李文杰　范晨飛

【摘要】CAD作為計(jì)算機(jī)繪圖工具，已成為推動(dòng)機(jī)械工程設(shè)計(jì)發(fā)展的重要載體，借助 CAD技術(shù)，設(shè)計(jì)人員可以從多個(gè)角度進(jìn)行零件的繪圖，既為設(shè)計(jì)人員提供了方便的繪圖服務(wù)，又提高了機(jī)械設(shè)計(jì)的精度。針對(duì)機(jī)械工程 CAD技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用進(jìn)行了深入的探討，要求設(shè)計(jì)者全面掌握 CAD技術(shù)，在機(jī)械設(shè)計(jì)過程中，通過 CAD技術(shù)的應(yīng)用來提高繪圖質(zhì)量。

【關(guān)鍵詞】CAD技術(shù);機(jī)械工程;發(fā)展

一、CAD技術(shù)相關(guān)概述

CAD全稱為Computer Aided Design，中文翻譯為電腦輔助圖形設(shè)計(jì)，作為計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件，主要以二維繪圖和三維繪圖為主，并且具備詳細(xì)繪制圖形、設(shè)計(jì)文檔等功能。CAD作為制圖軟件，需要在計(jì)算機(jī)硬件基礎(chǔ)上進(jìn)行，由于機(jī)械工程設(shè)計(jì)圖形較為復(fù)雜，為提高繪圖質(zhì)量，計(jì)算機(jī)應(yīng)配置專業(yè)的圖形處理器，這充分說明，CAD必須依靠硬件來實(shí)現(xiàn)。軟件系統(tǒng)則是CAD技術(shù)的核心，它決定了CAD技術(shù)所具有的功能，優(yōu)化和完善計(jì)算機(jī)硬件，才能充分發(fā)揮CAD的繪圖功能。

二、CAD技術(shù)在機(jī)械工程設(shè)計(jì)中的發(fā)展

（一）CAD技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化

CAD技術(shù)具有快捷、精準(zhǔn)度高等設(shè)計(jì)優(yōu)勢(shì)，已經(jīng)成為設(shè)計(jì)人員常用的軟件，若用戶在使用CAD進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，存在計(jì)算機(jī)硬件無法滿足使用需求的問題，會(huì)影響到設(shè)計(jì)質(zhì)量和效率，并且未能按照標(biāo)準(zhǔn)化的流程進(jìn)行設(shè)計(jì)，致使設(shè)計(jì)內(nèi)容無法應(yīng)用在機(jī)械零件生產(chǎn)中。所以，CAD技術(shù)的數(shù)據(jù)模型必須進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化的設(shè)計(jì)，從而可以進(jìn)一步促進(jìn)機(jī)械工程設(shè)計(jì)的完善。目前在工程機(jī)械設(shè)計(jì)領(lǐng)域，正在建立CAD技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化體系，一方面需要從業(yè)人員深入的研究，另一方面優(yōu)化計(jì)算機(jī)硬件配置，才能更好的使CAD與計(jì)算機(jī)相互兼容。

（二）CAD技術(shù)的智能化

使CAD技術(shù)具備智能化特點(diǎn)，在工程機(jī)械設(shè)計(jì)期間，設(shè)計(jì)人員將數(shù)據(jù)輸入到CAD中，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)生成模型，提高設(shè)計(jì)的效率，并且使設(shè)計(jì)人員投入更多的精力，用于研究機(jī)械工程設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化。為了使設(shè)計(jì)人員的思維得到拓展，在進(jìn)行產(chǎn)品模型設(shè)計(jì)的環(huán)節(jié)中，應(yīng)該對(duì)設(shè)計(jì)的內(nèi)在聯(lián)系進(jìn)行分析，但是不能過分的拘泥于設(shè)計(jì)之間的內(nèi)在聯(lián)系。設(shè)計(jì)人員使用CAD技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，借助模型可優(yōu)化和完善設(shè)計(jì)內(nèi)容，并且融入創(chuàng)新元素，使機(jī)械設(shè)計(jì)具有創(chuàng)新特點(diǎn)。

（三）CAD技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)化

隨著近年來電子商務(wù)的高速發(fā)展，CAD技術(shù)逐漸朝著網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展。網(wǎng)絡(luò)化CAD技術(shù)，可以進(jìn)行遠(yuǎn)程交流，企業(yè)使用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，將CAD技術(shù)設(shè)計(jì)的圖紙，通過互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行傳遞，企業(yè)間通過互聯(lián)網(wǎng)對(duì)圖紙進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析，有效提高工作效率，并且極大的降低成本。

三、CAD技術(shù)在機(jī)械工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

（一）推進(jìn)機(jī)械產(chǎn)品質(zhì)量提升

機(jī)械工程設(shè)計(jì)應(yīng)用CAD技術(shù)，設(shè)計(jì)人員將設(shè)定的數(shù)據(jù)輸入到圖形中，會(huì)根據(jù)數(shù)據(jù)形成機(jī)械生產(chǎn)的模型，并且設(shè)計(jì)模型與實(shí)際生產(chǎn)零件相同，所以CAD技術(shù)設(shè)計(jì)出的模型，會(huì)提高機(jī)械零件質(zhì)量，同時(shí)滿足實(shí)際使用標(biāo)準(zhǔn)。

（二）CAD技術(shù)在機(jī)械工程設(shè)計(jì)中的智能化應(yīng)用

機(jī)械工程設(shè)計(jì)融入智能化元素，需要CAD技術(shù)對(duì)機(jī)械工程設(shè)計(jì)進(jìn)行分析以及優(yōu)化結(jié)構(gòu)，同時(shí)根據(jù)零件使用功能，分析零件的力學(xué)性能，以便零件符合使用標(biāo)準(zhǔn)的同時(shí)，還能延長使用壽命。同時(shí)考慮零部件的結(jié)構(gòu)優(yōu)化問題。在有限元分析技術(shù)以及動(dòng)力學(xué)分析技術(shù)的支持下，CAD技術(shù)在工程分析和結(jié)構(gòu)優(yōu)化方面取得了進(jìn)一步的提升，CAD技術(shù)具備三維立體繪圖功能，設(shè)計(jì)人員建立三維模型，可確定零件隱蔽位置的數(shù)值，防止零件尺寸出現(xiàn)偏差，影響到零件正常使用，同時(shí)并對(duì)其產(chǎn)品設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化改革，分析其設(shè)計(jì)的可行性及優(yōu)化方案，使設(shè)計(jì)的內(nèi)容更加科學(xué)和實(shí)用。

四、CAD技術(shù)在機(jī)械工程設(shè)計(jì)中的具體應(yīng)用

（一）計(jì)算機(jī)輔助繪圖

在機(jī)械工程設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)人員使用CAD技術(shù)，主要用于輔助繪圖，在輔助繪圖過程中，設(shè)計(jì)人員應(yīng)利用數(shù)據(jù)控制圖形。而在繪制復(fù)雜的圖形時(shí)，會(huì)涉及到較多的數(shù)據(jù)，從而延長繪圖時(shí)間，并且由于人工繪制的工程圖難免受到多方面因素的影響，導(dǎo)致其精確性或是美觀性難以保證，無法使繪圖質(zhì)量滿足生產(chǎn)需求。對(duì)此，使用CAD軟件中自帶圖形庫與繪圖命令，就可以快速地完成繪圖，并且其準(zhǔn)確性要大大超過人工繪圖。在CAD技術(shù)不斷優(yōu)化發(fā)展過程中，CAD技術(shù)更加全面，可以提高繪圖質(zhì)量，使機(jī)械設(shè)計(jì)更加科學(xué)合理。

（二）工程分析與結(jié)構(gòu)優(yōu)化

進(jìn)入到機(jī)械工程的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，需要設(shè)計(jì)人員分析機(jī)械零件的力學(xué)性能，結(jié)合力學(xué)性能優(yōu)化結(jié)構(gòu)，使機(jī)械零件更加穩(wěn)定。在現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法不斷更新?lián)Q代的背景下，有限元分析與動(dòng)力學(xué)分析得到了十分廣泛的應(yīng)用，這也就要求CAD技術(shù)需拓展自身的工程分析和結(jié)構(gòu)優(yōu)化功能，從而滿足機(jī)械工程設(shè)計(jì)應(yīng)用需求。

（三）建模應(yīng)用

使用CAD技術(shù)進(jìn)行機(jī)械工程設(shè)計(jì)時(shí)，首先應(yīng)建立機(jī)械模型，模型以三維形式進(jìn)行設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)人員通過分析模型，可以確定機(jī)械零件的功能，并且優(yōu)化機(jī)械結(jié)構(gòu)。工程設(shè)計(jì)中常用的建模有線框、表面、實(shí)體3種模型。完成機(jī)械模型設(shè)計(jì)后，設(shè)計(jì)人員應(yīng)不斷調(diào)整模型參數(shù)，通過CAD技術(shù)構(gòu)建機(jī)械基本模型，基本模型為六種，分別為立方體、圓柱體、圓錐體、球體、鍥形體以及環(huán)狀體。但對(duì)于實(shí)際的零件設(shè)計(jì)來說，這六種基本體系遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足設(shè)計(jì)需求，需要我們通過用在二維平面構(gòu)造的輪廓在三維空間中拉伸或者旋轉(zhuǎn)等來構(gòu)成新的體系，設(shè)計(jì)人員應(yīng)按照布爾運(yùn)算方法，設(shè)計(jì)與實(shí)際零件相符的模型。設(shè)計(jì)人員可以通過CAD對(duì)零件的任意部位進(jìn)行修改和操作，最終實(shí)現(xiàn)零件的功能。使用CAD技術(shù)建立模型，可以提高設(shè)計(jì)效率。

（四）應(yīng)用趨勢(shì)

現(xiàn)階段CAD技術(shù)使用數(shù)據(jù)繪制圖形，盡管廣泛應(yīng)用在機(jī)械工程設(shè)計(jì)領(lǐng)域，但是實(shí)際的設(shè)計(jì)中因?yàn)榱慵牧W(xué)性能和結(jié)構(gòu)優(yōu)化等因素需要設(shè)計(jì)人員重新構(gòu)思。智能化在CAD技術(shù)中的應(yīng)用必將越來越廣，未來將會(huì)進(jìn)入智能時(shí)代。這就需要研究人員加大對(duì)CAD關(guān)鍵技術(shù)的研究，使其和智能更好地融合。CAD技術(shù)智能化功能，主要融合ANSYS等有限元軟件，借助有限元軟件分析機(jī)械模型，以便機(jī)械模型的結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能，符合實(shí)際使用需求。

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