摘 要 隨著時(shí)代的發(fā)展，機(jī)械工程設(shè)計(jì)已經(jīng)展現(xiàn)了其強(qiáng)大的作用，人們對(duì)相關(guān)產(chǎn)品的質(zhì)量提出了更高的要求，所以，CAD技術(shù)在機(jī)械工程設(shè)計(jì)中應(yīng)用也逐漸發(fā)展起來。CAD 技術(shù)是計(jì)算機(jī)發(fā)展的產(chǎn)物，可以進(jìn)行精確的分析和模擬，大大提升工作的效率，改善產(chǎn)品質(zhì)量。本文主要討論機(jī)械工程設(shè)計(jì)中CAD技術(shù)的應(yīng)用，旨在為我國的機(jī)械工程設(shè)計(jì)提供借鑒。

關(guān)鍵詞 機(jī)械設(shè)計(jì);CAD技術(shù);應(yīng)用

引言

近些年來，計(jì)算機(jī)發(fā)展十分迅速，計(jì)算機(jī)的質(zhì)量也有很大的提升，因此，在許多行業(yè)和領(lǐng)域，逐漸淘汰了以往傳統(tǒng)的工作方式，引入計(jì)算機(jī)進(jìn)行工作，大大提升了效率和質(zhì)量。不同于以往，現(xiàn)階段的機(jī)械工程不論是在質(zhì)量、結(jié)構(gòu)、效率等方面都有了更高的要求，傳統(tǒng)的機(jī)械工程設(shè)計(jì)已經(jīng)顯示出了一定的劣勢(shì)，所以，CAD 技術(shù)的引入逐漸發(fā)展起來，已經(jīng)得到了廣泛的使用。CAD 技術(shù)雖然不是十分復(fù)雜，但是有較強(qiáng)的實(shí)用性，可以進(jìn)行圖形設(shè)計(jì)和圖像處理，對(duì)收入的信息以及數(shù)據(jù)進(jìn)行精確計(jì)算處理，不論是在信息存取，還是在計(jì)算機(jī)協(xié)同設(shè)計(jì)方面都展現(xiàn)出了強(qiáng)大的功能，對(duì)工程設(shè)計(jì)、航空航天、電子技術(shù)等領(lǐng)域都有重要的意義。

1機(jī)械工程設(shè)計(jì)與 CAD技術(shù)的含義

1.1 CAD技術(shù)的含義

不同于其他的一些專業(yè)技術(shù)，CAD技術(shù)并不是專注于完成某一項(xiàng)特定的功能，在大多數(shù)情況下只是一種輔助技術(shù)，通過對(duì)要制作的對(duì)象進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和圖形模擬，系統(tǒng)再通過這些數(shù)據(jù)制定出合理的方案，進(jìn)而模擬出符合要求的部件結(jié)構(gòu)圖案，一定程度上減小了技術(shù)人員的工程量，提升了工作質(zhì)量和效率。我國對(duì)CAD技術(shù)的研究較為深入，一些核心技術(shù)在國際上也名列前茅，不僅在電子產(chǎn)品、機(jī)械設(shè)計(jì)中有一定的應(yīng)用，還在國防工業(yè)、航空航天等許多重要領(lǐng)域發(fā)揮了巨大的作用。CAD技術(shù)通常由內(nèi)部的幾個(gè)部分共同工作而發(fā)揮作用的，主要有CAPP、二維繪圖、PDM這三個(gè)部分，其中，二維繪圖在功能上具有至關(guān)重要的作用，主要是通過一系列的運(yùn)算進(jìn)而對(duì)目標(biāo)部件或者構(gòu)造進(jìn)行繪制。

1.2 機(jī)械設(shè)計(jì)特征

機(jī)械工程設(shè)計(jì)是一個(gè)復(fù)雜的過程，不僅要求對(duì)機(jī)械專業(yè)知識(shí)熟練掌握，還要具備計(jì)算機(jī)技術(shù)以及電子技術(shù)等方面的一些知識(shí)。在機(jī)械設(shè)計(jì)中，為了保證設(shè)計(jì)質(zhì)量滿足要求，需要有關(guān)于設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確數(shù)據(jù)，尋找到合理的設(shè)計(jì)資源和信息，同時(shí)，要根據(jù)設(shè)計(jì)目標(biāo)以及數(shù)據(jù)信息制定良好的方案。在這種嚴(yán)苛的要求下，如果僅依靠傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方式是比較困難的，產(chǎn)品質(zhì)量也有一定的問題，所以CAD技術(shù)的引入是十分必要的措施。時(shí)代是不斷向前的，新的技術(shù)在不斷產(chǎn)生，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)也日益激烈，相關(guān)用戶對(duì)產(chǎn)品的要求和選擇也對(duì)企業(yè)給予了一部分壓力和動(dòng)力。所以，如何設(shè)計(jì)出質(zhì)量更高的產(chǎn)品，如何提升上產(chǎn)的效率是機(jī)械設(shè)計(jì)的主要目標(biāo)[1]。

2機(jī)械設(shè)計(jì)行業(yè)使用CAD的優(yōu)勢(shì)分析

就目前的機(jī)械工程設(shè)計(jì)分析來看，較多企業(yè)在設(shè)計(jì)實(shí)踐中使用到了CAD技術(shù)，對(duì)該技術(shù)的具體應(yīng)用做分析發(fā)現(xiàn)其具有以下四個(gè)方面的突出優(yōu)勢(shì)。

第一是在設(shè)計(jì)實(shí)踐中，利用CAD技術(shù)后，零件設(shè)計(jì)更加方便。從目前的案例設(shè)計(jì)實(shí)踐分析來看，CAD技術(shù)的具體利用不僅可以完成裝配環(huán)境下的新零件設(shè)計(jì)，還可以利用裝配環(huán)境下不同零件的相互關(guān)系實(shí)現(xiàn)新零件的設(shè)計(jì)，這樣，整個(gè)設(shè)計(jì)工作的效率有了顯著的提升，便捷性也有了明顯的提升。統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，采用CAD技術(shù)進(jìn)行零件的具體設(shè)計(jì)，有效地規(guī)避了零件單獨(dú)設(shè)計(jì)導(dǎo)致的裝配失敗問題。

第二是在設(shè)計(jì)中，利用CAD技術(shù)實(shí)現(xiàn)了裝配零件的直觀性顯示。在裝配零件時(shí)，如果是傳統(tǒng)的裝配方法，需要對(duì)不同的零件進(jìn)行配裝，這會(huì)導(dǎo)致工作量的加大，整個(gè)工作效率會(huì)受到影響。在利用CAD技術(shù)后，裝配零件時(shí)可以利用資源查找器進(jìn)行相關(guān)零件的查找，這樣，零件以及零件的相互關(guān)系會(huì)更加的明確，具體的裝配過程會(huì)更加的快捷。此外，在裝配中，零件還可以進(jìn)行隱藏，所以，在外部零件被隱藏后，內(nèi)部的裝配結(jié)構(gòu)會(huì)更加清晰地展現(xiàn)出來，基于裝配模型對(duì)具體的裝配工作進(jìn)行運(yùn)動(dòng)演示，并對(duì)運(yùn)動(dòng)過程進(jìn)行監(jiān)管，確定其達(dá)標(biāo)效果，這樣可以為具體的設(shè)計(jì)更改提供參考，以此達(dá)到設(shè)計(jì)質(zhì)量提升的目的。

第三是利用CAD技術(shù)可以有效地縮短設(shè)計(jì)的周期，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)效率的提升。從目前的資料統(tǒng)計(jì)來看，在機(jī)械工程設(shè)計(jì)實(shí)踐中利用CAD技術(shù)，整個(gè)設(shè)計(jì)周期會(huì)縮短1/3。利用CAD技術(shù)進(jìn)行具體的機(jī)械設(shè)計(jì)，只需要對(duì)其中的零部件進(jìn)行重新的設(shè)計(jì)和改造，而具體的零部件設(shè)計(jì)會(huì)集成以往的信息，這有效地節(jié)省了數(shù)據(jù)計(jì)算和論證的時(shí)間，所以機(jī)械設(shè)計(jì)的效率會(huì)有大幅度的提升。目前的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)顯示，在設(shè)計(jì)中，利用CAD技術(shù)，設(shè)計(jì)效率會(huì)提升3～5倍。再者，CAD系統(tǒng)具有比較強(qiáng)的高度變形計(jì)算能力，可以快速實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)要求。

第四是利用CAD技術(shù)進(jìn)行機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)，產(chǎn)品的技術(shù)含量以及質(zhì)量會(huì)有顯著性的提升。從目前的設(shè)計(jì)實(shí)踐來看，CAD在具體設(shè)計(jì)時(shí)會(huì)利用到較為先進(jìn)的方法，就現(xiàn)在的設(shè)計(jì)分析來看，其使用的方法有有限元受力分析法、產(chǎn)品的虛擬設(shè)計(jì)法等，這些方法的具體使用明顯地提高了產(chǎn)品設(shè)計(jì)的質(zhì)量。同時(shí)，大型企業(yè)數(shù)控加工手段完善，再采用CAD/CAPP/CAM進(jìn)行機(jī)械零件加工，一致性較好，保證了產(chǎn)品的質(zhì)量[2]。

3CAD技術(shù)在機(jī)械工藝設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

CAD技術(shù)在機(jī)械工藝設(shè)計(jì)中發(fā)揮著重要的作用，本節(jié)就此對(duì)CAD技術(shù)在機(jī)械工藝設(shè)計(jì)中的具體應(yīng)用進(jìn)行相應(yīng)的分析。

3.1 輔助繪圖、設(shè)計(jì)機(jī)械

在機(jī)械工藝設(shè)計(jì)領(lǐng)域，對(duì)CAD技術(shù)進(jìn)行相應(yīng)的應(yīng)用，能夠?qū)AD強(qiáng)大的設(shè)計(jì)功能進(jìn)行相應(yīng)的應(yīng)用，對(duì)機(jī)械工藝的設(shè)計(jì)進(jìn)行一定程度的創(chuàng)新，從而對(duì)整體的設(shè)計(jì)體系進(jìn)行相應(yīng)的優(yōu)化改善，在不同的裝配環(huán)境中，對(duì)相關(guān)的零件設(shè)計(jì)進(jìn)行相應(yīng)的創(chuàng)新，提升設(shè)計(jì)的速度和效率，同時(shí)也能夠便利工作人員的工作，對(duì)零件裝配的整齊性進(jìn)行一定的保障。因此，通過CAD技術(shù)，相應(yīng)的機(jī)械工程設(shè)計(jì)時(shí)能夠?qū)ψ陨淼墓ぷ餍蔬M(jìn)行相應(yīng)的提升，同時(shí)也能夠?qū)υO(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)化程度進(jìn)行相應(yīng)的提升。工作人員在傳統(tǒng)的機(jī)械工藝設(shè)計(jì)工程中，一般需要進(jìn)行大量的手工作業(yè)，在一定程度上會(huì)降低信息的準(zhǔn)確性，同時(shí)也可能會(huì)對(duì)設(shè)計(jì)整體的美觀性進(jìn)行降低。在機(jī)械工藝設(shè)計(jì)工程中應(yīng)用CAD技術(shù)能夠?qū)ο嚓P(guān)的繪圖命令進(jìn)行遵循，能夠提升機(jī)械工程圖的設(shè)計(jì)質(zhì)量，對(duì)工作人員的工作效率進(jìn)行降低的同時(shí)，能夠?qū)C(jī)械制圖的效率以及質(zhì)量進(jìn)行相應(yīng)的提升。

3.2 CAD技術(shù)在機(jī)械工程設(shè)計(jì)中的建模應(yīng)用

傳統(tǒng)機(jī)械工程設(shè)計(jì)很大程度上的短板就是建模方面，CAD技術(shù)彌補(bǔ)了這一短版，同時(shí)這也是其存在的核心價(jià)值。在建模過程中，需要綜合各方面的信息和數(shù)據(jù)來達(dá)成目標(biāo)，其中主要有三類，分別為線框模型、表面模型以及實(shí)體模型。CAD技術(shù)在許多方面多多少少都有使用，但大多數(shù)情況下應(yīng)用在二維、三維的建模上。三維建模應(yīng)用了較多的幾何、代數(shù)的相關(guān)數(shù)學(xué)知識(shí)，根據(jù)要求模擬出模型，再引入?yún)?shù)進(jìn)行變量運(yùn)算[3]。

3.3 操作智能化

在進(jìn)行機(jī)械工藝設(shè)計(jì)的過程中，應(yīng)用CAD技術(shù)能夠在一定程度上對(duì)操作的智能化進(jìn)行相應(yīng)的提升。通過智能化的操作，能夠借助相關(guān)的知識(shí)化、信息化的載體對(duì)機(jī)械工藝設(shè)計(jì)進(jìn)行相應(yīng)的分析，從而得到更加準(zhǔn)確詳細(xì)的設(shè)計(jì)，為相關(guān)的機(jī)械工程設(shè)計(jì)師提供相應(yīng)的借鑒。在進(jìn)行智能化操作的過程中，能夠?qū)υO(shè)計(jì)者的整體情況，如失誤情況或是設(shè)計(jì)的想法進(jìn)行相應(yīng)的體現(xiàn)，從而促進(jìn)整體的設(shè)計(jì)質(zhì)量提升，同時(shí)也能夠?qū)ο鄳?yīng)的設(shè)計(jì)進(jìn)行有效的創(chuàng)新，從而實(shí)現(xiàn)不斷發(fā)展的社會(huì)的需要。

3.4 對(duì)工程的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)以及分析進(jìn)行優(yōu)化

在進(jìn)行機(jī)械工藝設(shè)計(jì)的過程中，不能缺少的環(huán)節(jié)即是結(jié)合相關(guān)機(jī)械產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，進(jìn)行詳細(xì)的分析。CAD技術(shù)隨著現(xiàn)代力學(xué)的不斷發(fā)展，功能也在不斷完善。在進(jìn)行機(jī)械工藝設(shè)計(jì)的過程中，相關(guān)的工作人員能夠借助CAD技術(shù)有效的接口，將三維實(shí)體模型進(jìn)行相應(yīng)的軟件導(dǎo)入，從而對(duì)其設(shè)計(jì)進(jìn)行詳細(xì)的分析，對(duì)具體產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)進(jìn)行相應(yīng)的優(yōu)化，同時(shí)促進(jìn)對(duì)工程的進(jìn)一步分析[4]。

4結(jié)束語

綜上所述，在進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)的過程中，應(yīng)用CAD技術(shù)發(fā)揮著重要的作用，能夠促進(jìn)機(jī)械制圖更加科學(xué)、智能，對(duì)工作人員的工作量進(jìn)行相應(yīng)的降低，同時(shí)也能夠提升設(shè)計(jì)的效率以及質(zhì)量，對(duì)相應(yīng)的機(jī)械工藝設(shè)計(jì)的需求進(jìn)行相應(yīng)的滿足。本文在分析機(jī)械工程設(shè)計(jì)和CAD技術(shù)概念的基礎(chǔ)上對(duì)CAD技術(shù)應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)進(jìn)行討論，并分析CAD技術(shù)的具體應(yīng)用，最終的目的就是要指導(dǎo)現(xiàn)階段的實(shí)踐工作。

參考文獻(xiàn)

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作者簡(jiǎn)介

黃翊（1993-），男，廣西南寧市邕寧區(qū);學(xué)歷：本科，職稱：助理工程師，現(xiàn)就職單位：廣西建工集團(tuán)建筑機(jī)械制造有限責(zé)任公司，研究方向：機(jī)械設(shè)計(jì)。