CAD技術在機械工程設計中的發(fā)展與應用

蔡燕

摘要：在機械工程設計中，CAD技術的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在其強大的圖形繪制處理能力和精確快速的計算能力。機械設計已經(jīng)擁有幾百年的歷史，在CAD技術出現(xiàn)以前，機械設計技術的發(fā)展進程相當?shù)木徛鹘y(tǒng)的機械設計方法以靜態(tài)分析和近似計算為主，采用經(jīng)驗設計，并使用人工勞動，其設計周期長，設計的結果也差強人意，在激烈的市場競爭中難以脫穎而出，缺乏競爭力。而CAD技術作為現(xiàn)代設計方法的一種，為設計人員解開了諸多束縛，創(chuàng)造了一個便利快捷的設計平臺。

關鍵詞：CAD技術；機械工程設計；發(fā)展；應用

1機械工程設計的特征

1.1在傳統(tǒng)的機械工程設計過程中，主要包括以下的幾個方面：產(chǎn)品需求調查、工程設計中問題的定義、工程設計中問題的綜合、對設計問題的分析和優(yōu)化、對設計方案的修改、繪制工程圖樣和設計文件。這些設計內容決定了具體的機械工程設計工作，例如市場預測、價值工程、測試技術、模型試驗、科學思維方法等等。傳統(tǒng)的設計技術由于受到落后的設備和技術方法的制約，只能利用保守的觀念來進行機械設計，并通過粗略的驗算及假設來進行工程分析，這就使機械工程設計比較隨意，主要依賴于設計人員的經(jīng)驗和習慣，從而降低了設計的科學性和準確性。

1.2在設計技術發(fā)展的過程中，計算機技術、力學、電子學、分析技術等都融入到了設計技術當中，這就使傳統(tǒng)的經(jīng)驗設計變?yōu)榫哂锌茖W性和專業(yè)性的動態(tài)設計。在現(xiàn)代設計技術應用的過程中，需要收集和整理相關的信息，進行快速準確的運算，并選擇最佳方案，為了實現(xiàn)這一目的，就需要在機械工程設計中應用CAD技術和數(shù)據(jù)庫技術以及人工智能技術等。

1.3現(xiàn)代設計在設計原則、價值分析、設計思想、造型設計等方面和傳統(tǒng)設計相一致，但由于先進技術和思想的注入，使設計的每個階段都融入了最新的科技成果，并運用最新的設計觀念。現(xiàn)代設計技術中除了擁有傳統(tǒng)設計，還應該融入模塊化設計、有限元分析、反震技術、優(yōu)化設計、動態(tài)試驗和計算機信息交換等門類，這樣才能使現(xiàn)代設計的功能更加完善。

1.4隨著市場競爭的增強和用戶要求的提高，機械工程設計必須要不斷提高產(chǎn)品質量，同時縮減產(chǎn)品的生產(chǎn)成本，盡量縮短產(chǎn)品研發(fā)的周期，這樣才能滿足現(xiàn)代機械設計的要求。在這個過程中，各類技術對機械產(chǎn)品的改造和對設計技術的革新都提供了很大幫助。

2 CAD技術應用在機械設計中的優(yōu)點

2.1與設計人員思維意圖相符

工作人員在進行設計開始時，先通過構思，然后在大腦中形成機械設計的三維立體結構，所以，最好的將設計構思直接轉化成為三維實體模型。CAD技術真是實現(xiàn)了這一理論，與設計人員的創(chuàng)新理念相融合，使得機械設計人員能更加專注于產(chǎn)品的設計。

2.2零件裝配方便

在CAD技術軟件中，由于不同的裝配關系，能使得許多的零件很輕松的裝配。在進行機械零件的裝配工作中，要加強對資源查找器的積極利用，因為其能良好地記錄所有零部件之間的裝配關系，如果在裝配的工作中出現(xiàn)不必要的問題，資源查找器就能很快的顯示其優(yōu)勢作用，會馬上進行靜態(tài)干涉檢查，一旦發(fā)現(xiàn)干涉，一定要采取修改措施。

2.3機械設計周期縮短

CAD技術在解決幾何造型上具有很大的優(yōu)勢作用，不僅能將簡單的幾何實體變成復雜幾何實體，還能自動的生成相貫線和截交線，還能大大的縮短施工工期，提高設計的效率。在對新的機械進行設計研發(fā)過程中，CAD只要將一些零件進行重新設計，其余的設計不會出現(xiàn)變化，這樣就大大的提高了機械設計的效率。

3 CAD 技術在機械設計應用中的缺點

3.1束縛設計的思想

CAD技術是通過與電腦之間聯(lián)系的，由于電腦屏幕大小有限，設計人員只能看到設計的一部分，這樣就導致設計失去了平衡。雖然CAD技術應用得比較廣泛，但是其對數(shù)據(jù)的要求特別高，在方案的設計上不能出現(xiàn)任何誤差。所以說，設計工作者的設計思想在一定程度上就會受到束縛。

3.2資源浪費嚴重

CAD技術應用的科技含量比較高，要想真正的熟練使用CAD技術，就需要扎實的功底和長時間的實踐經(jīng)驗。但是在目前狀況下，我們所學習的步伐總是落后于信息技術的發(fā)展速度。因此，設計人員在學習新技術上耗費了大量的時間資源。

4 CAD技術在機械工程設計中的發(fā)展和應用

4.1在機械工程設計的所有技術手段中，CAD技術是一種最具活力的技術，其主要應用在機械工程設計中的幾何建模、輔助繪圖、設計審查、工程分析、數(shù)據(jù)庫建立、信息處理和信息檢索等方面。在機械設計過程中，設計者需要根據(jù)不同工程的設計要求對設計進行反復改進，并同時進行分析和評價，這一過程主要具備以下幾個特點：1.創(chuàng)造性，設計者需要根據(jù)市場需求或者客戶意見來設計出有創(chuàng)意的產(chǎn)品模型；2.多解性，設計結果會由于用戶對象、標準、材料和設計指標的不同而產(chǎn)生差異；3.近似性，要對機械設計進行簡化近似。機械設計的工作一般都集中在設計的初期，機械工程的設計思路和設計目標會對后期工作的進行產(chǎn)生深遠影響。為了在機械工程設計之初就將設計人員從傳統(tǒng)的方式中解放出來，保證設計人員的創(chuàng)造性能夠充分發(fā)揮，并運用以往的設計經(jīng)驗和設計成果來進行設計，就需要將大量的計算和各種數(shù)據(jù)的判斷交給計算機來完成。所以說，CAD技術不僅要向高科技、智能化發(fā)展，還應該實現(xiàn)信息集成化、交換口標準化和技術一體化。隨著人工智能、信息集成、數(shù)據(jù)庫技術的發(fā)展，CAD技術也在不斷地向更高的科技水平發(fā)展。

4.2CAD在向智能化發(fā)展的過程中，人工智能起到了關鍵性的作用，在研究人工智能和CAD技術想結合的過程中，主要是為了提高CAD系統(tǒng)的創(chuàng)造力。在對推理技術進行應用的過程中，能夠不斷地促進CAD技術的有效發(fā)展，人工智能中的專家系統(tǒng)主要是以方案綜合和設計評價兩種形式存在。隨著人工智能的優(yōu)化發(fā)展，不斷產(chǎn)生了能夠處理設計條件不充分的設計方案的系統(tǒng)，并且能夠進行模糊設計和判斷的方法。

4.3信息集成一般是指管理信息系統(tǒng)、決策支持系統(tǒng)、計算機集成制造系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)共享以及數(shù)據(jù)的完整性和一致性的維護。隨著機械工程設計規(guī)模的擴大、設計周期的縮短以及先進設計模式的引入，更需要實現(xiàn)各個系統(tǒng)之間的信息共享。但由于實現(xiàn)信息共享存在一定的特殊性，這就需要借助數(shù)據(jù)庫對其進行有效管理。在現(xiàn)階段的機械工程設計中，有多媒體數(shù)據(jù)庫的應用，但在實用階段還存在一定的問題，這些問題是機械工程發(fā)展中必須要解決的問題。多媒體信息所具有的數(shù)據(jù)信息量較大，機械工程數(shù)據(jù)庫采用分布式，而且還具有事物處理能力和信息的管理能力，為了更加有效的減少網(wǎng)絡承受的負擔，就需要充分的將多庫智能存在的問題進行合理、有效和及時的解決，使得多媒體中的信息傳輸過程和播放過程保持同步進行。

5總結

目前我國的CAD技術發(fā)展和應用水平雖然取得了不小的進步，但與國際先進水平仍有一定的距離。這就需要我們加大對于CAD技術的研究和開發(fā)力度，為我國的工業(yè)化進程奠定堅實的技術基礎。

參考文獻

[1]徐小龍.淺析CAD在機械設計中的應用[J].魅力中國，2011（14）.

[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(yè)自動化，20115（06）.

（作者單位：阜新德爾汽車部件股份有限公司）