CAD技術在機械工程設計中的應用分析

邢建國

摘要：隨著科技的發展，三維CAD技術在近年來取得了較大的進步，在機械、電子設計、航空航天以及水利水電等領域的工程設計中，得到了十分廣泛的應用。在工程設計中應用三維CAD技術，具有其他技術不可替代的顯著優勢，能使工程設計質量和效果得到提高?；诖?，對三維CAD技術進行了概述，然后著重分析了三維CAD技術在工程設計中的應用優勢和應用途徑。

關鍵詞：三維CAD技術;工程設計;應用

引言

CAD是一種功能齊全的制圖軟件，通常應用在機械工程領域和建筑領域中。設計師通過使用CAD技術不僅能夠有效地提高工作效率，還能夠保證設計的準確度，保證設計能夠在機械加工的過程中得到更好的應用。機構設計是機械專業的基礎課程，在機械專業課程教學的過程中重點對CAD技術的應用進行了講解。隨著機械行業的不斷發展，設計師應該熟練地掌握CAD技術的使用技巧，同時提高機械加工的工作效率，在一定程度上推動了機械行業的發展。

1三維CAD技術的基本概述

CAD技術的全稱是ComputerAidedDesign，即計算機輔助設計，通過應用計算機設備和圖形設備，為設計人員設計工作提供輔助。早在20世紀70年代，該技術就已出現，通過計算機完成計算。在1963年開發的畫板程序，設計者和計算機可通過圖形的方法進行交互。設計時，在陰極射線管屏幕中使用光筆向計算機中繪制，即圖形化用戶界面的雛形，在現代CAD中，這種界面也具有重要的價值。目前，我國CAD技術在國外相關平臺的基礎上進行了二次開發，經歷了數十年的發展，在傳統二維CAD的基礎上，發展為三維CAD設計，進一步提高了其應用價值。在三維CAD設計中，具有較強的直觀性，不但可以對二維圖紙進行繪制，也能如同UG一般，對3D模型加以建立。工程模型可采取立體角度觀察，不存在死角，能使人們更加準確的了解工程概況。另外，采用組裝程序能動態的展示和體現工程各個部分結構建造裝配過程。傳統的二維圖紙僅采取了平面展示的方法，難以直觀展現工程構造，需要采取階梯剖、半剖、全剖等方式進行二維展示。在日常生活中，對于簡易的三維理解，可以通過三視圖加以實現。但是，在工程設計中，構造相對復雜，傳統二維識圖具有較大的局限性，為三維CAD技術的發展提供了可能。在工程設計中，三維CAD是未來主要的發展趨勢。

2機械設計存在的問題

由于我國的機構設計經歷了長時間的發展，因此人們會不斷更新自身的設計理念，擺脫傳統的手工繪制方式。但是在工程師心中，設計圖紙對整個工程來說是非常重要的，其也是一種語言表達形式。好的設計圖紙不僅能夠體現工程設計師的思想，同時還能夠促進設計人員之間的交流。隨著科學技術的發展，計算機技術的廣泛使用為機械設計的發展提供了便利，逐漸淘汰了手工繪圖的方式，機構設計改變了傳統的設計理念，并且在一定程度上提高了繪圖的質量，推動了機械設計的順利發展。在設計階段，CAD技術能夠有效地展示繪圖的效果，利用繪制裝配置圖對工程進行詳細地分析。因此，為了方便裝配圖的繪制，在繪制過程中逐漸使用繪圖工具，以此來減少工作人員的勞動量，有效提高經濟效益。目前，隨著科學技術的發展，CAD技術也得到了有效發展，CAD技術已經變成了三維CAD技術，同時也促進了企業的經濟效益和社會效益的提高。企業在發展的過程中需要使用相關的CAD技術，因此需要引進大量的人才并對其進行培養，幫助他們成為復合型人才。

3CAD技術在機械設計中的應用

3.1計算機輔助建模

計算機輔助建模是CAD技術的內容之一，同時它也是當代機械工程設計的主要內容，通過三維CAD軟件建模版塊，工作人員可創建需要的設計產品模型和相關尺寸，但在計算機中僅能顯示比例，三維建模是工程設計人員通過開發產品和設計的有效保證，使用三維CAD技術，通過特征和參數，工作人員可在計算機虛擬環境下直觀設計產品模型，特別是產品的裝備，讓三維造型的優勢更加顯著。傳統的設計使其工作人員僅能發揮自己的想象力創建模型，此種設計會出現差錯，但此種差錯卻無法提前預知，甚至到產品的裝備時期，人們才會發現原始設計中出現的錯誤，影響產品質量和效率，此種問題會在CAD中解決。三維建模功能可以有效解決此種困難。工作人員需要將產品模型裝備在一起，從而直接發現建模功能或結構的錯誤之處，并進行改正，一方面提高了設計效率方面，確保了可行性。

3.2地形地質規劃

在工程設計中應用三維CAD技術，可將國家部門提供的地理數據作為基礎，對施工場地進行快速的數據模擬?；诖?，能夠對三維地貌圖形快速直觀的建立。例如，在水利水電工程中，囊括泄洪洞、引水洞、上下游水里圖、大壩圖以及其他相關的自然地形地貌等。利用初步描繪操作，可利用計算機向施工人員提供更加直觀的三維仿真地貌圖，使施工人員更加準確、客觀、全面的了解工程設計方案。在不同的施工階段運用三維CAD技術，還能隨時更新施工后發生改變的地形地貌圖。另外，在地貌圖當中并不單是對地表的展示，也能準確反映地表下數十米、數百米的地質結構類型。在施工中能實現旋轉山體，切割施工剖面，挖通山體等施工措施。

3.3機械設計、輔助繪圖

在機械設計中使用的三維CAD技術具有強大的設計功能，能夠在一定程度上對機械進行全新的設計，形成一種全新的設計體系，同樣在特定的裝配環境中設計新零件，不僅方便快捷，而且能夠有效地保證零件裝配的整齊性。這樣在一定程度上提高了設計人員的工作效率，并且能夠提高設計的標準化程度。在傳統的機械設計過程中，工作人員的工作量很大，并且還需要手工完成，這樣不僅不能有效保證信息的準確性，而且也不能保證設計的美觀性。利用CAD技術具有的豐富美觀性和功能完備的繪圖命令，可以很容易地繪制高質量的機械工程圖，不僅有效減輕了工作人員的工作量，還能夠提高機械制圖的質量和效率。

3.4設計檢驗

利用CAD系統軟件的零件回放功能，可以通過動畫播放的形式，清晰地演示機械產品的零件裝配情況。如果在回放的過程中能夠發現零部件結構和功能不合理的地方，這樣才有利于及時地采取措施進行解決，有效地提高機械零件部分之間配置的準確性，同時在一定程度上避免了質量問題的出現。在進行機械產品設計的過程中，這零件部分設計的自動化檢驗方法，不僅能夠有效提高機械零部件之間的準確性，防止產品出現質量問題，而且可以保證設計的可行性，提高設計效率。

3.5優化工程的分析和設計結構

工作人員應該對機械產品的力學進行詳細的分析和對結構進行優化，這是機械設計中的不可或缺的環節，隨著現代運動力學的不斷發展，CAD技術的工程分析和結構優化功能也越來越完善。但是有很多的CAD軟件已經具備有效的接口，設計人員應該直接把產品的三維實體模型導入有限元分析的軟件中，對產品的模式進行詳細的分析，并結合產品的結構進行分析。同時還能夠利用機械CAD技術，對產品的動態性等方面進行分析和結構的優化。

結語

近年來，隨著社會經濟的快速發展，在工程建設領域取得了較大的進步。工程設計是工程建設中的重要步驟，對后續的工程施工、造價控制等都有直接的影響。將三維CAD技術應用在工程設計中，能有效解決傳統二維設計的局限性，直觀展示工程各方面情況。利用該技術，對工程設計效率、質量的提升有重要意義。

參考文獻

[1]曹麗娜，田曉霞.三維CAD技術在機械設計中的應用研究[J].裝備制造技術，2014（6）：97-99.

[2]韋光林.三維CAD技術在水利水電工程設計中的應用[J].水利規劃與設計，2015（9）：102-104.