CAD 技术在机械工程设计中的应用分析

陈鹏

【摘要】随着计算机技术在机械工程设计中的应用，计算机辅助设计（CAD）逐渐替代了传统的机械设计方法。而CAD技术自身功能的不断发展和晚上也对现代机械工程设计产生了巨大的影响。由于其在机械工程设计中应用的广度和深度也不断扩大，掌握CAD技术已经成为现代机械科研人员必备的专业素质。本文主要分析了CAD技术应用于机械工程设计中的优势及其具体应用体现。

【关键词】机械工程设计；CAD技术；应用分析

CAD 技术是Computer Aided Design d 的简称，也叫做计算机辅助设计技术， 具体指的是在进行设计的时候，工程师将计算机作为设计的工具的计算机技术的总称。各种设计技术、计算技术、设计工具乃至新材料、新工艺在机械设计与制造中的应用，使机械工程设计过程中单调机械的工作大幅度持续减少，设计人员的创造性思维得到前所未有的解放。与此同时，传统的理论体系、方法体系也受到强烈的冲击。CAD 技术是先进制造技术的重要组成部分，是计算机技术在工程设计、机械制造等领域中最有影响的一项高新应用技术。CAD技术作为现代设计方法的一种，为设计人员解开了诸多束缚，创造了一个便利快捷的设计平台。人们的思维得到了解放，设计工作的强度也降低了不少，这对于机械工程设计行业发展而言具有极其重要的意义。

1. CDA技术应用于机械工程设计中的主要优势

1.1促进机械设计的数字化升级

随着科技水平的不断提高，计算机辅助设计软件的系统也在不断地进行优化升级，由于计算机辅助设计软件的数字化工程比较明显，所以机械制造业的机械设备的生产装置也慢慢地实现了数字化的控制和设计。因此，计算机辅助设计技术促进了机械设计的数字化发展。

1.2有利于缩短机械工程设计时间

机械设计是一个需要大量时间的工作，自从引用了CAD 技术，机械设计周期就大大减少了。因为，CAD 三维机械设计有利于解决复杂的几何造型问题。它可以由简单几何实体通过布尔运算等功能组合出各种复杂的几何实体，并能自动生成相贯线和截交线，大大减轻了设计工作量，缩短机械设计周期近一半以上，大幅度地提高了设计和生产效率。在使用三维CAD 系统进行新机械的开发设计时，只需对其中部分零部件进行重新设计和制造，而大部分零部件的设计都将继承以往的信息，使机械设计的效率提高了好几倍。同时，三维CAD系统具有高度变型设计能力，能够通过快速重構，得到一种全新的机械产品。

1.3有利于确保机械产品质量

在机械设计当中，计算机辅助技术系统中通过一些软件系统， 使机械设计当中的机械产品的参数实现了精确化和精准化，除此之外，计算机辅助设计软件系统当中的系统模型的体系都是计算机软件进行精确设计的，此外，计算机辅助设计软件系统融合了力学体系和结构优化系统等内容，使设计出来的机械产品既具有精确的设计，而且承受力的程度也能够得到科学的保证，因此，利用计算机辅助设计系统，机械产品的质量得到了保证。

2. CDA技术应用于机械工程设计中的具体体现

2.1计算机辅助绘图

计算机辅助绘图是CAD技术在机械工程设计中最早的应用，也是最基本的功能。传统的手工绘图工作量大，且图纸的质量受到诸多外界因素的影响，其准确性和美观性都难以得到保证。而利用CAD软件中自带的丰富的图形库和绘图命令，可以轻易画出高质量的工程图。且打印出来的图纸整洁清晰，易于保存。计算机辅助绘图使得广大绘图人员可以不再需要长时间伏案绘图，减轻了绘图工作的劳动强度。同时，充分利用CAD软件中的图形库和功能完备的绘图命令，可以大大提高工程图绘制的效率。

2.2 CAE机械软件

CA E 在机械工程设计当中的软件系统的实际功能主要包括：结构优化设计、工程数值分析、运动学/动力学仿真、强度寿命预估与设计评价等等。在设计的过程中，CA E系统软件要在等CAD 技术解决完机械产品的造型问题之后，方可进行产品刚度、强度、材料、寿命、合理性、运动特性以及结构等方面的动态特性问题和其他问题的设计。

2.3应用于机械工程设计建模

建模工作是机械设计工作当中最关键的部分。在计算机辅助设计软件当中， 三维建模技术是使用最为广泛的技术，在三维模型当中，线框模型、表面模型以及实体模型是三个使用特别广泛的建模技术。三维设计的最主要的设计理念就是对建模设计实现参数化和变量化的设计，传统的机械设计技术当中，很难实现对建模技术的三维化处理，然而计算机辅助设计软件通过一些最基本的技术体系的建设， 实现了对机械设计建模技术的三维模型处理。在计算机辅助设计系统当中一共拥有六种建模体系，分别是立方体、球体、圆柱体以及圆锥体，除此之外还包括环状体和楔形体。机械设计工程师按照设计的需要，通过将一些不同的体系进行相应的分解和组装，来完成机械的模型设计工作。然而，在机械设计当中，如果遇到一些设计比较复杂的零件，就需要机械设计工程师先画出零件的二维图像， 在此基础上，机械设计工程师再将这些二维图像利用计算机辅助技术软件进行三维的处理，最终构建出零件的三维模型。借助于计算机辅助技术软件，机械设计的工程师可以实现机械设计当中参数的精确化和准确化， 使设计出来的模型更接近于实际生活当中的需求，从而最终将机械设计当中的误差降到最低。

2.4集成制造CAD/CAM模具

随着CAD技术的不断应用和更新，机械制造业的生产设备也从过去的普通机床逐步的向着数控机床进行转变，通过运用CAD设计技术，能够将模具制造向着数字化、集成化的方向发展。CAD/CAM技术的功能主要包括：图形编辑、三维绘图、仿真模拟、曲面造型有限元分析、数控加工以及动态显示等等。

结 语

中国制造业不断发展强大，在未来的社会发展中，信息化、自动化、智能化必将成为

社会各行各业发展的主要趋势，在机械工程设计当中应用CA D技术是非常必要的，也是顺应当前整个社会大环境发展的要求。机械企业要大力引进和推广CA D技术，积极地扩大它在机械设计领域内的应用范围，促进机械制造行业的现代化、智能化发展。

参考文献

[1]赵阳.CAD 技术在机械工程设计中的应用探究[J].科技创新与应用，2014（7）：63-63.

[2]杨云峰.CAD 技术在机械工程设计中的应用探究[J].科技风，2014（10）：148-148.