CAD技術在機械工程設計中的應用

曹學智

摘 要：當前，隨著我國社會經濟和科技水平的飛速發展和提高，其CAD技術也得到了突飛猛進的進步，這為機械制造的工程設計提供了非常重要和強大的保障。該文就CAD技術以及機械工程設計的相關情況進行簡單的概述，并就CAD技術在當前機械工程設計當中的應用情況進行分析和討論，從而更好的推動我國機械制造行業的建設和發展。

關鍵詞：機械工程設計 CAD技術 應用

中圖分類號：TH122 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2013）02（c）-0-01

近些年來，隨著社會時代的不斷變化發展，信息化、智能化的高新科學技術也使得機械設計這一老牌技術領域得到了新的提高和發展。其中，CAD技術就在較為典型的一種新型的計算機設計應用技術。該文就CAD技術以及機械工程設計的相關情況進行簡單的概述，并就CAD技術在當前機械工程設計當中的應用情況進行分析和討論，從而更好的推動我國機械制造行業的建設和發展。

1 CAD技術的概述

1.1 CAD技術的概念

CAD技術即為計算機輔助設計技術，它是將設計資料傳輸到計算機當中去，并通過相應的計算機技術使計算機能夠自動的進行程序的編制，從而對設計方案進行優化，并繪制出零件或產品的結構圖。CAD技術具有機械產品及工程的幾何建模、分析計算、繪制圖形、仿真試驗、生成設計文件以及數據庫管理等特點。隨著計算機相關技術的飛速發展，CAD技術在機械制造領域中的應用范圍也越來越廣，并在機械產品的設計比例中占據了重要的位置。

1.2 CAD軟件的功能

目前，企業常用的CAD軟件的模塊功能主要包括以下幾個方的內容，即：（1）CAPP功能。即計算機輔助的工業設計。它主要是對材料定額、工藝的設計任務及內容等進行管理，從而提高機械設計的標準化，確保機械設計的高效率、高質量。（2）二維繪圖功能。它是當前CAD技術在機械設計應用當中的主要功能，它利用計算機進行智能繪圖，轉變了原有手工繪圖的方式，能夠有效的減輕設計人員的工作任務量。（3）PDM功能。即對產品數據的管理功能。它能夠實現機械設計的標準化、規范化，從而確保工藝卡、圖紙、技術資料以及加工代碼等的可靠性和安全性。

2 機械工程設計的概述

2.1 機械工程設計的概念

所謂機械工程設計，即設計人員根據相關產品的使用要求，分析、構思和結算產品的組成結構、工作原理、能量傳遞方式、運動方式以及各個分部件的尺寸、規格、質量、維護方法等，并將它們轉化為具體設計的

過程。

2.2 機械工程設計的特點

目前，機械工程的設計特點主要體現在以下幾個方面，即：（1）精確性。準確性是當前機械產品隨著綜合性和復雜度的提高而出現的必然結果，也是當前先進的計算設備和技術方法的發展趨勢。（2）經濟性。隨著用戶選擇以及市場競爭對機械產品在經濟方面的性能要求的提高，在設計時，也會隨著提高它的經濟性能。（3）智能化。這一性能的設計主要體現在大型的結構較為復雜的機械產品的設計當中，從而實現機械產品的智能性、創造性的思維活動。（4）集成化。這一特點主要體現在硬件軟件一體化、機電一體化以及人機一體化方面，它能夠綜合各個方面的數據進行分析、指導和評價相應的機械設計。（5）并行性。能夠實現DFA、DFM等的設計理念，減少庫存以及廢品所產生的消耗，從而保證機械產品的經濟性。（6）動態性。動態性特征除了體現在設計對象的分析上，還體現在組織設計的協調和合作方面，從而確保機械設計的無縫連接。

3 CAD技術在機械工程設計中的應用

在機械工程的實際設計過程中，CAD技術在其中的應用范圍主要包括CAE軟件、CAD/CAM軟件以及生成零件裝配設計圖等。CAD技術在設計的過程中，能夠有效的對機械工程設計的方法和手段進行優化和更新，轉變過去傳統的設計模式，通過積極的引進和系統當前國內外先進的設計現代化理念，不斷的提高和推動我國機械制造行業的壯大和發展。目前，CAD技術在機械工程設計過程中的應用情況主要體現在以下的幾個方面，具體內容如下。

3.1 CAE機械軟件

CAE在機械工程設計當中的軟件系統的實際功能主要包括：結構優化設計、工程數值分析、運動學/動力學仿真、強度壽命預估與設計評價等等。在設計的過程中，CAE系統軟件要在等CAD 技術解決完機械產品的造型問題之后，方可進行產品剛度、強度、材料、壽命、合理性、運動特性以及結構等方面的動態特性問題和其他問題的設計。

3.2 生成機械產品的裝配及零件設計圖

目前，在CAD技術進行機械工程的設計過程中，主要包括三種常見的三維建模類型，即：實體模型、表面模型以及線框模型。在實體建模方法中，有許多基本的設計體系。例如AUTOCAD的實體造型系統中，主要包括六種基本的建模體系（即球體、立方體、圓錐體、圓柱體、楔形體和環狀體）。在進行簡單的機械零件設計時，就可以通過利用這些基本結構進行設計分析，從而有局部的多個基本體構成對零件整體三維實體的造型設計。同時，當機械工程的零部件在完成實體的構造設計之后，要通過相關機械設備對運動過程當中的相關數據資料進行分析，從而保證零件運動到制定的某一個位置時，系統能夠按照各零部件提供的實際位置坐標進行精確的“裝配”，從而實現CAD軟件在機械工程設計過程中的三維編輯

功能。

3.3 集成制造CAD/CAM模具

隨著CAD技術的不斷應用和更新，機械制造業的生產設備也從過去的普通機床逐步的向著數控機床進行轉變，通過運用CAD設計技術，能夠將模具制造向著數字化、集成化的方向發展。CAD/CAM技術的功能主要包括：圖形編輯、三維繪圖、仿真模擬、曲面造型、有限元分析、數控加工以及動態顯示等等。

4 結語

二21世紀時信息化的時代，在未來的社會發展中，信息化、自動化、智能化必將成為社會各行各業發展的主要趨勢。因此，在機械工程設計當中應用CAD技術是非常必要的，也是順應當前整個社會大環境發展的要求。相關機械企業要大力引進和推廣CAD技術，積極地擴大它在機械設計領域內的應用范圍，不斷地在實踐過程中總結經驗教訓，加大對新技術的將研究、開發和應用，從而促進機械制造行業的現代化、智能化

發展。

參考文獻

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