淺談CAD技術在機械工程設計中的應用

摘 要：隨著經(jīng)濟的不斷發(fā)展，我國的CAD技術在機械工程設計領域中占了非常大的地位，給我國的機械工程設計人員帶來了很大的幫助。從調(diào)查的情況來看，CAD技術的優(yōu)點不僅僅可以提升機械產(chǎn)品的質(zhì)量，減少機械工程設計人員的工作量，還可以提高設計質(zhì)量，促使我國的機械工程得到更好的發(fā)展。但隨著CAD技術在機械工程中占得領域越來越廣，部分缺點也慢慢顯現(xiàn)出來?；诖?，該文主要對CAD技術在機械工程設計中的應用進行了深度的研究。

關鍵詞：CAD技術 機械 工程設計 應用

中圖分類號：TH122 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）10（b）-0082-02

通過長時間的實踐發(fā)現(xiàn)CAD技術以易操作、快捷、存儲等方面的優(yōu)點在機械工程設計中占有非常大的地位，是一個不可缺少的操作技術。近幾年我國的大部分工程都已應用了計算機進行輔助設計和輔助繪圖，為我國的機械工程設計人員帶來了很大的幫助。從目前的發(fā)展情況來看，計算機應用在機械工程中不僅僅可以提高機械產(chǎn)品的質(zhì)量，減少機械工程人員的工作量，還可以讓機械工程設計人員能夠發(fā)揮出其本身的所長，促使國民經(jīng)濟的快速發(fā)展。但隨著CAD技術不斷的涌入社會之中，部分缺點也已經(jīng)慢慢顯露出來了。因此有部分的相關人員認為這一技術并不適合機械工程的發(fā)展，到底是利大于弊，還是弊大于利，怎樣才能使這一技術得到更好的發(fā)展，就這一情況，該文主要對CAD技術的優(yōu)點和缺點進行了深度的剖析，以便更好的幫助機械工程設計人員。

1 CAD技術在機械工程設計中的應用

1.1 CAD技術在機械工程設計中建模的應用

建模作為機械工程設計中的核心內(nèi)容，其承擔著機械產(chǎn)品質(zhì)量是否達標的重要責任。就目前的發(fā)展形勢來看，CAD技術主要有3種三維建模分別是：一是線框模型，二是表面模型，三是實體模型。CAD技術其實就是指在設計的過程中，利用計算機作為輔助工具，幫助機械工程設計人員進行設計的一切實用技術的總和。CAD技術領域非常廣，其主要應用在二、三維的幾何形體建模、繪圖上。在三維的設計的過程中，其主要是實現(xiàn)參數(shù)化，進行變量化設計，但是傳統(tǒng)的二維設計不僅僅不能實現(xiàn)參數(shù)化，而且還滿足不了當前正在發(fā)展的機械工程。由于CAD技術擁有一些基本的體系，可以幫助CAD技術自身完成建模等工作，還可以減少機械工程設計人員的工作量，最為重要的一點就是可以使機械產(chǎn)品質(zhì)量得以保證，更好的滿足當前社會發(fā)展的需要。

1.2 CAD技術的智能化

CAD技術的智能化主要表現(xiàn)在機械工程設計中幫助設計人員對工程進行分析和對結構進行優(yōu)化。隨著經(jīng)濟的不斷發(fā)展，我國的機械工程發(fā)展的十分迅速，由此也對機械工程設計人員提出了更高的要求，比如說：必須要掌握零部件力學性的分析和機構優(yōu)化這是作為機械工程設計人員最基本應該掌握的相關內(nèi)容。就目前的發(fā)展形勢來看，CAD技術已經(jīng)實現(xiàn)ANSYS等有限元分析軟件的無障礙對接，可以正常的運行下去。因此機械工程設計人員在設計的過程中可以利用CAD技術出來的三維零件模型導入進有限元軟件分析中，通過機械工程分析出的原理后，再次進行合理有效的力學性分析和對結構優(yōu)化的工作，從而驗證所設計的工程模型是否能滿足機械工程的要求，工程模型質(zhì)量是否合格。若在驗證的過程中發(fā)現(xiàn)零部件的質(zhì)量不合格，可以在模型大量生產(chǎn)之前對模型進行合適有效的修改，以便能夠達到相關要求，不至于造成成本的損失。由此可見，CAD技術確實在機械設計的過程中，發(fā)揮出了巨大的作用。

1.3 CAD技術在機械工程設計中繪圖的應用

CAD技術在機械工程中最基礎的應用就是繪圖制作，該技術不僅能夠改變傳統(tǒng)的繪圖方式，還可以更好的滿足機械工程對繪圖的要求。據(jù)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，CAD技術最早進入機械工程設計工作就是進行繪圖制作。隨著經(jīng)濟的不斷發(fā)展，CAD繪圖軟件的主要功能包括交互式繪圖、圖形編輯、文字填充剖面、區(qū)分層次和實現(xiàn)圖像與文字之間的轉(zhuǎn)換。CAD技術的繪圖功能最大的優(yōu)點就在于，可以非常輕松的繪制出更適合機械工程的設計圖，這無疑是給機械繪圖設計人員減輕了工作量，提高了工作效率，促使機械工程可以更好的發(fā)展下去。

2 使用CAD技術在機械工程設計領域中的優(yōu)勢

2.1 縮短工程設計時間、提高設計質(zhì)量

由于傳統(tǒng)的繪制軟件，不能實現(xiàn)設計的參數(shù)化，不能更好的適應發(fā)展迅速的機械工程。而CAD技術剛好彌補了這一缺陷，實現(xiàn)了設計的參數(shù)化和對機械結構的優(yōu)化。該技術可以通過模型的尺寸、模型的結構變化和形狀，選擇合適有效的圖形進行繪制。由此可以看出CAD技術在機械工程設計中不僅僅可以減輕了設計人員的工作量，還可以提高設計質(zhì)量，使機械工程設計工作更好的進行下去。與此同時，CAD技術還可以根據(jù)零部件的形狀和位置進行自我調(diào)整，這樣不僅僅可以使零部件發(fā)揮出其本身最大的作用，還可以減低因零部件之間不匹配而帶來的麻煩。

2.2 機械產(chǎn)品質(zhì)量得以保證

在這個信息化技術的社會中，部分的機械工程為了可以獲得更大的經(jīng)濟效益，從而選擇了一種極為先進和目前最受歡迎的CAD技術。從近幾年的發(fā)展情況來看，CAD技術的應用可以從根本上改變機械零部件設計的質(zhì)量，利用科學先進的技術有效保障了零部件設計的水平，從而提高零部件的設計質(zhì)量，彌補了傳統(tǒng)的設計技術不能夠有效的保證機械產(chǎn)品質(zhì)量這一大缺點，使設計出來的機械產(chǎn)品更符合當前的機械工程發(fā)展的要求。由于機械零部件本身就是與信息技術有所聯(lián)系，若再提高零部件的質(zhì)量，一定能使機械零部件中的科學含量提升到另一高度。

2.3 促成CAD/CAM技術集成

在CAD的強力帶動之下，我國的機械制造業(yè)的生產(chǎn)設備從傳統(tǒng)的普通機床逐漸走向先進的數(shù)控機床。在CAD技術的支持下，設計出的機械零部件更能夠滿足當前機械工程發(fā)展的需要。CAD/CAM系統(tǒng)主要是由三維繪圖、圖形編輯、數(shù)控加工、圖片與模型之間的轉(zhuǎn)換以及有限元分析組合而來的。CSD/CAM系統(tǒng)的集成的主要作用就在于，可以避免傳統(tǒng)做法中工作人員根據(jù)CAD設計的零部件進行數(shù)控加工從而導致CAD/CAM中的零件數(shù)據(jù)不一樣，使設計工作不能夠更好的實施下去。機械工程設計人員如果把CAM和CAD設計有效的結合在一起，就可以真正讓模型實現(xiàn)數(shù)字化、信息化，最為重要的一點就是可以使設計出的零部件和生產(chǎn)應用進行無縫對接，使機械零部件能夠發(fā)揮出其本身最大的作用。

2.4 CAD技術在建筑表現(xiàn)圖上的優(yōu)勢

由于CAD制作出的建筑效果圖，是三維效果可以看到建筑材料的質(zhì)感、每個畫面都可以真實再現(xiàn)，就像身臨其境一樣，再加上真實的花草樹木更是可以以假亂真，這就是CAD技術在建筑設計中最大的優(yōu)點之一。與此同時，CAD制作出的效果圖的第二大優(yōu)點就在于，只要建筑的三維模型搭建完成，就可以從多個角度進行觀察，還可以生成多張的效果圖不需要建筑工程設計人員重新做起，這是傳統(tǒng)手繪效果圖無法比擬的。由此可見，CAD技術給建筑工程帶來了很大的幫助。

2.5 精度提高

眾所周知，建筑設計的精度一般標注到毫米、對數(shù)據(jù)的精確度要求非常之高。就目前的發(fā)展形勢來看，我國的建筑工程施工人員在施工的過程中，總是掌握不到數(shù)據(jù)的精確度，使建筑工程的質(zhì)量得不到保證。然而，隨著經(jīng)濟的不斷發(fā)展，CAD技術可以更好的應用在建筑工程中去，剛好解決了這一大問題。眾所周知，該技術可以在日影分析、室內(nèi)聲場分析等多方面計算精度，以此來達到建筑工要求的精度，當然CAD計算速度也是手工計算無法比擬的。

3 CAD技術在機械工程設計中存在的問題

3.1 CAD技術浪費資源

由于CAD是一項科技含量較高的技術，一般說來，一名機械工程設計人員需要一年或者半年的時間才能熟練的掌握CAD的全部內(nèi)容。但是在這個科技發(fā)展迅速的社會中，學習的腳步永遠趕不上信息技術的更新，CAD軟件也是在不斷的改革與發(fā)展中，機械工程設計師為了能夠掌握到所有知識，不得不花費更多的時間來面對這些變化，長此以往機械工程設計人員失去了學習的興趣，促使機械工程不能得到更好的發(fā)展。CAD技術除了浪費人力資源之外對財力的浪費更甚。如果相關人士想購買微機制圖硬件設備，如電腦、工作站、繪圖設備、復印機、數(shù)字化儀等等所需的費用是非常昂貴的，并且這些設備需要不定時進行更新，升級費用非常高。據(jù)調(diào)查，我國的一套建筑軟件所需費用可以達到2萬元左右，如果要配備所有設備則需要十幾萬至二十幾萬元?？上攵珻AD軟件所需費用大的驚人。

3.2 CAD技術扼殺建筑藝術

建筑工程是融合了科技、文化、經(jīng)濟、藝術于一體的學科，是人們生活中不可缺少的一部分。但隨著CAD技術不斷應用在機械工程設計中，不僅給機械工程設計人員帶來了很多幫助，也產(chǎn)生了諸多不利因素阻礙了機械工程的發(fā)展。我國部分的機械工程相關人員認為CAD技術的濫用會使建筑設計工作從一種藝術創(chuàng)作逐漸轉(zhuǎn)變成一種工業(yè)化的工作。雖然CAD技術可以大大減少機械工程設計人員的工作量，但是設計出的建筑，往往缺少了設計師筆下流出的獨特個性。

3.3 未能真正發(fā)揮出作用

從近幾年的發(fā)展情況來看，我國部分企業(yè)利用CAD軟件制作出各種各樣的三維模型，只是為了制作出各種各樣的三維效果圖，沒有真正使CAD軟件發(fā)揮出其本身最大的作用，沒有進行整體空間設計和受力分析，只是永遠停留在建筑平面設計方面上。眾所周知，CAD技術只是輔助設計，不是輔助建筑工程繪圖。

4 結語

CAD技術給設計人員帶來了很大的幫助，但是負面因素也不容小覷。因此設計人員在設計的過程中，除了要承認CAD技術的好處，也要正視它的局限性，善用它的長處，只有這樣才可以使CAD技術可以更好的發(fā)展下去。隨著計算機的功能不斷完善、信息處理的智能化，我國的工程設計人員只要清楚認識到CAD技術的發(fā)展前景，必然會為我國帶來更來的經(jīng)濟效益。

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