摘 要：隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)突飛猛進(jìn)的發(fā)展，CAD技術(shù)在機(jī)械工程設(shè)計(jì)領(lǐng)域也有了重大突破，這為機(jī)械工程設(shè)計(jì)工作提供了強(qiáng)大的技術(shù)支持。近年來(lái)，隨著CAD技術(shù)在機(jī)械工程制造領(lǐng)域中的不斷深入，掌握CAD技術(shù)成為機(jī)械科研人員的必備技能之一。因此，熟練的掌握CAD技術(shù)對(duì)我國(guó)機(jī)械工程設(shè)計(jì)工作有著重大的推進(jìn)作用。文章就CAD技術(shù)在機(jī)械工程設(shè)計(jì)工作中的應(yīng)用及其優(yōu)勢(shì)進(jìn)行分析，希望CAD技術(shù)能夠更好的應(yīng)用于機(jī)械工程設(shè)計(jì)中，以促進(jìn)我國(guó)經(jīng)濟(jì)的穩(wěn)定持續(xù)發(fā)展。

關(guān)鍵詞：CAD技術(shù)；機(jī)械工程設(shè)計(jì)；優(yōu)勢(shì)

近年來(lái)，CAD技術(shù)集標(biāo)準(zhǔn)化、集成化、智能化的優(yōu)點(diǎn)在機(jī)械、航空航天、造船、建筑、電子等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用并取得了良好的效果和巨大的經(jīng)濟(jì)利益。隨著科技的不斷發(fā)展，CAD技術(shù)應(yīng)用于機(jī)械工程設(shè)計(jì)之中，使得機(jī)械工程設(shè)計(jì)人員從原本單調(diào)的工作中解放出來(lái)，充分發(fā)揮其創(chuàng)造性思維。CAD技術(shù)在機(jī)械工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用有利于提高機(jī)械產(chǎn)品的質(zhì)量和技術(shù)含量、優(yōu)化零件裝配，促成CAD/CAM技術(shù)的集成。

1 CAD技術(shù)在機(jī)械工程設(shè)計(jì)的應(yīng)用

1.1 CAD在機(jī)械工程設(shè)計(jì)中繪圖的應(yīng)用

CAD技術(shù)最早進(jìn)入機(jī)械工程設(shè)計(jì)工作就是在利用CAD繪圖，這也是CAD技術(shù)在機(jī)械工程設(shè)計(jì)領(lǐng)域最基礎(chǔ)的應(yīng)用，CAD繪圖也改變了傳統(tǒng)的繪圖方式。CAD繪圖軟件的主要功能包括交互式繪圖、圖形編輯、標(biāo)準(zhǔn)尺寸、文字、填充剖面、調(diào)用圖塊、區(qū)分層次以及實(shí)現(xiàn)圖形交換等。利用CAD技術(shù)的豐富強(qiáng)大的繪圖功能，可以非常輕松的繪制出清晰、符合工程要求的設(shè)計(jì)圖。這使得繪圖人員不再因?yàn)榉倍帻嫶蟮睦L圖工作而發(fā)愁，減輕了工作量，提高了繪圖工作的工作效率。

1.2 CAD技術(shù)在機(jī)械工程設(shè)計(jì)中建模的應(yīng)用

機(jī)械建模是CAD技術(shù)在機(jī)械工程設(shè)計(jì)中的重要應(yīng)用。建模也是機(jī)械工程設(shè)計(jì)的核心內(nèi)容。線(xiàn)框模型、表面模型和實(shí)體模型是CAD技術(shù)建模的三種常見(jiàn)的三維建模。在三維設(shè)計(jì)中，其基本思想之一就是實(shí)現(xiàn)參數(shù)化、變量化設(shè)計(jì)，但傳統(tǒng)的二維建模體系中實(shí)現(xiàn)不了參數(shù)化設(shè)計(jì)，但CAD技術(shù)擁有一些基本的體系，通過(guò)這些體系，CAD完成零件模型的建立如在CAD的三維實(shí)體建模中，系統(tǒng)提供了立方體、球體、圓柱體、圓錐體、環(huán)狀體和楔形體這6種基本體系。對(duì)于一些簡(jiǎn)單設(shè)計(jì)的零件會(huì)被分解成幾個(gè)小塊的不同的基本體，這些基本體通過(guò)三維實(shí)體造型和布爾運(yùn)算，就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)零件的模型。對(duì)于稍復(fù)雜的零件模型，首先會(huì)先繪制出圖像的二位幾何輪廓，之后在通過(guò)三維造型得到零件的模型。利用CAD技術(shù)的建模功能，設(shè)計(jì)人員可以根據(jù)產(chǎn)品的需要建立起與實(shí)際尺寸相同的模型。CAD建模是機(jī)械工程設(shè)計(jì)人員發(fā)揮創(chuàng)造性的良好平臺(tái)，設(shè)計(jì)人員可以通過(guò)三維空間利用簡(jiǎn)便快捷靈活的操作來(lái)控制、修改零部件或者重新設(shè)計(jì)零部件。而且，當(dāng)零件的一個(gè)部分發(fā)生變化時(shí)，其它部分也會(huì)隨之變化。由此可知，在CAD技術(shù)的支持下，零件的設(shè)計(jì)更加活泛、真實(shí)，設(shè)計(jì)出的零部件也可以更好的應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)中，減少了設(shè)計(jì)帶來(lái)的誤差，提高了零部件設(shè)計(jì)的成功率，縮短了設(shè)計(jì)工作周期，極大地提高了機(jī)械工程設(shè)計(jì)的效率。

1.3 CAD技術(shù)的智能化

CAD的智能在機(jī)械工程設(shè)計(jì)工作中的表現(xiàn)是工程分析和結(jié)構(gòu)優(yōu)化。零部件的力學(xué)性分析和結(jié)構(gòu)優(yōu)化是設(shè)計(jì)零部件時(shí)設(shè)計(jì)人員必須要思考的內(nèi)容。隨著有限元分析和動(dòng)力學(xué)分析等現(xiàn)代化分析方法的發(fā)展，使得CAD技術(shù)在零部件的力學(xué)性分析和結(jié)構(gòu)優(yōu)化進(jìn)行了進(jìn)一步的深入拓展?，F(xiàn)在，CAD技術(shù)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)ansys等有限元分析軟件的無(wú)障礙對(duì)接。設(shè)計(jì)人員可以將通過(guò)CAD技術(shù)設(shè)計(jì)出來(lái)的三維零件模型導(dǎo)入有限元軟件分析中，通過(guò)工程分析的原理對(duì)進(jìn)行力學(xué)性分析和結(jié)構(gòu)優(yōu)化分析，驗(yàn)證所設(shè)計(jì)的零件是否滿(mǎn)足力學(xué)的要求以及其結(jié)構(gòu)是否可行合理。如果不可行，可在模型大量生產(chǎn)前對(duì)模型進(jìn)行適當(dāng)?shù)男薷?，以達(dá)到要求。這種分析和優(yōu)化設(shè)計(jì)的方法在復(fù)雜結(jié)構(gòu)零件時(shí)，體現(xiàn)了更為巨大的優(yōu)勢(shì)。

2 使用CAD技術(shù)在機(jī)械工程設(shè)計(jì)領(lǐng)域中的優(yōu)勢(shì)

2.1 提升了機(jī)械產(chǎn)品的質(zhì)量

CAD技術(shù)的應(yīng)用從根本上改變了機(jī)械零件設(shè)計(jì)的質(zhì)量，利用了先進(jìn)的技術(shù)保障零件設(shè)計(jì)的水平，提高零件設(shè)計(jì)的檔次，突破了傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)理念。如優(yōu)化產(chǎn)品的虛擬設(shè)計(jì)、有限元受力分析、運(yùn)動(dòng)方針等。機(jī)械零件本身就是與信息技術(shù)相融合的，這提高了零件的科技含量?，F(xiàn)代機(jī)械生產(chǎn)在CAD技術(shù)的支持下，提高了機(jī)械工程設(shè)計(jì)的水平。CAD技術(shù)的應(yīng)用極大程度的保證了機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)質(zhì)量。隨著數(shù)控技術(shù)加工手段的不斷發(fā)展，CAD技術(shù)在進(jìn)行零件加工時(shí)，能夠更好的使模型與零件相統(tǒng)一，保障機(jī)械零件的生產(chǎn)質(zhì)量。同時(shí)，運(yùn)用CAD技術(shù)增加了機(jī)械設(shè)計(jì)的創(chuàng)新性。傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)更加注重實(shí)踐，限制了人們的創(chuàng)新思維，而CAD技術(shù)的運(yùn)用，可以增強(qiáng)零件設(shè)計(jì)的立體效果，開(kāi)通設(shè)計(jì)人員的思維，使設(shè)計(jì)者能開(kāi)發(fā)出更加具有新意、靈活的新產(chǎn)品。CAD技術(shù)是機(jī)械設(shè)計(jì)信息化的基礎(chǔ)。因?yàn)镃AD技術(shù)通過(guò)三維構(gòu)圖將零件設(shè)計(jì)出來(lái)，呈現(xiàn)立體化的效果，能夠使設(shè)計(jì)人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)零件在設(shè)計(jì)階段的缺陷與不足，及時(shí)進(jìn)行改良，不僅提高了設(shè)計(jì)的效率，也改善了設(shè)計(jì)質(zhì)量。

2.2 縮短設(shè)計(jì)時(shí)間，提高設(shè)計(jì)質(zhì)量

CAD技術(shù)改善了傳統(tǒng)繪圖中的缺陷，實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)的參數(shù)化。通過(guò)建立起來(lái)的三維模型實(shí)體調(diào)整尺寸、結(jié)構(gòu)的變化，達(dá)到理想中的效果。同時(shí)，當(dāng)零件的尺寸和形狀發(fā)生變化時(shí)，與其相關(guān)的結(jié)構(gòu)也會(huì)進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。這樣，通過(guò)三維技術(shù)的應(yīng)用減輕了設(shè)計(jì)零件的工作量，縮短了設(shè)計(jì)周期，提高了設(shè)計(jì)的效率和生產(chǎn)效率。同時(shí)，CAD技術(shù)能夠記錄裝配過(guò)程中各個(gè)零件的關(guān)系，可以根據(jù)相鄰的零件之間的形狀和位置來(lái)調(diào)整、改善新零件，降低了因?yàn)榱慵g的不匹配而帶來(lái)的麻煩。此外，CAD技術(shù)通過(guò)三維技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)階段的模擬裝配、模擬運(yùn)轉(zhuǎn)，從而使設(shè)計(jì)更加接近實(shí)際過(guò)程。這樣，通過(guò)三維技術(shù)的應(yīng)用減輕了設(shè)計(jì)零件的工作量，縮短了設(shè)計(jì)周期，提高了設(shè)計(jì)的效率和生產(chǎn)效率。

2.3 促成CAD/CAM技術(shù)集成

隨著CAD技術(shù)的不斷升級(jí)發(fā)展，機(jī)械制造業(yè)的生產(chǎn)設(shè)備也從過(guò)去的普通機(jī)床逐步向數(shù)控機(jī)床進(jìn)行轉(zhuǎn)變。一個(gè)零件的設(shè)計(jì)生產(chǎn)更加集中化。CAD/CAM系統(tǒng)是由三維繪圖、圖形編輯、數(shù)控加工、曲面造型、動(dòng)態(tài)顯示、仿真模擬、圖形編輯以及有限元分析等這些模塊組成的，這些模塊以工程數(shù)據(jù)庫(kù)為基礎(chǔ)，而實(shí)體造型是工程數(shù)據(jù)的主要來(lái)源，其主要功能有圖形編輯、三維繪圖、仿真模擬、曲面造型、有限元分析、數(shù)控加工以及動(dòng)態(tài)顯示等等。CAD/CAM系統(tǒng)的集成可以避免傳統(tǒng)做法中工作人員根據(jù)CAD技術(shù)設(shè)計(jì)的零件進(jìn)行數(shù)控加工而導(dǎo)致的CAD和CAM中有兩套一樣的零件數(shù)據(jù)，造成工作上的混亂。兩者的集成能夠真正讓模型實(shí)現(xiàn)數(shù)字化、集成化，實(shí)現(xiàn)零件設(shè)計(jì)和實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用的無(wú)縫對(duì)接。

3 結(jié)束語(yǔ)

隨著我國(guó)機(jī)械制造業(yè)技術(shù)的不斷發(fā)展壯大，中國(guó)制造業(yè)如何增強(qiáng)自主創(chuàng)新能力，樹(shù)立創(chuàng)新意識(shí)是當(dāng)前我國(guó)的發(fā)展難題。CAD技術(shù)無(wú)疑是解決這一難題的鑰匙，它將成為機(jī)械工程設(shè)計(jì)的核心技術(shù)，是企業(yè)立足于市場(chǎng)的制勝利器。CAD技術(shù)的應(yīng)用改善了傳統(tǒng)的機(jī)械工程設(shè)計(jì)理念，使其更具有突破性，優(yōu)化了機(jī)械工程設(shè)計(jì)的質(zhì)量，提高了機(jī)械工程設(shè)計(jì)的核心。希望CAD技術(shù)在我國(guó)能夠更廣泛的應(yīng)用到機(jī)械工程設(shè)計(jì)中去，推動(dòng)我國(guó)制造業(yè)的發(fā)展，使中國(guó)制造轉(zhuǎn)變?yōu)橹袊?guó)創(chuàng)造。

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作者簡(jiǎn)介：趙陽(yáng)，男，2012年6月畢業(yè)于吉林大學(xué)，主要從事計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與工藝。