械工程設(shè)計(jì)的發(fā)展也有較大作用與價(jià)值。

4 結(jié)語(yǔ)

相比同類型的軟件，CAD 無(wú)論在使用還是在操作上都有巨大優(yōu)勢(shì)， 尤其是在當(dāng)下機(jī)械工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，不僅提高了整體的設(shè)計(jì)效率與精準(zhǔn)度， 其操作上也更加便捷，并且可以針對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。 目前該類型的設(shè)計(jì)軟件有很多，但從使用的角度來(lái)講，CAD 要更適用于機(jī)械工程設(shè)計(jì)，而且功能相對(duì)豐富，可以滿足設(shè)計(jì)過(guò)程中的各類需求，為機(jī)械制造設(shè)計(jì)人員提供便利。 作為一款非常優(yōu)秀的設(shè)計(jì)軟件，CAD 的使用非常廣泛， 不僅在機(jī)械工程行業(yè)中，在其他領(lǐng)域也擁有較為廣闊的發(fā)展空間，未來(lái)其功能會(huì)更加強(qiáng)大，也會(huì)促使機(jī)械制造行業(yè)獲得持續(xù)性發(fā)展。