CAD在機械設計中的應用研究

謝岷

摘 要：隨著企業科學化的發展，CAD技術被廣泛應用于各生產企業，突破傳統機械設計手繪草圖以及資料不易保存的難題，為機械設計領域掀起新的浪潮。CAD技術在機械設計中的應用，改善了企業信息資源、設計重復、產品研發周期等諸多問題，提高了企業的經濟效益，成為機械設計研發不可替代的輔助性工具。本文主要從CAD的功能、優缺點以及在實際生產中的應用來闡述CAD技術在機械設計中的重要性。

關鍵詞：機械設計 CAD技術 基本功能

CAD技術以作圖方便、快捷、易儲存、編輯簡單等優點取締了傳統設計人員手繪草圖，然后草圖改為工作圖這一繁瑣過程。使機械設計人員通過計算機直接在CAD軟件中作圖，并對設計內容進行修改、制圖、局部放大縮小、旋轉、平移、復制等圖形數據的整理，方便設計人員對設計圖紙的保存、計算以及對設計產品適用性進行模擬。^[1]

一、CAD技術簡介

1.CAD概況

CAD是一種計算機輔助設計（英文名稱Computer Aided Design簡稱CAD），是指通過計算機制圖軟件的圖形編輯功能以及設計計算功能幫助工作人員進行設計研發產品。因此被廣泛應用在設計的各個領域，比如在電子、機械、化工、航天、建筑、汽車制造等行業。通過協同設計、虛擬設計、快捷設計、周期設計、智能設計等設計方法來引領現代產品的設計方向。伴隨科學技術的發展，人們對CAD系統的性能要求逐步提高，使CAD技術由原來簡單制圖到現在智能化、協同化、集成化CAD，極大程度滿足工作人員的設計需求，節約時間提高了工作效率。在企業發展中CAD技術改善了設計方案、研發效率、設計周期以及增強了設計產品適用性?？梢灶A見CAD技術在不久的將來，不論是功能方面還是操作方面都會有質的飛躍。^[2]

2.CAD功能

CAD的基本功能包括：平面繪圖及輔助工具、圖形編輯、標注尺寸及文字、圖層管理、三維繪圖及動畫演示、數據保存及格式交換、互聯網作用等，比如輔助工具中的正交功能可以快速繪制出水平、垂直直線。^[3]

二、CAD技術的特點

1.提高效率

CAD制圖軟件可以將復雜的圖形直觀體現出來，并利用布爾運算的相交、聯合、相減的邏輯運算使基本造型重新組成新的圖形，來實現制圖計算簡單化。在制圖中自行生成的相貫線以及截交線，可以減少工作人員的制圖時間，從而提升工作效率。并且在企業產品更新換代的時候，可在原有設計基礎上，直接進行相應的修改便可完成一個新的設計產品，減少設計人員的工作強度。^[4]

2.人性化的思維

在機械設計時首先要構思整個設計，其次將構思表示出來，最后對整體圖形進行編輯。由于設計師構思產品結構是三維立體的，因此通過CAD技術直接表示出的真實三維立體圖形是最完美的表達方法。CAD中三維動畫不僅描述產品空間結構、位置、尺寸大小、形狀等幾何特征，同時也可以標示出設計產品各部分的顏色、體積、紋理、扭矩等物理信息，從而充分展示設計師的整體構思。這使得設計師專注于產品研發本身，而不是把時間浪費在表示圖形上，有利于設計思維連續性。

3.設計方便及模擬裝配過程

利用CAD技術三維動畫的演示，成功地解決了裝配環境下或根據相鄰零部件的形狀來設計產品新零件的難題。還可以使新零件與機構進行模擬組裝來檢驗新零件的適用性和精準度。避免單獨研發零件產生錯誤造成的裝配失敗。通過CAD軟件中資源查找器功能記錄整個裝備過程路徑以及各個零部件之間的順序，模擬裝配過程，并直觀看到內部的組裝，如有不匹配零件，查找器給出提示，可及時對其修改，保證設計出的產品具有較高可靠性。

三、關于CAD技術應用

1.二維繪圖

傳統機械設計中，設計師是通過手工繪制草圖，不僅耗時長且存在相應的誤差，大大降低工作效率。而利用CAD制圖軟件，操作簡單，尺寸、形狀標示清晰，而且設計產品精確度高。對于制圖用到特殊表示的符號時，我們也可以通過CAD軟件，將我們可用到的符號儲存在系統中，供我們隨時調取使用，使得設計更方便。

2.三維效果演示

在機械設計中，繪圖占整個設計過程的70%左右，使得設計師對CAD繪圖功能的要求也越來越高。CAD三維效果的出現，減少了設計周期，將復雜的裝配過程以及內部零件的幾何結構，通過三維幾何體來構建這些裝備過程，在三維效果模擬時檢查各個部位是否協調。同時對內部零件進行著色及隱藏處理，隨時查看各零件形狀。降低設計思維的難度，提高精準度。^[5]

結語

CAD技術的發展，使設計師的一些復雜設計工作被隨之取代，縮短了設計周期。但機械設計質量的提高，不僅需要CAD技術在功能上的突破，還需要設計師利用好CAD繪圖的同時，不斷更新自己完善自己。本文通過簡述CAD功能、特點及應用，來闡述CAD技術對機械設計發展的影響。只有設計出質量更高技術更強的產品，才能在激烈的競爭環境中生存。

參考文獻

[1]葛昊，邢更力，劉輝.CAD在機械工程設計中的應用分析[J].現代制造技術與裝備，2016（12）：127-129.

[2]徐政瑞，田崇軍.CAD在機械設計中的應用研究[J].黑龍江科技信息，2017（05）：17.

[3]沈麗.試論機械設計中三維CAD技術的應用[J].科技展望，2016，26（12）：156.

[4]李雪金.CAD在機械設計中的應用探究[J].中國新技術新產品，2010（16）：119.

[5]許磊，謝有浩，李志剛.CAD在機械設計中的應用研究[J].企業技術開發，2013，32（25）：60-61+89.