CAD在機械設計中的應用及機械制造技術的新發展

黃波平

摘 要：隨著信息化時代的到來，人類社會發展的腳步越來越快，對產品的要求也越來越高。在機械制造領域，為了滿足人們的需求，逐漸朝著智能化、自動化的方向發展，其結構也越來越復雜，給傳統的機械設計提出了巨大的挑戰。CAD技術的出現，有效的解決了當前機械設計工作效率低，工作精度差等問題，符合機械制造技術的未來發展要求。本文首先闡述CAD技術的應用優勢，然后分析了其在機械設計中的應用，最后展望了機械制造技術的未來發展。

關鍵詞：機械設計 CAD 技術 機械制造技術 新發展

中圖分類號：TH122 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2019）03（c）-0055-02

現階段，為了滿足人們的需求，必須對傳統的工業設計形式和生產工藝進行改革。尤其是機械制造行業，雖然近年來取得了一定的成果，推動了我國工業的現代化發展。但是仍存在一些問題，限制著機械制造行業的智能化、自動化發展。尤其是在機械設計過程中，為了提高設計的質量和精度，必須重視新技術的應用，而CAD設計是推動機械制造行業實現持續發展的關鍵技術之一。

1 CAD技術在機械設計應用中的優勢

1.1 產品的設計更加直觀

CAD技術不僅可以實現了機械設計的二維繪圖，提高了設計工作效率和質量，而且還能通過三維技術的應用，使得整個機械產品立體化的展示，便于相關設計工作者更加直觀的對機械設計進行檢查，通過與實際情況進行全面的對比，優化機械設計方案，進一步提高產品設計的質量。

1.2 優化零部件的設計

通過CAD技術的應用，可以在機械設計過程中，將與零部件相關的參數輸入到計算機系統中，通過建立虛擬模型，對零部件的性能進行檢查，對于與產品實際要求不符的情況，及時進行修改，確保最終機械產品的生產質量。

1.3 實現對產品參數的優化

傳統的機械設計過程中，如果發現機械設計存在錯誤，需要對設計方案進行修改時，必須進行圖紙的重新繪制。而一個機械產品從設計到投入生產，需要歷經多次性能測試，會不斷的對機械設計方案進行修改，這樣勢必嚴重的增加產品的開發周期，不符合當前激烈市場競爭的要求。CAD技術本身具有產品參數化設計和變量化設計的功能，如果需要對產品的某一項參數進行修改，只需要在相應區域利用軟件對其尺寸、性能等進行調整即可，大大縮短了產品設計修改的時間。

1.4 降低機械制造難度

傳統的機械制造過程中，需要制造人員對二維圖紙進行熟知，一旦無法對設計圖紙產生理解偏差，可能導致安裝錯誤的問題，部分情況下甚至需要設計人員到現場指導工人進行加工和安裝，一定程度上增加了企業的成本支出。而利用CAD技術，可以輸出三維CAD圖紙，工人可以一目了然的掌握機械產品的安裝步驟和方法，相對降低了對工人的專業水平的要求，只需要有相關的安裝經驗即可完成作業。此外，利用CAD技術，還可以為相關操作人員一共不同視角的工程圖紙，有效的提高現場工人的安裝效率和準確度。

2 CAD在機械設計中的具體應用

2.1 模具CAD的制造

所謂模具CAD，就是以計算機為工具，對模具進行設計、繪圖、分析和編寫技術文件等設計活動的總稱。尤其是模具CAD激光快速成型技術，大大提高了模具生產的質量的精度，將其與數控加工等技術進行融合，勢必提高現代機械制造技術的自動化和智能化發展。

2.2 機械產品零部件的實體建模

對于機械產品而言，其有多個零部件裝配而成。在裝配過程中，除了確定零部件的位置之外，還需要對其性能參數指標進行確認，以便于提高整個機械產品的性能，滿足人們的實際要求。利用CAD技術，可以對機械產品零部件進行實體模擬，幫助設計人員掌握機械產品結構中存在的不足和問題，進而完善零部件的設計。

2.3 CAE軟件的應用

計算機輔助設計技術，又稱為CAE，該項技術利用先進計算機技術，幫助相關工作者對復雜機械產品的結構力學性能進行分析，并完成機械結構的優化，將機械制造生產的各個環節有機地組織起來。在提高機械產品設計質量的同時，也確保了機械操作的安全性和穩定性。

2.4 農業機械設計中的應用

以農用聯合收割機為例，在對其進行機械設計過程中，往往利用Motion works系統對聯合收割機的軸流釘齒脫粒分離的方式進行優化設計。而通過CAD技術的應用，可以將整個設計過程劃分為若干個不同的環節，通過加強各環節之間的有效聯系和數據共享，提高農機機械設計的質量。

3 機械制造技術的未來新發展

3.1 技術更加趨于智能

現階段，為了滿足人們生活與工作的需要，智能化的機械產品越來越受歡迎，因此，機械制造技術勢必逐步的走向智能化。而這一過程離不開CAD技術的應用，作為機械制造的重要基礎工作，機械設計是實現機械制造行業智能化發展的關鍵步驟。通過利用智能化的計算機系統，可以實現機械學習、聯想啟發以及專家系統等智能化操作，逐步提升機械設計的智能化水平。

此外，對于機器的行為而言，利用混沌動力學、模糊數據以及人工智能等諸多技術的應用，可以實現機械制造過程中模擬人的思維，實現自主決策和邏輯推斷，進而提高整個機械制造的智能化、自動化發展。

3.2 集成化發展

對于CAD技術而言，并非一項單獨的技術，它集合了計算機技術、網絡信息技術、圖形學以及其他外圍設備等諸多領域的技術，并結合了CAPP、PDM、MRP等系統，逐步走向了集成化的方向。尤其是隨著互聯網技術的不斷完善和發展，通過XMIL 以及3D-XMIL等技術的應用，能夠處理好機械設計過程中異構平臺問題，再加上3D 圖形的精準度偏高，融合異地設計理念以及工程制造理念等，勢必推動機械制造技術的全新發展。

3.3 產品更加綠色化

目前各行各業都在推進節能減排，機械制造行業也不例外。在推動機械制造行業綠色化發展的過程中，目的在于降低能源消耗，減少污染物的排放，而這一目標的實現離不開技術的支持。在機械設計過程中，CAD技術的一定程度上推動了機械產品綠色化的發展。例如，當前汽車行業大力主推的新能源汽車，就是機械制造綠色化發展的典型案例之一，通過使用新能源替代石油，改進發動機的設計和制造，在降低了對傳統能源消耗的基礎上，也減少了二氧化碳、甲烷等汽車尾氣的排放。

4 結語

綜上所述，隨著科學技術的發展，越來越多的新技術、新設備被應用到機械制造行業，推動了機械制造技術的高速發展。CAD技術的應用，解決了傳統機械設計效率低，工作質量差等問題，而且推動了機械制造行業的智能化、集成化以及綠色化發展。所以相關工作者必須重視CAD技術的研究，積極探索，不斷創新，進一步推動機械制造行業的可持續發展。

參考文獻

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