CAD技術(shù)機(jī)械工程設(shè)計(jì)中的發(fā)展與應(yīng)用研究

王雪松+張堃

摘 要：隨著信息技術(shù)的不斷進(jìn)步，機(jī)械工程成為了推動(dòng)時(shí)代發(fā)展的主要?jiǎng)恿χ唬行У慕夥帕松a(chǎn)力，得到了社會(huì)的廣泛認(rèn)可。而目前，機(jī)械工程的設(shè)計(jì)不僅影響到機(jī)械工程的制造及其自動(dòng)化發(fā)展，更有效地帶動(dòng)力其他領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)發(fā)展，尤其是在信息技術(shù)不斷提高的21世紀(jì)中，有效地利用信息技術(shù)，并將其融入到機(jī)械設(shè)計(jì)中，將機(jī)械化與計(jì)算機(jī)技術(shù)相結(jié)合起來，是目前提高機(jī)械自動(dòng)化的效率的重要手段。為此，本文主要從目前機(jī)械設(shè)計(jì)中的計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用概況出發(fā)，探究計(jì)算機(jī)技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)制造中的重要作用，以提高二者結(jié)合的效率，充分發(fā)揮計(jì)算機(jī)在機(jī)械設(shè)計(jì)中的價(jià)值。

關(guān)鍵詞：機(jī)械設(shè)計(jì)；計(jì)算機(jī)技術(shù)；發(fā)展與應(yīng)用

隨著生活生產(chǎn)節(jié)奏不斷加快，計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，智能化成為了時(shí)代的主題 這也使得各個(gè)領(lǐng)域中的勞動(dòng)力得到了解放，且有效提高了工作效率。例如在機(jī)械工程的設(shè)計(jì)中，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）的出現(xiàn)就有效提高了設(shè)計(jì)的效率和質(zhì)量，使得計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）開始逐漸替代傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)方法。而研究表明，在機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化中，融入計(jì)算機(jī)技術(shù)能有效提高機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化的效率[1]。采用計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，不僅能直觀地呈現(xiàn)出設(shè)計(jì)概念，使得設(shè)計(jì)者能夠直觀地、清晰地發(fā)現(xiàn)其中的問題，更好地完善相應(yīng)的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，可見，掌握CAD技術(shù)已經(jīng)成為現(xiàn)代機(jī)械科研人員必備的專業(yè)素質(zhì)。

1 CAD技術(shù)的內(nèi)涵及其在機(jī)械工程設(shè)計(jì)的發(fā)展方向

CAD即Computer Aided Design（計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)）的英文簡稱。隨著時(shí)代的不斷發(fā)展，CAD技術(shù)的出現(xiàn)滿足了機(jī)械化生產(chǎn)中高精準(zhǔn)度的需求，尤其是其強(qiáng)大的繪圖處理能力和精確快速的計(jì)算能力更是在機(jī)械工程設(shè)計(jì)中體現(xiàn)的淋漓盡致。機(jī)械設(shè)計(jì)出現(xiàn)在上個(gè)世紀(jì)中，但一直以來，其發(fā)展進(jìn)程都非常慢。而CAD技術(shù)的出現(xiàn)，大大推動(dòng)了機(jī)械設(shè)計(jì)的發(fā)展進(jìn)程。

相比較于傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)方法，主要采用的是以經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)，人工勞動(dòng)為主的設(shè)計(jì)方法，不僅設(shè)計(jì)周期長，而且設(shè)計(jì)的結(jié)果也不夠精準(zhǔn)。為有效應(yīng)對(duì)激烈的市場競爭CAD技術(shù)開始出現(xiàn)在人們的視野。近年來，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷進(jìn)步，CAD技術(shù)也得到了不斷的豐富。為了能夠更好地滿足社會(huì)的需求，CAD技術(shù)必然 向著標(biāo)準(zhǔn)化、集成化和智能化的方向。

（1）標(biāo)準(zhǔn)化。目前CAD軟件使用比較多的還是AutoCAD、Pro/Engineer、Unigraphics NX、solidworks、inventor等[2]。而這些軟件都是與其他軟件所不兼容的，這在很大程度上限制了行業(yè)內(nèi)部的交流與信息共享。所以，子啊未來的發(fā)展過程中，CAD技術(shù)還需要不斷朝著標(biāo)準(zhǔn)化的方向發(fā)展，以減少不同軟件中的差距，實(shí)現(xiàn)資源的共享。

（2）集成化。隨著數(shù)控加工等技術(shù)的不斷發(fā)展，單純的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)已經(jīng)不能滿足信息化時(shí)代的發(fā)展要求。為此，只有加強(qiáng)CAD技術(shù)的集成化，才能有效加強(qiáng)CAD技術(shù)與工程分析、工藝分析和設(shè)計(jì)以及產(chǎn)品制造之間的鏈接，也就是所謂的CAD/CAPP/CAM/CAE的集成。

（3）智能化。智能化是有效解放勞動(dòng)力的重要形式，CAD技術(shù)的出現(xiàn)，能更加精準(zhǔn)地把握設(shè)計(jì)的精準(zhǔn)度，有效地將設(shè)計(jì)人員從繁瑣的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中解放出來。例如在產(chǎn)品的模型設(shè)計(jì)中，可以采用特征造型和參數(shù)設(shè)計(jì)的方式來發(fā)散設(shè)計(jì)人員的思維，而不局限于內(nèi)在的聯(lián)系。

2計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)在機(jī)械設(shè)計(jì)制造中的實(shí)際應(yīng)用情況

2.1 符號(hào)圖形的應(yīng)用

符號(hào)的不規(guī)范在很大程度上影響了設(shè)計(jì)產(chǎn)品的質(zhì)量，不同設(shè)計(jì)人員的設(shè)計(jì)意識(shí)不一樣，其所使用的同一符號(hào)也可能存在不同的意思，這無形之中就給設(shè)計(jì)人員與制造人員之間帶來更更大的溝通問題，導(dǎo)致制造人員在參考設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行機(jī)械的制造時(shí)，常常難以理解設(shè)計(jì)者所表達(dá)的含義。符號(hào)作為機(jī)械設(shè)計(jì)的語言，為有效規(guī)范機(jī)械設(shè)計(jì)的統(tǒng)一性，相關(guān)設(shè)計(jì)部門針對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)的符號(hào)制訂了明確的規(guī)定，以便于形成一個(gè)統(tǒng)一的、規(guī)范的制定守則，而機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)圖紙則必須嚴(yán)格遵循相應(yīng)的設(shè)計(jì)規(guī)定，相關(guān)部件的出現(xiàn)必須工程師在設(shè)計(jì)某一個(gè)機(jī)械產(chǎn)品時(shí)，需要利用相對(duì)應(yīng)的符號(hào)或者是圖形來替代產(chǎn)品中的相關(guān)部件，以規(guī)范設(shè)計(jì)圖紙[3]。這一規(guī)定在一定程度上能夠統(tǒng)一規(guī)范設(shè)計(jì)圖紙，結(jié)合計(jì)算機(jī)技術(shù)還能夠通過計(jì)算機(jī)的表格來統(tǒng)一對(duì)這些符號(hào)圖形進(jìn)行編號(hào)，使得符號(hào)圖形與數(shù)字之間能夠聯(lián)系起來，方便制造人員準(zhǔn)確理解設(shè)計(jì)圖紙，進(jìn)而準(zhǔn)確進(jìn)行零件的制作，從而制造零件與圖紙不符的情況。

2.2 設(shè)計(jì)三維模型圖

傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)工作主要依靠的是平面上的手工紙質(zhì)設(shè)計(jì)來完成，不僅勞動(dòng)力需求大，對(duì)設(shè)計(jì)者的精力和技術(shù)也有著較高的要求。此外，傳統(tǒng)設(shè)計(jì)工藝出來的設(shè)計(jì)成果都是二維圖，這種形式的圖紙想要描述出一個(gè)部件就必須要使用多張圖紙來共同表示，不僅設(shè)計(jì)繁雜，且不利于理解，使得設(shè)計(jì)者與制造者之間的距離進(jìn)一步拉大，大大增加了設(shè)計(jì)部門和制造部門的工作量[4]。而現(xiàn)代的機(jī)械設(shè)計(jì)融入到了計(jì)算機(jī)技術(shù)，能夠通過計(jì)算機(jī)技術(shù)將設(shè)計(jì)成果多維化展示，不僅方便工程師設(shè)計(jì)的工作，簡化設(shè)計(jì)操作，同時(shí)還能直觀地展示設(shè)計(jì)師所想要表達(dá)的設(shè)計(jì)理念和設(shè)計(jì)目的。與此同時(shí)，這種三維的設(shè)計(jì)模型圖直觀地將設(shè)計(jì)成果展示出來，還能有助于工程師快速的發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)中存在的問題，進(jìn)而能夠有效提高機(jī)械設(shè)計(jì)工作效率。

3 結(jié)語

時(shí)代的不斷發(fā)展催生了智能化信息技術(shù)，也使得計(jì)算機(jī)技術(shù)有效解放了生產(chǎn)力，對(duì)于社會(huì)的各個(gè)領(lǐng)域而已都是一個(gè)非常大的幫助。為此，計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展收到了社會(huì)的廣泛關(guān)注。而為了進(jìn)一步推動(dòng)機(jī)械化生產(chǎn)發(fā)展，就必須把握時(shí)代發(fā)展的方向，加強(qiáng)對(duì)計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用，才能有效提高機(jī)械化生產(chǎn)的質(zhì)量和效率。

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