小议机械设计中CAD技术的应用

言昱

【摘 要】随着机械制造业的飞速发展，CAD技术发展也取得了迅速进步，CAD逐渐在机械设计应用中占有重要地位。本文概括了CAD在机械设计中的应用和不足以及CAD 技术的发展趋势，目的是在对机械设计中CAD应用起到一定的参考意义。

【关键词】机械设计；CAD技术；应用

0 前言

CAD即计算机辅助设计与制图，是借助计算机系统辅助来达到设计的建立、修改、分析或优化的过程。CAD系统就是CAD软件一定要有硬件来支持它才能有实际意义。借助计算机技术，CAD能够将各种设计信息都能够存储在计算机之中，并且支持快速的检索和处理技术，改变了整个机械设计行业。目前，CAD经过了多次的优化设计，多出了绘画的功能，并且对产品设计的方法更加灵活，还达到产品设计的质量、工作效率提高的目的。

1 CAD技术及其系统的组成

1.1 CAD技术的总述

CAD技术主要是以计算机为载体，通过计算机系统对数据的运算以及对图形的处理，来进行辅助设计以及产品分析，对产品设计达到理想的效果。CAD是结合人和机械的最优特性共同进行设计的一种新设计方法，从而使人和机械的最好特性联系起来。人将运用自己的经验与判断能力通过人机对话或图形显示的方式进行来控制整个设计过程，让人和计算机之间进行信息交流，相互取长补短，从而获得最优设计结果。因此，CAD与计算机绘图不是等同的，计算机绘图只是使用图形软件和硬件进行绘图及有关标注的一种以摆脱繁重的手工绘图为其目标的方法和技术。

1.2 CAD技术的发展及其系统的组成

CAD技术被称为交互式图形学研究计划。当时，计算机的使用还不是很广泛，需要投入较高的费用，只有一些实力雄厚的大公司，采用了这个PC技术在CAD机出现之后，CAD技术的发展突飞猛进，开始出现了以研究CAD技术，从事CAD解决方案的专业公司。当前，在科技的推动下，技术的使用范围在不断地扩大，具有更加广泛的应用领域。

CAD系统也是由硬件系统与软件系统共同组成的，在硬件方面，它包括了工程工作站、个人计算机、图形输入输出设备等。在软件方面，它主要包括了CAD软件以及相关的辅助模型。

2 CAD技术在机械设计中的应用

随着CAD技术的发展和推广，CAD的功能更加全面，应用的范围、领域更加宽广。CAD技术应用在机械设计中更加频繁。笔者认为CAD技术在机械工程设计中的应用有以下几点：

首先，在机械设计中进行二维绘图。这是机械设计中最为常见的应用方式，主要用于取代之前的手工绘图。这是技术在机械设计中最为常见的一种应用方式，图形和数据这两方面信息的处理我们设计者进行机械产品设计时必须考虑的问题，具有广阔的使用前景，改变了传统的主要以手工方式的绘图设计。

其次，进行参数化设计。通常情况下，同一个系列或者类型的机械零部件，具有结构相似性。只是需要根据实际情况对尺寸的大小进行相应的调整，借助参数化设计方法构建图形程序库，在将图像调出之后对其尺寸进行相应的调整，能够得到一个新的设计图形。

再次，分解图形，建立相关的符号库。符号库即通过分解较为复杂的图形，获取一系列相对简单的图形或符号，并将其存放在库中，根据实际需求进行调取，在对其进行相应的编辑及调整之后在相应的图形中将其插入，为图形设计工作的开展创造了便利条件。使得设计者在利用CAD软件进行设计绘图时能够更加简单，更加得心应手。

最后，进行工程分析。一般情况下，实践中较为普遍的是有限元分析、优化设计以及动力学分析等。采用得比较多的分析方法包括有限元分析法、优化设计分析法以及动力学分析法等。除此之外，特定的设计对象还对应有专属的工程分所问题，例如开展注塑模设计过程中就需要流塑、冷却以及变形等分析。另外，通过计算机模拟产品安装或者使用，可以更好的发现产品有可能存在的问题，便于提前优化设计。

3 CAD技术的优点及缺陷

3.1 优点

第一，充分利用人类的思维程序。与人的思维相适应在机械设计师进行设计工作的时候，一般都是需要先进性构思，然后再通过各种形式来进行表达的，由于在其脑海之中，产品的形状是立体的，设计人员可以将主要精力集中于产品设计方面，与创新意识相符，便于设计工作的连续进行。

第二，便于进行设计及修改工作。借助三维CAD软件，不但能够进行机械零部件的设计工作，而且可以以周边零部件具体位置以及形状为主要依据进行零部件设计工作。既能够使机械零部件的设计工作开展更加便利，又能够有效防止出现，还能够借助资源查找器还可以将零部件造型的整个过程以动画的形式展示出来。

第三，机械产品的技术含量得以提升。将机械产品和信息技术结合起来，并借助CAD技术以及CIMS对生产进行组织，从而推动了机械产品设计工作的顺利推进。同时，能够实现计算的便捷性，从而促进设计效率的提升；实践中所需的数据，可以根据储存的信息修改设计的结果，节约了大量的时间，避免了设计师进行重复劳动。

3.2 缺陷

第一，CAD技术并没有全面应用于设计的领域。虽然CAD技术的出现使我们脱离了传统的绘图方式，节省了时间和精力，但这并非真正意义上的设计。当前，许多利用CAD软件的公司和单位并不是为了设计而运用它，更多的是用它来获取效果图，这使得 CAD 的作用大打折扣，对CAD软件的应用缺乏整体性和目的性。

第二，CAD技术缺乏专业的人才。虽然运用CAD软件的人很多，但其中真正掌握CAD技术的人很少，大多数的设计人员在运用CAD软件的时候并没有接受过专业的技术训练。因此，不能充分运用CAD软件的功能，在设计零件的时候也会出现一些缺陷。况且，现如今CAD的功能会越来越多，操作CAD软件也会变得越来越复杂，因此想要真正的掌握CAD技术会变得更加困难。

4 技术的未来前景

CAD技术在今后的一段时期将会朝着集成化、智能化、绿色化以及网络化方向发展，系统的实用性以及实际操作的便捷性也会相应提升，成本价格会逐步下调。可以预见，CAD技术在机械设计中将会发挥更大作用。在过去以及未来，设计、制造、施工以及生产和工程管理之间存在着较为密切的关系，为促进工作效率的进一步提升，需要将CAD和CAM进行有机结合，促进CAD、CAM一体化的顺利实现。

5 结束语

CAD技术能够将人们自身的思维转化为机械产品的设计，使得头脑中的立体构架在计算机技术的帮助下得到三维实体造型。通过CAD技术，可以计算出对机械产品、机械数据，还可以直接修改数据，达到设计愈加完善，理性化设计方案。随着科技的不断进步，计算机技术的不断完善，CAD技术正在逐步全面发展且未来发展前景良好，对我国CAD软件行业的开发和行业使用都具有十分广阔的意义。

【参考文献】

[1]胡莉萍.CAD在机械设计中的应用研究[J].煤炭技术，2012（11）：27-28.

[2]林黎明.CAD技术在机械设计中的应用[J].电脑知识与技术，2006（14）.

[责任编辑：曹明明]