CAD技術在機械工程設計中的發展與應用研究

陳冰

摘要：隨著社會經濟的快速發展，計算機技術的不斷進步，CAD技術的應用越來越廣泛，給社會帶來的影響非常深遠。本文中，筆者首先分析了CAD技術的基本概念，然后詳細分析了CAD技術在機械工程設計中的發展，最后重點探究了CAD技術在機械工程設計中的應用，從中對CAD技術有了更好的認識，希望能夠為今后的相關研究提供一定的參考依據。

關鍵詞：CAD技術；機械工程設計；發展與應用

0.引言

近些年來，計算機技術和電子技術的發展步伐越來越快，各種高新技術逐漸應用于社會各行各業中，對社會各行業的發展起到了巨大的推動作用。在計算機技術和電子技術急劇發展的背景下，CAD技術應運而生，經過不斷的發展和完善，其功能也越來越全，已經廣泛地應用在機械制造、建筑設計、汽車行業等領域中，特別是在機械工程設計領域，CAD技術的出現和應用，為設計人員帶來了極大的便利，促進了行業領域的快速發展。

1.CAD技術的基本概述

何為CAD？所謂CAD，是計算機輔助設計的英文簡稱。CAD技術指的是在設計過程中，利用計算機作為工具，幫助設計師進行設計的一切實用技術的總和。當前，CAD技術具有極其廣泛的應用領域，如三維幾何圖形體的建模、建筑結構設計、機械工程設計等，CAD技術都發揮著極其重要的作用。

CAD技術起源于上個世紀60年代，受到計算機技術發展的影響，直到70年代，其發展速度仍舊比較緩慢。進入80年代之后，隨著計算機技術的迅猛發展，CAD技術水平也得到了飛快的提升，逐漸進入實用化階段，并開始應用于各領域中。我國對于CAD技術的應用推廣開始于20世紀70年代末期，經過近40年的發展，我國的CAD技術水平已經達到了一定的高度，出現了中望CAD為代表的國產CAD軟件群體。

2.CAD技術在機械工程設計中的發展

CAD技術一直處在不斷的更新當中，并不斷改進和創新，功能逐漸趨于完善。在今后的發展過程中，為了適應時代的發展，CAD技術會朝著標準化、智能化、集成化以及虛擬化的方向不斷發展。

2.1CAD技術的標準化發展

CAD技術軟件不斷涌現，常見的如Auto CAD、UG、Pro/Engineer等。各種軟件利用自身獨特的優勢吸引著各層面的用戶群，但是各軟件之間的相容性和兼容性并不高，這在一定程度上限制了機械工程設計領域的內部交流，影響了CAD技術資源的開發和共享。鑒于該種情況的存在，要想有所突破就應當實現CAD軟件數據模型與交換資源格式的標準化，這樣就能夠讓使用不同CAD軟件的用戶進行信息交流，有利于機械工程設計水平的提升。

2.2CAD技術的集成化發展

現階段，機械工程設計中，各種高新技術不斷應用于其中，有點“各自為戰”的味道，在機械工程設計行業不斷發展的背景下，這些單純的CAD技術無法滿足行業發展的需要，CAD技術必須要集工程分析、工藝分析、產品制造等功能于一身，滿足機械工程設計行業的發展要求，讓整個設計工作的開展更加簡單、更加快速。就當前CAD技術發展的情況來看，不少軟件已經具備了一定的集成功能，CAD技術的集成發展，有利于工作效率的提升。

2.3CAD技術的智能化發展

CAD技術的智能化是一種必然趨勢，CAD技術智能化的實現，能夠使得設計人員擺脫傳統設計方法的束縛。在進行機械產品模型設計的時候，可以通過特征造型與參數的設計，最大限度的使得設計人員思維的自由發揮，無需對其內在聯系加以考慮，減少設計人員的工作量，保證產品設計的可行性。以三維CAD軟件為例，在進行產品設計時，設計人員可以直觀地觀察設計的產品，及時發現不足之處，有利于產品性能的改善和創新。

2.4CAD的虛擬化發展

何為虛擬技術？所謂虛擬技術簡言之就是建筑設計人員在虛擬環境下進行產品的創造，同時以模擬操作的形式對產品的質量、結構等方面的內容進行檢驗。虛擬技術的出現，最大的一個特點就是不再需要對原產品進行檢測評估，而是對模擬模型進行測試和優化。虛擬技術的應用，已經解決了很多機械工程設計中存在的問題，減少了不必要的浪費，降低了工程建設成本。現階段，CAD技術已經運用了新型技術，虛擬技術就是其中之一，隨著虛擬技術的應用越來越廣，該技術在不久的將來定將得到更加廣泛的應用。

2.5CAD技術的網絡化發展

隨著社會經濟的快速發展，科學技術水平的不斷提升，計算機技術和電子商務技術也獲得了快速發展，在這樣的大背景下，CAD技術的網絡化趨勢不可避免。CAD技術的網絡化主要有兩點優勢：首先，CAD技術的網絡化可以加快產品二維圖紙的傳輸，滿足機械工程設計企業的要求；其次，CAD技術的網絡化能夠通過互聯網好友交流企業的動態三維模型，這種網絡化的協同辦公模式最大限度地節約了企業的運營成本，同時還提升了產品研發的速度，在保證產品質量方面也起到了重要的作用。

3.GAD技術在機械工程設計中的具體應用

3.1計算機輔助繪圖

CAD技術在機械工程設計的應用中，計算機輔助繪圖是最早的應用，同時還是其CAD技術的基本功能。在傳統的手工繪圖中，工作量大，任務繁重，不僅工作效率受到影響，繪制出的圖紙美觀性和質量還不一定合格。通過CAD技術，利用自帶的圖形庫和繪圖命令，能夠提升繪圖的工作效率，還能夠保證繪圖的清晰度和整潔度，確保圖紙的質量在較高水準。

3.2計算機輔助建模

當前，計算機輔助建模在機械工程設計中應用非常頻繁，作用非常顯著。利用三維CAD軟件，設計人員可以直接根據自己的設想構建出產品的立體模型，在規格、尺寸以及結構方面都是真實的，可行性非常高，提升了模型設計的準確性。利用三維CAD軟件進行設計的時候，可以非常直觀地發現原始設計中的不合理之處，三維CAD軟件很好的解決了這一問題，設計人員只要將已經建立好的模型裝配在一起就能夠立刻發現不合理之處，并及時進行改進，極大地提升了設計的效率和質量。

3.3工程分析和結構優化

機械工程設計過程中，需要對產品的力學特征進行分析，同時還需要對產品設計的結構進行優化。在有限元分析、動力學分析理論和實踐不斷發展的前提下，CAD技術的應用也需要隨之發展，在動力分析和結構優化等功能上不斷拓展。如今，已經有大部分的CAD軟件可以提供與ansys等有限元分析軟件的接口，設計師導入產品模型到有限元分析中，可以直接利用三維CAD技術實現，在給定的負載下對產品模型進行工程分析，結合工程分析的結果，對產品結構進行一定的優化。

4.結語

總而言之，CAD技術的不斷發展和應用，極大地促進了機械工程行業的發展，毫不為過的講，CAD技術對機械工程設計而言是一次技術上的革命。通過CAD技術的應用，機械工程設計的周期不斷縮短，效率不斷提升，產品設計創意十足。在今后的發展過程中，隨著計算機技術水平的不斷提升，CAD技術也將不斷完善，對機械工程設計的推動作用也將體現的更加明顯。