論CAD技術在機械工程設計中的重要性

范利結

【摘 要】近些年，隨著計算機與電子技術的急劇發展，越來越多的高新技術被應用于各行各業中。CAD技術便是基于此種背景下發展而來，尤其是隨著其功能的不斷完善，逐漸被廣泛地應用于機械、建筑、汽車等等領域中。其中，CAD技術在機械設計中應用比例最高，其為廣大的設計人員提供了一個方便、快捷的設計平臺，復雜的分析、計算以及繪圖均由計算機輔助完成，在保證設計質量與效率的同時，減輕了工作強度。

【關鍵詞】機械工程設計；CAD技術；發展；應用

1 機械工程設計與CAD技術概述

1.1 機械工程設計

機械工程設計指的是由設計人員嚴格按照有關的產品使用要求，對其結構、工作原理以及各個部件的尺寸、規格、維護方法進行分析，并將其轉化成具體設計。由于機械產品往往較為復雜，因此對其精性的要求也越來越高，這也就使得大量的先進技術被應用于機械工程設計過程中，以獲得更高質量的機械產品。

1.2 CAD技術

CAD技術屬于計算機輔助設計技術的一種，其主要是使用計算機中的相關程序對設計方法進行進一步的而優化，并制作出相應的零件或是產品結構圖。隨著我國科學技術的不斷發展，CAD技術的應用也越來越廣泛，尤其是在機械工程設計領域中發揮著不可替代的作用。

CAD軟件通常包括以下幾種模塊功能：一是CAPP功能，也就是計算機輔助的工業設計，通過對材料的定額、工藝的設計內容等的管理，實現機械設計標準化的發展，提高其設計效率與設計質量；二是二維繪圖功能，其是二維繪圖功能的核心功能，主要是通過計算機智能繪圖，從而代替傳統的手工繪圖，大大減少設計人員的工作量；三是PDM功能，其主要是對產品的相關數據進行管理，以保證圖紙、工藝卡、加工代碼等等安全、可靠。

2機械設計行業使用CAD技術的優勢

2.1促進機械設計產品質量的提高

隨著CAD技術的不斷優化以及在機械設計工程中使用的越來越熟練，使得機械設計工程中所采用的機械零件的質量也隨之提高。由于使用CAD設計技術的設計理念與傳統的機械設計理念有所不同，使得最終設計出的機械產品有著很高的質量，而高質量的機械設計產品也需要更高檔的機械零件與機械元件來進行支撐，因此CAD技術在機械設計工程中的使用變相的提高了機械設計對于機械零件質量的要求，最終讓設計出來的機械產品的質量也變得更高。

2.2CAD技術促進機械產品的更新與多元化

由于是采用計算機進行機械產品的輔助設計，因此相比于傳統的人工設計會更加精密與科學，讓許多人為所想不到的設計方案與理念得以實現。在機械設計行業中采用CAD技術后極大地拓展了設計工程師的設計思路，讓許多不可能的設計方案變為可能，促進了機械設計行業的多元化發展，從而使得通過CAD技術所設計出來的產品更具有新意與靈活性。

2.3CAD技術的應用能夠有效縮短設計時間

CAD技術在機械設計行業中的使用最大的優點就是能夠彌補設計中人為的缺陷，通過精密的計算與精確的參數保證了設計的科學性，而且交由計算機進行大量的設計計算可以節省大量的人工計算時間，同時還能夠有效地減少零件與零件之間不匹配問題的出現。更重要的是CAD技術還能夠支持機械設計工程中的三維立體預覽，使得機械設計工程師只需要對計算機所設計好的方案進行檢查與更新，而且CAD技術在進行機械設計時可以進行機械零件之間的模擬預裝以及機械的模擬運轉，極大可能的避免了設計出的機械產品出現問題而導致重新設計和制作。因此CAD技術不但在設計周期上實現了巨大的提高，而且還能預防機械產品可能出現的問題，進一步提高機械產品的設計效率。

3 CAD技術在機械工程設計中的具體應用

3.1計算機輔助繪圖

CAD技術應用于機械工程設計中最早也是最基礎的功能就是輔助繪圖。在設計人員進行機械工程設計的過程中，圖形和數據是兩大重點內容，尤其是繪圖是占用時間最長、耗費精力最大的一項工作，并且由于人工繪制的工程圖難免受到多方面因素的影響，導致其精確性或是美觀性難以保證，最終影響到機械產品的制作質量。對此，使用CAD軟件中自帶圖形庫與繪圖命令，就可以快速地完成繪圖，并且其準確性要大大超過人工繪圖。同時，由于CAD繪圖的高效性，大大減輕了設計人員的工作強度，使得其能夠將更多的精力放在完善設計方面，推動機械工程設計質量的進一步提高。

3.2計算機輔助建模

在現代機械工程設計的過程中，計算機輔助建模占據著十分重要的地位。通過三維CAD軟件建模模塊的合理應用，設計人員能夠直接構建出自己所要設計的機械產品的立體模型，其無論是尺寸、規格或是結構，均是真實的，僅僅是以一定的比例的形式通過計算機顯現出來而言。顯而易見，對于設計人員而言，三維建模的應用意義十分重大，其能夠輔助設計人員在一個虛擬的環境中對產品模型進行直觀設計，使得其可以不再單單依靠自己的想象能力構建模型，最大限度地保證了模型的準確性。

在三維建模的背景下開展機械工程設計，能夠提前發現設計中存在的差錯或是失誤，從而可以及時修改、完善。相反，若是這些問題未能夠在設計階段及時發展，則很有可能知道進行產品裝配時，才能夠發現原始設計中存在的一些不合理之處，這樣不僅大大增加了工作人員的設計、裝配工作量，延長了設計、制作時間，更是大大提高了機械產品的成本。因此，設計人員必須認識到三維建模的應用意義，最大限度地保證設計的可行性。

3.3工程分析與結構優化

機械工程設計的整個過程中，機械產品的力學性能分析與結構優化是一個十分重要的環節，做好該項工作，方能夠有效提高產品的應用可靠性。在現代設計方法不斷更新換代的背景下，有限元分析與動力學分析得到了十分廣泛的應用，這也就要求CAD技術需拓展自身的工程分析和結構優化功能，從而滿足機械工程設計應用需求。當前，不少CAD軟件已經發展出了與ansys等有限元分析軟件的接口，設計人員能夠通過三維CAD技術構建產品模型，然后再將其導入有限元分析軟件內，在確定的負載下開展產品模型的工程分析。完成整個的工程分析工作之后，應根據其結果，有針對性地對機械產品的結構進行優化。該種工程分析與結構優化方法快速、便利，尤其是在復雜結構產品的設計中具有極大的優勢。

4結束語

綜上所述，我國的機械設計與機械制造行業發展速度在逐步加快，CAD技術也在廣泛地應用在機械行業之中，并逐漸成為機械設計中不可缺少的技術，能夠有效降低在機械制造中的時間浪費，提高機械零件與機械產品的質量，保證其市場的核心競爭力。同時，逐漸完善的CAD技術也更加適用于機械工程設計行業，對于機械設計領域的發展做出了不可磨滅的貢獻。

參考文獻：

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[2]孫成海.CAD技術在機械工程設計中的發展與應用[J].企業技術開發（下半月），2015（15）.