探索机械设计中CAD技术的运用

摘 要 随着时代的发展，机械工程设计已经展现了其强大的作用，人们对相关产品的质量提出了更高的要求，所以，CAD技术在机械工程设计中应用也逐渐发展起来。CAD 技术是计算机发展的产物，可以进行精确的分析和模拟，大大提升工作的效率，改善产品质量。本文主要讨论机械工程设计中CAD技术的应用，旨在为我国的机械工程设计提供借鉴。

关键词 机械设计;CAD技术;应用

引言

近些年来，计算机发展十分迅速，计算机的质量也有很大的提升，因此，在许多行业和领域，逐渐淘汰了以往传统的工作方式，引入计算机进行工作，大大提升了效率和质量。不同于以往，现阶段的机械工程不论是在质量、结构、效率等方面都有了更高的要求，传统的机械工程设计已经显示出了一定的劣势，所以，CAD 技术的引入逐渐发展起来，已经得到了广泛的使用。CAD 技术虽然不是十分复杂，但是有较强的实用性，可以进行图形设计和图像处理，对收入的信息以及数据进行精确计算处理，不论是在信息存取，还是在计算机协同设计方面都展现出了强大的功能，对工程设计、航空航天、电子技术等领域都有重要的意义。

1机械工程设计与 CAD技术的含义

1.1 CAD技术的含义

不同于其他的一些专业技术，CAD技术并不是专注于完成某一项特定的功能，在大多数情况下只是一种辅助技术，通过对要制作的对象进行数据分析和图形模拟，系统再通过这些数据制定出合理的方案，进而模拟出符合要求的部件结构图案，一定程度上减小了技术人员的工程量，提升了工作质量和效率。我国对CAD技术的研究较为深入，一些核心技术在国际上也名列前茅，不仅在电子产品、机械设计中有一定的应用，还在国防工业、航空航天等许多重要领域发挥了巨大的作用。CAD技术通常由内部的几个部分共同工作而发挥作用的，主要有CAPP、二维绘图、PDM这三个部分，其中，二维绘图在功能上具有至关重要的作用，主要是通过一系列的运算进而对目标部件或者构造进行绘制。

1.2 机械设计特征

机械工程设计是一个复杂的过程，不仅要求对机械专业知识熟练掌握，还要具备计算机技术以及电子技术等方面的一些知识。在机械设计中，为了保证设计质量满足要求，需要有关于设计的准确数据，寻找到合理的设计资源和信息，同时，要根据设计目标以及数据信息制定良好的方案。在这种严苛的要求下，如果仅依靠传统的设计方式是比较困难的，产品质量也有一定的问题，所以CAD技术的引入是十分必要的措施。时代是不断向前的，新的技术在不断产生，市场竞争也日益激烈，相关用户对产品的要求和选择也对企业给予了一部分压力和动力。所以，如何设计出质量更高的产品，如何提升上产的效率是机械设计的主要目标[1]。

2机械设计行业使用CAD的优势分析

就目前的机械工程设计分析来看，较多企业在设计实践中使用到了CAD技术，对该技术的具体应用做分析发现其具有以下四个方面的突出優势。

第一是在设计实践中，利用CAD技术后，零件设计更加方便。从目前的案例设计实践分析来看，CAD技术的具体利用不仅可以完成装配环境下的新零件设计，还可以利用装配环境下不同零件的相互关系实现新零件的设计，这样，整个设计工作的效率有了显著的提升，便捷性也有了明显的提升。统计发现，采用CAD技术进行零件的具体设计，有效地规避了零件单独设计导致的装配失败问题。

第二是在设计中，利用CAD技术实现了装配零件的直观性显示。在装配零件时，如果是传统的装配方法，需要对不同的零件进行配装，这会导致工作量的加大，整个工作效率会受到影响。在利用CAD技术后，装配零件时可以利用资源查找器进行相关零件的查找，这样，零件以及零件的相互关系会更加的明确，具体的装配过程会更加的快捷。此外，在装配中，零件还可以进行隐藏，所以，在外部零件被隐藏后，内部的装配结构会更加清晰地展现出来，基于装配模型对具体的装配工作进行运动演示，并对运动过程进行监管，确定其达标效果，这样可以为具体的设计更改提供参考，以此达到设计质量提升的目的。

第三是利用CAD技术可以有效地缩短设计的周期，实现设计效率的提升。从目前的资料统计来看，在机械工程设计实践中利用CAD技术，整个设计周期会缩短1/3。利用CAD技术进行具体的机械设计，只需要对其中的零部件进行重新的设计和改造，而具体的零部件设计会集成以往的信息，这有效地节省了数据计算和论证的时间，所以机械设计的效率会有大幅度的提升。目前的数据统计显示，在设计中，利用CAD技术，设计效率会提升3～5倍。再者，CAD系统具有比较强的高度变形计算能力，可以快速实现设计要求。

第四是利用CAD技术进行机械产品的设计，产品的技术含量以及质量会有显著性的提升。从目前的设计实践来看，CAD在具体设计时会利用到较为先进的方法，就现在的设计分析来看，其使用的方法有有限元受力分析法、产品的虚拟设计法等，这些方法的具体使用明显地提高了产品设计的质量。同时，大型企业数控加工手段完善，再采用CAD/CAPP/CAM进行机械零件加工，一致性较好，保证了产品的质量[2]。

3CAD技术在机械工艺设计中的应用

CAD技术在机械工艺设计中发挥着重要的作用，本节就此对CAD技术在机械工艺设计中的具体应用进行相应的分析。

3.1 辅助绘图、设计机械

在机械工艺设计领域，对CAD技术进行相应的应用，能够对CAD强大的设计功能进行相应的应用，对机械工艺的设计进行一定程度的创新，从而对整体的设计体系进行相应的优化改善，在不同的装配环境中，对相关的零件设计进行相应的创新，提升设计的速度和效率，同时也能够便利工作人员的工作，对零件装配的整齐性进行一定的保障。因此，通过CAD技术，相应的机械工程设计时能够对自身的工作效率进行相应的提升，同时也能够对设计的标准化程度进行相应的提升。工作人员在传统的机械工艺设计工程中，一般需要进行大量的手工作业，在一定程度上会降低信息的准确性，同时也可能会对设计整体的美观性进行降低。在机械工艺设计工程中应用CAD技术能够对相关的绘图命令进行遵循，能够提升机械工程图的设计质量，对工作人员的工作效率进行降低的同时，能够对机械制图的效率以及质量进行相应的提升。

3.2 CAD技术在机械工程设计中的建模应用

传统机械工程设计很大程度上的短板就是建模方面，CAD技术弥补了这一短版，同时这也是其存在的核心价值。在建模过程中，需要综合各方面的信息和数据来达成目标，其中主要有三类，分别为线框模型、表面模型以及实体模型。CAD技术在许多方面多多少少都有使用，但大多数情况下应用在二维、三维的建模上。三维建模应用了较多的几何、代数的相关数学知识，根据要求模拟出模型，再引入参数进行变量运算[3]。

3.3 操作智能化

在进行机械工艺设计的过程中，应用CAD技术能够在一定程度上对操作的智能化进行相应的提升。通过智能化的操作，能够借助相关的知识化、信息化的载体对机械工艺设计进行相应的分析，从而得到更加准确详细的设计，为相关的机械工程设计师提供相应的借鉴。在进行智能化操作的过程中，能够对设计者的整体情况，如失误情况或是设计的想法进行相应的体现，从而促进整体的设计质量提升，同时也能够对相应的设计进行有效的创新，从而实现不断发展的社会的需要。

3.4 对工程的设计结构以及分析进行优化

在进行机械工艺设计的过程中，不能缺少的环节即是结合相关机械产品的结构进行优化，进行详细的分析。CAD技术随着现代力学的不断发展，功能也在不断完善。在进行机械工艺设计的过程中，相关的工作人员能够借助CAD技术有效的接口，将三维实体模型进行相应的软件导入，从而对其设计进行详细的分析，对具体产品的结构进行相应的优化，同时促进对工程的进一步分析[4]。

4结束语

综上所述，在进行机械设计的过程中，应用CAD技术发挥着重要的作用，能够促进机械制图更加科学、智能，对工作人员的工作量进行相应的降低，同时也能够提升设计的效率以及质量，对相应的机械工艺设计的需求进行相应的满足。本文在分析机械工程设计和CAD技术概念的基础上对CAD技术应用的优势进行讨论，并分析CAD技术的具体应用，最终的目的就是要指导现阶段的实践工作。

参考文献

[1] 李文杰，范晨飞.CAD技术在机械工程设计中的发展与应用研究[J].商情，2020（22）：195.

[2] 马新岳.CAD技术在机械工程设计中的应用[J].神州，2020（12）：242.

[3] 高菁.CAD技術在机械工程设计中的应用探究[J].科技风，2020 （8）：135.

[4] 安东.CAD技术在机械工程设计中的发展与应用[J].湖北农机化，2019（24）：71.

作者简介

黄翊（1993-），男，广西南宁市邕宁区;学历：本科，职称：助理工程师，现就职单位：广西建工集团建筑机械制造有限责任公司，研究方向：机械设计。