嚴(yán)曉娟（武威職業(yè)學(xué)院， 甘肅 武威 733000）

CAD在機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用分析

嚴(yán)曉娟
（武威職業(yè)學(xué)院， 甘肅 武威 733000）

在20世紀(jì)的中葉，機(jī)械設(shè)計(jì)逐漸發(fā)展起來。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和技術(shù)的進(jìn)步，人們逐漸開始運(yùn)用CAD技術(shù)來進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)。由于我國的經(jīng)濟(jì)技術(shù)水平也在不斷地提高，工業(yè)化進(jìn)程不斷加深，因此CAD技術(shù)也得到了一定的重視。因此，本文將針對CAD技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用進(jìn)行簡要的分析。

CAD；機(jī)械設(shè)計(jì)；應(yīng)用分析

1　CAD技術(shù)的概述

CAD系統(tǒng)主要包括了硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，影響著CAD技術(shù)發(fā)展的不再是硬件系統(tǒng)，而是CAD軟件系統(tǒng)及其相關(guān)的輔助模型。目前，CAD軟件主要是分為數(shù)據(jù)管理軟件、CAD應(yīng)用軟件和交互式圖形顯示軟件等三種類型。由于CAD技術(shù)在近些年來不斷地得到提升，并且在許多行業(yè)當(dāng)中受到了廣泛的運(yùn)用。因此，我國對CAD技術(shù)也就越來越重視。早起的CAD系統(tǒng)的功能已經(jīng)不能滿足當(dāng)代社會(huì)的需求，因此CAD技術(shù)得到了不斷的完善，因此目前我國的CAD系統(tǒng)也就越來越智能化。

2　CAD技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)中的優(yōu)勢

2.1有效縮短設(shè)備生產(chǎn)設(shè)計(jì)周期

CAD技術(shù)運(yùn)用在機(jī)械制造業(yè)當(dāng)中有著明顯的優(yōu)勢，機(jī)械制造業(yè)的設(shè)計(jì)周期短，因此使用CAD系統(tǒng)那么就能更好地縮短各類機(jī)械期間的設(shè)計(jì)周期。因?yàn)镃AD技術(shù)能比較好地將機(jī)械設(shè)計(jì)中的各零部件集合起來，并且完成各項(xiàng)參數(shù)的計(jì)量和設(shè)計(jì)，那么就能簡單快捷地形成一個(gè)全新的基本體結(jié)構(gòu)。在產(chǎn)品的更新?lián)Q代設(shè)計(jì)時(shí)，還可以利用過去的數(shù)據(jù)信息并進(jìn)行適當(dāng)變動(dòng)從而快速設(shè)計(jì)出新一代產(chǎn)品，這樣可以大大降低不必要的時(shí)間成本。在機(jī)械設(shè)計(jì)中，能巧妙地運(yùn)用CAD技術(shù)，大大降低設(shè)計(jì)工作者的工作強(qiáng)度，很好地提升設(shè)計(jì)的效率和生產(chǎn)過程的進(jìn)度，因此CAD技術(shù)能有效地縮短機(jī)械設(shè)備的生產(chǎn)和設(shè)計(jì)的周期。

2.2CAD技術(shù)的發(fā)展前景好

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國的工業(yè)化發(fā)展也逐漸成熟起來，那么機(jī)械設(shè)計(jì)在未來前進(jìn)趨勢是我國必須要重視的問題，CAD制圖在眾多設(shè)計(jì)行業(yè)當(dāng)中運(yùn)用非常廣泛，它不僅能將先進(jìn)的設(shè)計(jì)理念和方式進(jìn)行結(jié)合，還能提高設(shè)計(jì)的質(zhì)量和水平。因此，CAD技術(shù)的發(fā)展前景是可以預(yù)見的。要是將CAD技術(shù)熟練地運(yùn)用到機(jī)械設(shè)計(jì)當(dāng)中，那么就能帶動(dòng)著整個(gè)設(shè)計(jì)的發(fā)展，為機(jī)械制造行業(yè)未來的發(fā)展指明前進(jìn)的方向。通過CAD技術(shù)設(shè)計(jì)出來的產(chǎn)品能夠?qū)⑵湫阅芎徒Y(jié)構(gòu)進(jìn)行最大化的優(yōu)化，因此CAD技術(shù)并不是簡單的重復(fù)工作。CAD技術(shù)分析機(jī)械產(chǎn)品的性能，便于工作人員對產(chǎn)品的每個(gè)部件動(dòng)、靜狀態(tài)和形體的優(yōu)化工作。毫無疑問，CAD技術(shù)所具有的重量計(jì)算、演示功能和宣傳資料制作等等應(yīng)用功能將會(huì)在未來市場中占據(jù)重要的地位。

2.3充分利用人類的思維程序

CAD技術(shù)是對人類思維程序的充分利用，它的存在體現(xiàn)了設(shè)計(jì)人員的思維順序，這樣的構(gòu)思能夠很好地表達(dá)為三維模型以便于工作的展開。在設(shè)計(jì)過程中，設(shè)計(jì)人員注重產(chǎn)品設(shè)計(jì)創(chuàng)新能力的培養(yǎng)從而設(shè)計(jì)出能夠充分發(fā)揮人們創(chuàng)造性的產(chǎn)品。

2.4保證機(jī)械產(chǎn)品質(zhì)量

三維CAD技術(shù)的功能十分豐富，通過各種各樣的先機(jī)設(shè)計(jì)法使得產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和質(zhì)量都提高到了較高的水準(zhǔn)。這種技術(shù)可以滿足工作人員對于機(jī)械產(chǎn)品的大小、位置、體積、慣性矩等方面進(jìn)行準(zhǔn)確的描述。通過準(zhǔn)確的描述可以更好地體現(xiàn)設(shè)計(jì)者的構(gòu)思和理念。

2.5虛擬零件裝配提高正確率

CAD能夠動(dòng)態(tài)顯示零件裝配過程，我們能夠看到其運(yùn)行狀態(tài)，一旦發(fā)現(xiàn)不合理的裝配時(shí)，CAD便會(huì)作出及時(shí)的提示。這樣的工作方式讓工作人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)錯(cuò)誤進(jìn)行針對性的修改，這有助于產(chǎn)品設(shè)計(jì)正確率的提高。

3　CAD技術(shù)在機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

CAD技術(shù)在機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)過程中的應(yīng)用主要包括以下三個(gè)方面：零部件與裝配圖的實(shí)體生成、模具CAD的集成制作和CAD技術(shù)多維繪圖的應(yīng)用。CAD技術(shù)的發(fā)展，一定意義上打破了傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的局限，并且在設(shè)計(jì)觀念上也添加了一些現(xiàn)代設(shè)計(jì)的元素和特點(diǎn)，因而能使得機(jī)械發(fā)展有著更大的進(jìn)步空間。對此，以下將簡述CAD技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)中的相關(guān)應(yīng)用。

（1）實(shí)體產(chǎn)生CAD機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)圖紙的應(yīng)用主要體現(xiàn)在這樣幾個(gè)方面的實(shí)體方面，其應(yīng)用的詳細(xì)介紹和分析，包括實(shí)體產(chǎn)生的地區(qū)，主要體現(xiàn)在實(shí)體建模方面展開。在機(jī)械產(chǎn)品的實(shí)體建模，通?？梢允褂迷撃Ｐ褪潜容^常見的球體，立方體，等六個(gè)種結(jié)構(gòu)。為三維實(shí)體模型的構(gòu)造中，使用CAD技術(shù)只需要結(jié)合零件內(nèi)部的各個(gè)部分，并劃分成不同的部位，再進(jìn)行簡單的三維構(gòu)造。然后用三維科學(xué)和各種布爾操作的將被接合起來，以形成相應(yīng)的零件，在設(shè)計(jì)和生產(chǎn)的機(jī)械部件，通常都不是一個(gè)單一的模式的結(jié)構(gòu)，常見的是各種模型的組合。

（2）隨著現(xiàn)代化科技的發(fā)展，模具CAD的集成也得到了進(jìn)步。由于工業(yè)化的快速發(fā)展，機(jī)械設(shè)計(jì)領(lǐng)域在速度上的要求也就越來越高。目前的機(jī)械技術(shù)逐漸興起，因此傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方式明顯不能滿足目前的設(shè)計(jì)要求，而機(jī)械技術(shù)也由原來單一的普通機(jī)床發(fā)展成了多元化數(shù)控機(jī)床。因此，要是還采用以往的人工制圖方式就會(huì)拖慢整個(gè)工程的進(jìn)度，因此，CAD制圖在發(fā)展和廣泛應(yīng)用給機(jī)械設(shè)計(jì)帶來了很大的便利?，F(xiàn)階段的機(jī)械產(chǎn)品新的發(fā)展方向已經(jīng)逐漸向統(tǒng)一模具設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)變，因此CAD制圖不僅提升了設(shè)計(jì)的速度，還很大程度降低了設(shè)計(jì)的成本。

（3）CAD技術(shù)的應(yīng)用不僅能使得機(jī)械設(shè)計(jì)的速度得以提升，還能處理和驗(yàn)算設(shè)計(jì)產(chǎn)品中的大量數(shù)據(jù)。在以往傳統(tǒng)的工作上，機(jī)械設(shè)計(jì)中的產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程里數(shù)據(jù)的驗(yàn)算和處理都需要花大量的時(shí)間，并且只能通過二維圖形處理，那么這也就意味著數(shù)據(jù)有可能會(huì)有誤差，因此傳統(tǒng)的方式早已不滿足目前工業(yè)現(xiàn)代化的要求。利用CAD制圖技術(shù)，能大大減少機(jī)械產(chǎn)品的各類數(shù)據(jù)的計(jì)算時(shí)間和計(jì)算難度，并且提高數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確率。通過以往的經(jīng)驗(yàn)上得知，在在CAD多維繪圖中，使用最多的便是以交瓦式制圖。因?yàn)樗哂胁僮餍院啽愫蜏?zhǔn)確性高的特點(diǎn)，并且能更好地轉(zhuǎn)化各基礎(chǔ)圖庫。

（4）CAD軟件除了能有以上的應(yīng)用和優(yōu)點(diǎn)以外，它還有一個(gè)特點(diǎn)，就是能優(yōu)化現(xiàn)代機(jī)械零件、分析零件壽命和強(qiáng)度等。那么就能有效地解決在設(shè)計(jì)過程中遇到的關(guān)于機(jī)械零件的問題。例如結(jié)構(gòu)的合理性和材料強(qiáng)度的合理性等。CAD軟件在機(jī)械設(shè)計(jì)上的應(yīng)用不僅能有效地節(jié)省成本和時(shí)間，還能查漏補(bǔ)缺，進(jìn)而CAD的發(fā)展也能帶動(dòng)著整個(gè)機(jī)械設(shè)計(jì)的發(fā)展。

（5）除此之外，CAD技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)中的的優(yōu)點(diǎn)還在于圖形及符號庫。因?yàn)闄C(jī)械設(shè)計(jì)當(dāng)中的部分設(shè)計(jì)圖形相對比較復(fù)雜，要是按照以往的人工手動(dòng)畫圖的話，不僅耗費(fèi)時(shí)間長，還極大地消耗了設(shè)計(jì)師的精力。尤其是機(jī)械設(shè)計(jì)的圖形數(shù)量多，種類繁雜，那么在設(shè)計(jì)過程中就需要眾多的人力物力。但是使用了CAD軟件，不僅能隨意地切換圖形，還能將一些復(fù)雜的圖形分解，然后進(jìn)行不同的結(jié)合。這樣不僅大大地節(jié)省了設(shè)計(jì)的時(shí)間，還能不斷地嘗試新的設(shè)計(jì)，并對比之后，采取最佳的方案和編輯，這樣就能為圖形設(shè)計(jì)工作的開展創(chuàng)造出最便利的條件。而且在實(shí)際過程中，CAD技術(shù)能解決實(shí)際中出現(xiàn)的最為普遍的問題，例如有限元分析、優(yōu)化設(shè)計(jì)以及動(dòng)力學(xué)分析等。那么也能給工程節(jié)省許多時(shí)間，能給設(shè)計(jì)師提供很大的便利，使得整個(gè)工程的工期縮短，也能一定程度上降低工程的資金。

4　結(jié)語

近年來，隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，工業(yè)化也得到了不斷的發(fā)展。要想滿足現(xiàn)代工業(yè)化的要求，就應(yīng)該不斷地把技術(shù)“更新?lián)Q代”。隨著CAD技術(shù)的廣泛應(yīng)用，機(jī)械設(shè)計(jì)行業(yè)也要重視CAD軟件的發(fā)展和應(yīng)用。在各大科學(xué)技術(shù)的影響下，CAD發(fā)展前景是可以預(yù)見的，那么機(jī)械設(shè)計(jì)在發(fā)展的過程中，不斷地更新技術(shù)，并應(yīng)用CAD軟件，那么才能有更好的發(fā)展前景并且展望更好的未來。還能一定程度上加快工程的工期，減少工程的資金，提高工程的質(zhì)量和實(shí)用性，為設(shè)計(jì)師提供更好的便利。

[1] 王維.三維CAD技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用探討[J].化工設(shè)計(jì)通訊，2016(01).

[2] 沈麗.試論機(jī)械設(shè)計(jì)中三維CAD技術(shù)的應(yīng)用[J].科技展望，2016(12).

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Application of CAD in mechanical design

TQ323.5

1009-797X(2016)14-0040-03

B

10.13520/j.cnki.rpte.2016.14.013

嚴(yán)曉娟（1991-），女，本科，助教，主要從事機(jī)械材料方面的研究。

2016-06-11