CAD在機械設計中的應用及機械制造技術的發展分析

宋建

摘 要：目前CAD技術得到質的飛躍，與此同時，在機械設計中得到重視。CAD技術在一定程度上將會對整個制造業產生一定的影響。中國經濟的不斷發展，對CAD技術提出了更高的要求，因此只有減小我國與發達國家CAD技術研究和應用之間的距離，才能在一定程度上提升我國國際市場的競爭力。

關鍵詞：CAD；機械設計應用；機械制造技術；發展分析

中圖分類號：TH121；文獻標識碼：A

引言

隨著我國機械行業的快速發展，機械市場的競爭也在不斷加速，對于機械制造與設計的要求也不斷提升，非常符合企業需求的CAD解決方案。在機械設計與機械制造技術中應用CAD，不僅能夠有效極高機械的設計效率，還可以提升機械設計的品質，并且能夠實現企業CAD設計規范化，標準化，從而提升企業的整體機械設計水平。尤其是在中國機械制造行業正在轉型的情況下，單純的CAD平臺軟件已經無法滿足企業多元化的需求。因此，發展多元化的CAD平臺軟件已經成了必然。只有及時掌握，并能夠熟練的運用CAD技術的新發展，才能夠提高我國的機械設計水平，降低我國與國外機械設計水平的距離。

1機械設計中CAD技術的優勢

1.1提高設計精度

傳統的機械設計，是通過手繪各個零件的各項功能尺寸，然后進行總的裝配圖匯總，將所繪的各個零件包容其中，其缺點就是設計效率慢，單個機械零件尺寸可以保證，在進行裝配時可能會出現實際的裝配問題，難以通過二維圖進行有效識別，可能造成設計問題。CAD的引入，可以通過三維的模型建立來進行相關的認識，通過三維零件的繪制，三維零件的裝配，可以有效地觀察裝配中的配合問題和干涉問題，對尺寸不合適的零件可以進行實時修改，使其達到很好的裝配效果。在進行三維建模裝配無誤后，可以進行二維平面圖的繪制或生成，進行尺寸標注，方便加工。通過這一流程可以大大縮減設計時間，提高設計精度，并且CAD設計的另一優勢在于可以進行運動分析，進一步提高設計精度。

1.2縮短了設計周期

CAD的引入，使得機械設計的效率不斷提高，通過計算機的高效性，使機械設計的總體周期縮短，節約了時間成本，提高了競爭力。另外，采用CAD技術可以測試機械設計產品性能，而且可以通過系統數據庫信息修正產品設計數據，在提高質量的基礎上提高了設計速度。

1.3提高機械產品的科技含量

目前機械設計的競爭環境越來越激烈，傳統的設計方式在這高速發展的時代背景下逐漸被淘汰，CAD的引入，大大提高了設計的質量與速度，同時計算機多樣化的操作方式，生動化的表達方式，使得機械設計“活”了起來，提高了科技含量。

2CAD在機械設計中的應用及機械制造技術的發展

2.1三維建模

CAD三維技術軟件在機械設計中運用最多的部分是三維建模和仿真測試，CAD三維技術軟件能夠根據設計師的指令順利制作出機械零件的三維圖形，相較于傳統二維平面設計而言，三維軟件形成的圖形更加直觀、準確，不是原本由設計師根據透視原則畫出的三視圖，而是直接由設計師的指令輸入和數據要求形成的三維模型，若需要三視圖則可通過軟件的生成功能成圖，較設計師手動畫出的三視圖更加準確，且角度更多，為機械零件的制造、生成發揮更多的輔助作用。目前，CAD三維技術軟件中可以支持的建模方式有：線框、表面、實體，能夠充分滿足設計師和制造方在不同需求情況下對模型的需求，設計師也可以根據不同部位上的設計、制造需求進行多種設計模型的組合，有效提高機械設計師的工作效率和質量。

2.2三維仿真測試

CAD在進行三維建模時主要通過數據輸入和指令由軟件直接勾勒出模型的線型框架，由設計師進行渲染形成完整的三維模型。因此CAD三維模型建立后需進行仿真測試來確定模型符合設計師的設計理念、要求，符合機械零件設計標準要求；仿真測試還要幫助設計師確定零件在設計上是否存在技術沖突或其他沖突，有效避免因技術沖突導致機械零件設計需要從制作方打回重繪，控制設計成本，增加設計單位的經濟效益。在三維模型通過仿真測試后，可以進行整體描繪和出圖，設計師此階段可根據機械制造所需進行細節數據標注，例如，高度、直徑、角度等，在與機械零件制造方進行交接時可選擇從多方面進行二維平面視圖的出圖，也可選擇將機械零件的三維模型直接交接給制造方，制造方根據制造所需進行視圖角度的選擇。

2.3計算機輔助設計CAD技術在圖形、符號設計和制造中的應用

在實際的機械設計及制造過程中，相關人員合理按照設計手冊中的相關要求和規定，然后應用一些特定的圖形和符號來將相關機械部件的特性充分表達出來，這樣可以起到很好的簡化設計內容的作用。在圖形、符號設計和制造中應用此技術，可以進行一些表格的編制，然后將設計含義、圖形以及符號之間的聯系建立起來。進而更好的幫助使用者，更快地了解和掌握這些符號以及圖形的意思，以免不同的設計人員在應用圖形和符號上出現不符合的情況。

計算機輔助設計系統中包含了很多建模體系，例如曲面體、圓柱體、立方體等。而機械工程師們在實際的設計制造過程中，通常都只需要按照相關要求來將這些模型進行組裝和分解，就能夠很好的完成相關的建模任務，這樣極大簡化了建模程序。此外，對于一些較為復雜的機械零件來說，機械工程師還能夠實現繪制零件的二維圖像，然后通過計算機輔助設計CAD技術來對其進行三維立體處理，最終合理的建立起三維模型。可以這樣說，合理的應用計算機輔助設計CAD技術，不僅能夠有效的提升機械設計制造的規范化和高效率，同時還能夠有效提升機械設計制造模型的精準性。例如在汽車設計制造過程中，汽車的整體制造質量直接受到其覆蓋模具的設計質量的影響。如果在實際制造設計過程中，實體模型和圖紙存在著差異，那將會導致返工的出現，這將極大的浪費成本和時間。在這種背景下，合理的應用此技術來進行三維建模，則就能夠不斷的完善兩者之間存在的誤差，避免出現不必要的返工情況，進而有效提升設計制造的效率。

2.4零件設計與修正

三維CAD軟件可以在已經裝配的環境下開始設計新零件，可以通過原有裝配相鄰零件之間的位置，形狀更為詳細的設計新零件，能夠保證新零件的可應用性，以及新零件與舊零件之間的配合度。并且能夠避免單獨進行機械設計中存在的一些錯誤，從而有效的減少裝配失敗的情況。比如在裝配環境下進行設計，可以進行實地考察，能夠在最短時間內獲取最為詳細的周圍零件信息，如此，設計出來的零件滿足周圍零件的相關需求，能夠順利裝配。同時，使用三維CAD軟件也可以輔助零件修改，在修改時，直接點擊資源查找器，查找設計該零件的所有步驟命令，根據這些命令清楚的掌握設計的每一個步驟，并通過查找器的相關指令進行修改，可以直接點擊修改目標，進行詳細修改。

結束語

隨著科技的不斷發展，越來越多的行業需要計算機來輔助設計，提高設計水平和設計精度。本文以機械設計為例，進行CAD的相關討論。首先進行CAD的優點、應用現狀的分析，了解CAD在機械行業的實際應用。在相關了解的基礎上進一步進行CAD的發展預測和規劃，時代在不斷發展，CAD同樣需要進一步的提升，在未來，CAD的應用將更加廣泛，智能化、標準化和網絡化也將成為主流。

參考文獻：

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（作者身份證號碼：130429198706240816）