CAD在機械設計中的實際應用研究

錢廣竣

（昆明工業職業技術學院,昆明 650302）

CAD在機械設計中的實際應用研究

錢廣竣

（昆明工業職業技術學院,昆明 650302）

隨著CAD技術的不斷發展，現已成為機械設計工作中必不可少的輔助工具。本文首先簡單概述了CAD技術，其次提出了幾點CAD在機械設計中的實際應用，最后分析了利用CAD進行機械設計的幾點優勢以及未來發展方向。

CAD;機械設計;圖形;應用

隨著計算機技術的不斷發展，開發出了很多功能性極強的軟件。CAD是一款輔助設計軟件，其擁有強大的繪圖、建模功能，能清晰、形象的表達設計師的創意。這種趨勢下，機械設計工作也逐漸應用起CAD軟件進行輔助，并取得了顯著的效果。

1　CAD技術概述

CAD意為計算機輔助設計，該項技術是采用計算機的圖形處理功能以及數值計算功能來幫助相關技術人員進行分析和設計的。該項技術的功能隨著計算機的不斷發展，也越來越豐富了，并成功用于各種行業，如在建筑行業中，利用CAD進行規劃設計等工作。

CAD由最初的系統發展成如今的智能CAD系統，是信息時代革新的結果，也是設計行業的福音。初級CAD系統具有簡單的輔助設計功能，但在某些方面還是有所欠缺，滿足不了人們對CAD高性能的追求。而目前的智能CAD則是結合的了人工智能技術，能夠迅速響應市場變化，動態掌握市場變化，有利于CAD技術向更廣闊的空間發展。智能CAD技術能夠解決特殊問題，滿足個性化發展要求，對設計行業來說更具有針對性。同時，隨著技術的向前推進，三維CAD系統也逐漸走向市場。三維CAD系統是從人類的思維中出發，建設三維模型，能夠有效的實現全部集合參數和設計構圖，通過三維模型進行分析研究，最終建立完整而有效的數據庫。技術更深層次發展，三維CAD則會向著更加開放、集成、智能化以及規范化的方向完善，這對CAD軟件行業和系統設計提出了更高的要求[1]。

2　CAD在機械設計中的實際應用

2.1 實體建模

進行實體建模是利用CAD進行機械設計的應用之一。設計師通過把CAD軟件提供的基礎形體進行排列組合，組成出一些簡單的機械零件。如環狀體及立方體，通過運算可以組合成常見的齒輪形狀。而這些簡單的形體交并差運算應用具有很大的局限性，一些稍微復雜的形體建模還需要運用到其他運算方式。如彎曲型的鋼管，無法把其分解成基礎圖形組合方式，或用基礎體建模相對困難。此時，可現在二維平面上繪畫出該形體的剖面圖，在按照特定的路線進行拉伸或旋轉，便可得出復雜的形體[2]。

2.2 多維繪圖

機械設計中，設計師需要通過繪制工程圖來表現出自己的設計成果，所以二維繪圖也是CAD技術在機械設計中的主要應用功能之一。現階段，CAD軟件開發已經相對成熟，具有較高水準的繪圖功能，對各類圖形都可以精準繪制，并且能夠進一步加工處理。如添加文字，改變圖形尺寸等，還可以把不同類別的圖形劃分到不同圖層中，通過隱藏、凍結圖層等操作來方便設計師制圖。目前，CAD軟件逐漸朝著自動化繪圖模式發展，設計師可通過龐大的圖形符號數據庫來自動生成圖像，并且利用參數化設計自動調節圖形大小、尺寸，為機械設計工作帶來了極大便捷。

2.3 其他方面的應用

CAD技術在機械設計中不僅可以進行實體建模和多維繪圖，還有其他多個方面的應用。具體有以下幾點：（1）對工程設計進行合理分析。一方面，CAD可對不同設計成果進行比較，從而得出更優化的設計方案。另一方面，可對模擬出接近真實的物理系統，從而對機械工程進行其他方面的分析工作，如工程結構是否合理、材料硬度剛度是否滿足實際需要等[3]。（2）生成設計參數和文檔說明。一些機械設計參數無法通過數據或圖像直觀的變現出來，此時就需要借助其他軟件，生成出這些數據的表現圖像，如曲線圖等[4]。

3　運用CAD技術進行機械設計的優勢和未來發展方向

運用CAD技術進行機械設計具體可分為以下幾點優勢：（1）效率高。CAD軟件制圖不同于手工繪圖，一個簡單的機械零件可能幾步操作就可完成，提高了繪圖效率。并且，同種圖形可以進行復制，通過放大、縮小等功能就可調節零件尺寸。（2）更精準。手工繪圖模式下，難免會產生一定的誤差，而利用CAD制圖，可以把這種誤差控制在最小范圍。（3）功能更多。上文所述，CAD軟件還可以分析出機械工程設計結構是否合理，選用材料是否適用，設計成果是否最優化等。總之，CAD軟件為機械設計工作帶來了很大的便捷，同時，使機械設計不再那么抽象，便于設計師發散思維，開拓視野。

隨著現代互聯網信息技術的不斷發展，CAD軟件結合信息技術已成為必然趨勢。并且，在機械工程中，設計端和制造施工端的有效連接已成為提高企業生產力和生產效率的關鍵，設計端輸出設計結果，制造施工端的數控機床接受設計結果，從而自動生成加工，使整個生產流水線實現全自動化。結合信息技術以后，機械設計必將打破傳統枷鎖，突破時間、空間的限制，使不同區域的設計師可以相互協作，共同參與設計。

4　總結

CAD軟件為機械設計工作帶來了極大的便捷，設計師可以通過CAD把各類創意表現出來。同時CAD軟件還具有諸多分析功能，設計師利用這些功能可以進一步優化設計方案。近些年來，隨著CAD軟件的不斷發展，已然成為機械設計工作中必不可少的工具。

[1]白晶.CAD 技術在農業機械行業中的應用現狀和存在問題[J].價值工程,2010(30).

[2]陳曉紅.基于CAD在機械設計中應用的探索性研究[J].制造業自化,2011,33(04):49-51.

[3]徐悅.三維CAD技術對機械設計的影響分析[J].價值工程,2014(19):51-51,52.

[4]馬波.三維CAD技術在機械設計中的應用[J].電子測試,2016(06):138,132.

10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.21.094

錢廣竣（1991-）,男,云南安寧人,本科,研究方向:先進機械裝備設計及加工技術、CAD/CAM集成及相關技術、數字化產品設計與制造、機械動力學。