小議機械設計中CAD技術的應用

言昱

【摘 要】隨著機械制造業的飛速發展，CAD技術發展也取得了迅速進步，CAD逐漸在機械設計應用中占有重要地位。本文概括了CAD在機械設計中的應用和不足以及CAD 技術的發展趨勢，目的是在對機械設計中CAD應用起到一定的參考意義。

【關鍵詞】機械設計；CAD技術；應用

0 前言

CAD即計算機輔助設計與制圖，是借助計算機系統輔助來達到設計的建立、修改、分析或優化的過程。CAD系統就是CAD軟件一定要有硬件來支持它才能有實際意義。借助計算機技術，CAD能夠將各種設計信息都能夠存儲在計算機之中，并且支持快速的檢索和處理技術，改變了整個機械設計行業。目前，CAD經過了多次的優化設計，多出了繪畫的功能，并且對產品設計的方法更加靈活，還達到產品設計的質量、工作效率提高的目的。

1 CAD技術及其系統的組成

1.1 CAD技術的總述

CAD技術主要是以計算機為載體，通過計算機系統對數據的運算以及對圖形的處理，來進行輔助設計以及產品分析，對產品設計達到理想的效果。CAD是結合人和機械的最優特性共同進行設計的一種新設計方法，從而使人和機械的最好特性聯系起來。人將運用自己的經驗與判斷能力通過人機對話或圖形顯示的方式進行來控制整個設計過程，讓人和計算機之間進行信息交流，相互取長補短，從而獲得最優設計結果。因此，CAD與計算機繪圖不是等同的，計算機繪圖只是使用圖形軟件和硬件進行繪圖及有關標注的一種以擺脫繁重的手工繪圖為其目標的方法和技術。

1.2 CAD技術的發展及其系統的組成

CAD技術被稱為交互式圖形學研究計劃。當時，計算機的使用還不是很廣泛，需要投入較高的費用，只有一些實力雄厚的大公司，采用了這個PC技術在CAD機出現之后，CAD技術的發展突飛猛進，開始出現了以研究CAD技術，從事CAD解決方案的專業公司。當前，在科技的推動下，技術的使用范圍在不斷地擴大，具有更加廣泛的應用領域。

CAD系統也是由硬件系統與軟件系統共同組成的，在硬件方面，它包括了工程工作站、個人計算機、圖形輸入輸出設備等。在軟件方面，它主要包括了CAD軟件以及相關的輔助模型。

2 CAD技術在機械設計中的應用

隨著CAD技術的發展和推廣，CAD的功能更加全面，應用的范圍、領域更加寬廣。CAD技術應用在機械設計中更加頻繁。筆者認為CAD技術在機械工程設計中的應用有以下幾點：

首先，在機械設計中進行二維繪圖。這是機械設計中最為常見的應用方式，主要用于取代之前的手工繪圖。這是技術在機械設計中最為常見的一種應用方式，圖形和數據這兩方面信息的處理我們設計者進行機械產品設計時必須考慮的問題，具有廣闊的使用前景，改變了傳統的主要以手工方式的繪圖設計。

其次，進行參數化設計。通常情況下，同一個系列或者類型的機械零部件，具有結構相似性。只是需要根據實際情況對尺寸的大小進行相應的調整，借助參數化設計方法構建圖形程序庫，在將圖像調出之后對其尺寸進行相應的調整，能夠得到一個新的設計圖形。

再次，分解圖形，建立相關的符號庫。符號庫即通過分解較為復雜的圖形，獲取一系列相對簡單的圖形或符號，并將其存放在庫中，根據實際需求進行調取，在對其進行相應的編輯及調整之后在相應的圖形中將其插入，為圖形設計工作的開展創造了便利條件。使得設計者在利用CAD軟件進行設計繪圖時能夠更加簡單，更加得心應手。

最后，進行工程分析。一般情況下，實踐中較為普遍的是有限元分析、優化設計以及動力學分析等。采用得比較多的分析方法包括有限元分析法、優化設計分析法以及動力學分析法等。除此之外，特定的設計對象還對應有專屬的工程分所問題，例如開展注塑模設計過程中就需要流塑、冷卻以及變形等分析。另外，通過計算機模擬產品安裝或者使用，可以更好的發現產品有可能存在的問題，便于提前優化設計。

3 CAD技術的優點及缺陷

3.1 優點

第一，充分利用人類的思維程序。與人的思維相適應在機械設計師進行設計工作的時候，一般都是需要先進性構思，然后再通過各種形式來進行表達的，由于在其腦海之中，產品的形狀是立體的，設計人員可以將主要精力集中于產品設計方面，與創新意識相符，便于設計工作的連續進行。

第二，便于進行設計及修改工作。借助三維CAD軟件，不但能夠進行機械零部件的設計工作，而且可以以周邊零部件具體位置以及形狀為主要依據進行零部件設計工作。既能夠使機械零部件的設計工作開展更加便利，又能夠有效防止出現，還能夠借助資源查找器還可以將零部件造型的整個過程以動畫的形式展示出來。

第三，機械產品的技術含量得以提升。將機械產品和信息技術結合起來，并借助CAD技術以及CIMS對生產進行組織，從而推動了機械產品設計工作的順利推進。同時，能夠實現計算的便捷性，從而促進設計效率的提升；實踐中所需的數據，可以根據儲存的信息修改設計的結果，節約了大量的時間，避免了設計師進行重復勞動。

3.2 缺陷

第一，CAD技術并沒有全面應用于設計的領域。雖然CAD技術的出現使我們脫離了傳統的繪圖方式，節省了時間和精力，但這并非真正意義上的設計。當前，許多利用CAD軟件的公司和單位并不是為了設計而運用它，更多的是用它來獲取效果圖，這使得 CAD 的作用大打折扣，對CAD軟件的應用缺乏整體性和目的性。

第二，CAD技術缺乏專業的人才。雖然運用CAD軟件的人很多，但其中真正掌握CAD技術的人很少，大多數的設計人員在運用CAD軟件的時候并沒有接受過專業的技術訓練。因此，不能充分運用CAD軟件的功能，在設計零件的時候也會出現一些缺陷。況且，現如今CAD的功能會越來越多，操作CAD軟件也會變得越來越復雜，因此想要真正的掌握CAD技術會變得更加困難。

4 技術的未來前景

CAD技術在今后的一段時期將會朝著集成化、智能化、綠色化以及網絡化方向發展，系統的實用性以及實際操作的便捷性也會相應提升，成本價格會逐步下調。可以預見，CAD技術在機械設計中將會發揮更大作用。在過去以及未來，設計、制造、施工以及生產和工程管理之間存在著較為密切的關系，為促進工作效率的進一步提升，需要將CAD和CAM進行有機結合，促進CAD、CAM一體化的順利實現。

5 結束語

CAD技術能夠將人們自身的思維轉化為機械產品的設計，使得頭腦中的立體構架在計算機技術的幫助下得到三維實體造型。通過CAD技術，可以計算出對機械產品、機械數據，還可以直接修改數據，達到設計愈加完善，理性化設計方案。隨著科技的不斷進步，計算機技術的不斷完善，CAD技術正在逐步全面發展且未來發展前景良好，對我國CAD軟件行業的開發和行業使用都具有十分廣闊的意義。

【參考文獻】

[1]胡莉萍.CAD在機械設計中的應用研究[J].煤炭技術，2012（11）：27-28.

[2]林黎明.CAD技術在機械設計中的應用[J].電腦知識與技術，2006（14）.

[責任編輯：曹明明]