CAD在机械设计中的应用及机械制造技术的新发展

黄波平

摘 要：随着信息化时代的到来，人类社会发展的脚步越来越快，对产品的要求也越来越高。在机械制造领域，为了满足人们的需求，逐渐朝着智能化、自动化的方向发展，其结构也越来越复杂，给传统的机械设计提出了巨大的挑战。CAD技术的出现，有效的解决了当前机械设计工作效率低，工作精度差等问题，符合机械制造技术的未来发展要求。本文首先阐述CAD技术的应用优势，然后分析了其在机械设计中的应用，最后展望了机械制造技术的未来发展。

关键词：机械设计 CAD 技术 机械制造技术 新发展

中图分类号：TH122 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2019）03（c）-0055-02

现阶段，为了满足人们的需求，必须对传统的工业设计形式和生产工艺进行改革。尤其是机械制造行业，虽然近年来取得了一定的成果，推动了我国工业的现代化发展。但是仍存在一些问题，限制着机械制造行业的智能化、自动化发展。尤其是在机械设计过程中，为了提高设计的质量和精度，必须重视新技术的应用，而CAD设计是推动机械制造行业实现持续发展的关键技术之一。

1 CAD技术在机械设计应用中的优势

1.1 产品的设计更加直观

CAD技术不仅可以实现了机械设计的二维绘图，提高了设计工作效率和质量，而且还能通过三维技术的应用，使得整个机械产品立体化的展示，便于相关设计工作者更加直观的对机械设计进行检查，通过与实际情况进行全面的对比，优化机械设计方案，进一步提高产品设计的质量。

1.2 优化零部件的设计

通过CAD技术的应用，可以在机械设计过程中，将与零部件相关的参数输入到计算机系统中，通过建立虚拟模型，对零部件的性能进行检查，对于与产品实际要求不符的情况，及时进行修改，确保最终机械产品的生产质量。

1.3 实现对产品参数的优化

传统的机械设计过程中，如果发现机械设计存在错误，需要对设计方案进行修改时，必须进行图纸的重新绘制。而一个机械产品从设计到投入生产，需要历经多次性能测试，会不断的對机械设计方案进行修改，这样势必严重的增加产品的开发周期，不符合当前激烈市场竞争的要求。CAD技术本身具有产品参数化设计和变量化设计的功能，如果需要对产品的某一项参数进行修改，只需要在相应区域利用软件对其尺寸、性能等进行调整即可，大大缩短了产品设计修改的时间。

1.4 降低机械制造难度

传统的机械制造过程中，需要制造人员对二维图纸进行熟知，一旦无法对设计图纸产生理解偏差，可能导致安装错误的问题，部分情况下甚至需要设计人员到现场指导工人进行加工和安装，一定程度上增加了企业的成本支出。而利用CAD技术，可以输出三维CAD图纸，工人可以一目了然的掌握机械产品的安装步骤和方法，相对降低了对工人的专业水平的要求，只需要有相关的安装经验即可完成作业。此外，利用CAD技术，还可以为相关操作人员一共不同视角的工程图纸，有效的提高现场工人的安装效率和准确度。

2 CAD在机械设计中的具体应用

2.1 模具CAD的制造

所谓模具CAD，就是以计算机为工具，对模具进行设计、绘图、分析和编写技术文件等设计活动的总称。尤其是模具CAD激光快速成型技术，大大提高了模具生产的质量的精度，将其与数控加工等技术进行融合，势必提高现代机械制造技术的自动化和智能化发展。

2.2 机械产品零部件的实体建模

对于机械产品而言，其有多个零部件装配而成。在装配过程中，除了确定零部件的位置之外，还需要对其性能参数指标进行确认，以便于提高整个机械产品的性能，满足人们的实际要求。利用CAD技术，可以对机械产品零部件进行实体模拟，帮助设计人员掌握机械产品结构中存在的不足和问题，进而完善零部件的设计。

2.3 CAE软件的应用

计算机辅助设计技术，又称为CAE，该项技术利用先进计算机技术，帮助相关工作者对复杂机械产品的结构力学性能进行分析，并完成机械结构的优化，将机械制造生产的各个环节有机地组织起来。在提高机械产品设计质量的同时，也确保了机械操作的安全性和稳定性。

2.4 农业机械设计中的应用

以农用联合收割机为例，在对其进行机械设计过程中，往往利用Motion works系统对联合收割机的轴流钉齿脱粒分离的方式进行优化设计。而通过CAD技术的应用，可以将整个设计过程划分为若干个不同的环节，通过加强各环节之间的有效联系和数据共享，提高农机机械设计的质量。

3 机械制造技术的未来新发展

3.1 技术更加趋于智能

现阶段，为了满足人们生活与工作的需要，智能化的机械产品越来越受欢迎，因此，机械制造技术势必逐步的走向智能化。而这一过程离不开CAD技术的应用，作为机械制造的重要基础工作，机械设计是实现机械制造行业智能化发展的关键步骤。通过利用智能化的计算机系统，可以实现机械学习、联想启发以及专家系统等智能化操作，逐步提升机械设计的智能化水平。

此外，对于机器的行为而言，利用混沌动力学、模糊数据以及人工智能等诸多技术的应用，可以实现机械制造过程中模拟人的思维，实现自主决策和逻辑推断，进而提高整个机械制造的智能化、自动化发展。

3.2 集成化发展

对于CAD技术而言，并非一项单独的技术，它集合了计算机技术、网络信息技术、图形学以及其他外围设备等诸多领域的技术，并结合了CAPP、PDM、MRP等系统，逐步走向了集成化的方向。尤其是随着互联网技术的不断完善和发展，通过XMIL 以及3D-XMIL等技术的应用，能够处理好机械设计过程中异构平台问题，再加上3D 图形的精准度偏高，融合异地设计理念以及工程制造理念等，势必推动机械制造技术的全新发展。

3.3 产品更加绿色化

目前各行各业都在推进节能减排，机械制造行业也不例外。在推动机械制造行业绿色化发展的过程中，目的在于降低能源消耗，减少污染物的排放，而这一目标的实现离不开技术的支持。在机械设计过程中，CAD技术的一定程度上推动了机械产品绿色化的发展。例如，当前汽车行业大力主推的新能源汽车，就是机械制造绿色化发展的典型案例之一，通过使用新能源替代石油，改进发动机的设计和制造，在降低了对传统能源消耗的基础上，也减少了二氧化碳、甲烷等汽车尾气的排放。

4 结语

综上所述，随着科学技术的发展，越来越多的新技术、新设备被应用到机械制造行业，推动了机械制造技术的高速发展。CAD技术的应用，解决了传统机械设计效率低，工作质量差等问题，而且推动了机械制造行业的智能化、集成化以及绿色化发展。所以相关工作者必须重视CAD技术的研究，积极探索，不断创新，进一步推动机械制造行业的可持续发展。

参考文献

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