淺談機械工程設計中CAD技術的實際應用

劉鳳霞

摘 要：隨著計算機網絡信息技術的不斷發展以及當今時代機械工程的廣泛應用，機械工程在其設計過程中逐漸和CAD技術相互結合并在實際應用過程中展開了具體而持久的研究，同時CAD技術的精準程度和便利性極大地提升了機械工程設計的精度和設計工程師的設計效率，促進了機械工程設計的發展。本文以CAD技術的使用對機械工程設計效率影響為主線，開展對CAD技術發展過程以及其在機械設計方面應用的介紹，通過對CAD技術在機械工程設計中的實際運用現狀的描寫，使得CAD技術在機械工程設計領域得以更好的運用。

關鍵詞：機械工程設計;CAD技術;實際應用

作為計算機輔助設計技術而存在的CAD 技術，其使用者大多是設計工程師，通過對計算機相關軟件的利用，如CAD等相關的設計輔助軟件的使用，來對設計工程師所要設計的東西進行計算和比較分析，而利用這些輔助設計軟件制作出想要設計的效果，并通過復制修改和對比，結合實際進行多方位的考慮，形成幾個不同的設計圖，從而在多個設計圖中選出更好的工程設計方案。利用CAD技術進行工程設計的繪圖，是CAD軟件和技術在工程設計領域的主要應用方向。

1.CAD技術在機械設計中的應用優勢

1.1提升了機械設計產品的質量

隨著現代電腦配置和機械工程設計圖紙要求的不斷提高，CAD軟件技術在發展的過程中逐漸的升級與優化，相較于以前手工繪圖來說，利用CAD技術進行設計更為高效。而隨著CAD軟件技術在機械工程設計領域不斷深入，利用CAD軟件技術進行設計生產出來的機械零件產品質量相較于以前來說有著較大的提高。想要得到高質量的機械設備和產品，同樣需要高質量和高精度的機械零件。利用CAD 軟件技術進行高精度的機械工程設計，得到精度更高的設計圖紙，對于降低設計結構的偏差有著極大的意義。降低設計結構的偏差，有利于生產出更高質量的機械零件，從而制造出更高精度的工程機械產品，對于提升機械產品的質量有著較為深遠的意義。

1.2 促進了機械產品的設計理念和更新速度

隨著機械工程對圖紙精度的要求越來越高，依靠人工進行制作相關的設計圖紙的局限性越來越大，而利用計算機輔助相關設計和生產，能夠使得機械產品設計變得更為精準和科學。CAD 技術在工程設計方面的使用極大提高了機械工程的設計效率，突破了以前的繪圖限制，促進了機械產品的設計理念和更新速度。

1.3 CAD技術縮短了設計時間

CAD技術在機械工程設計領域的運用使得工程設計圖紙具有科學合理性，而高精度的工程設計圖紙也保證了機械零件的精度，確保了機械零件間的匹配問題，在避免了問題的同時也大大縮短了設計時間。

2.CAD技術在機械設計行業中的應用

2.1繪圖流程的使用

繪圖處理技術是現代機械工程設計領域中十分重要的技術手段，CAD繪圖處理技術是現代機械工程設計和相關制造行業中最為常用的一種繪圖處理技術。隨著CAD繪圖處理技術的不斷發展，其已經具備了非常強大的機械工程設計繪圖處理功能，機械工程設計師可以充分利用其在機械工程設計領域中強大的繪圖處理功能來實現傳統機械設計的手工繪畫無法實現的機械設計理念和技術要求。機械工程的設計和制造人員在進行機械工程設計繪圖時，可以通過對CAD技術的充分利用來輔助繪圖設計，而這種功能能幫助機械工程設計師設計出意料之外的藝術作品。計算機輔助設計軟件中的CAD輔助技術主要是指利用計算機上的CAD軟件進行輔助繪圖，通過對軟件以及插件的使用，最終將機械產品所需要的輔助零件的尺寸及其繪圖規格和尺寸準確直接地顯示在繪制的圖紙上。用CAD技術輔助繪制機械工程的相關產品設計圖基本上沒有可能出現機械產品零件的尺寸不符合規范的異常情況。隨著現代科學技術的不斷進步和發展，CAD的技術也在不斷的發展，利用CAD 技術繪制機械工程相關的設計圖紙也會更加精確，繪制過程也更加簡單。而CAD技術的不斷優化極大地促進了現代機械設計行業的發展和進步，促使著現代機械工程設計的優化更新。

2.2機械建模的運用

一般來說，機械設計工程師都會在產品制造前對新設計的各種機械產品零部件進行機械線建模，并在機械線開始生產的過程中通過利用機械線建模的方法來分析和檢查新設計出的機械產品的實際生產情況，并對生產出的機械產品外觀、尺寸和物化性質等進行嚴格的檢查，以確保新設計生產出的機械產品的能夠充分滿足用戶對零件的要求和實際的使用需求。CAD技術中機械線框的三維造型和機械設計的最終實體造型是機械工程設計中兩種重要的造型方法，這兩種造型主要是利于設計者對設計出的產品進行觀察以及對設計出的機械產品的生產工藝進行推斷。在機械工程相關產品的實際生產中，需要通過建模來生成理想的機械工程產品的模型，以便于得到精確、科學的數據來對設計出的機械工程產品的相關理化性質進行研究。一般情況下，如果機械制造業在設計生產過程中沒有準確地對機械工程模型的相關數據進行收集分析和設計修改，容易出現較多的問題，從而影響了機械工程下一階段的工作的開展。例如，抗壓能力不足，理化性質差，韌性不足等較為常見的諸多問題。為了充分利用現有機械工程相關的設計模型，機械設計工程師和相關人員應當在設計生產的過程中盡量避免出現錯誤的設計參數而導致機械設計不滿足要求的情況。

通過對先進的CAD建模技術的使用，機械工程設計師所設計的部件可以在CAD軟件中來進行建模，而通過在CAD軟件中創建機械工程的設計模型，可以在較大程度上避免因機械工程師所設計的機械產品與實際的情況完全不符或者存在著部分差異所造成的機械設計重構問題，在提高機械工程設計師的設計質量和工作效率的同時，還極大地減少了機械設計所需要的時間，提升了設計效率。

2.3對于機械設計結構的優化

通過對CAD技術在機械工程設計方面的利用，不僅可以很方便地實現機械工程相關產品設計的繪圖和建模，還可以在生產過程中對機械設計的零件進行機械結構的優化和機械力學的分析，使得機械工程設計相關的產品能夠更好地滿足實際的需要，促使機械設計結構的不斷優化升級。CAD技術在機械工程設計領域的運用主要是利用CAD技術完成建模后，對設計中建立的機械設計模型零件進行機械力學的分析和試驗，根據分析和試驗的結果對設計零件的結構進行優化，從而有效保證機械設計工程師所設計的機械產品的最終性能和質量，在提高機械工程設計師設計有效性的同時，還提高了其工作效率。CAD技術在現代機械工程設計領域中的另一個重要的優勢就是通過對CAD相關軟件和插件的利用，可以檢測和繪制分析每一個設計者的整個設計過程圖紙，通過對整個設計圖紙制作過程中穩定性和缺陷的分析，結合實際情況及要求對整個的設計過程圖紙的可行性進行評價。CAD技術的使用有利于對設計人員的工程設計圖紙進行分析，然后通過對其進行建模、評價和優化，從而保證了機械工程在制造過程中的可行性，這一作用能夠有效地保障機械工程設計過程中不至于出現各種錯誤，以此來提升設計效率與質量。

結語

隨著CAD 技術相關軟件和插件的優化升級，其在機械設計領域的應用范圍也在不斷地擴大，已經在當代自動化生產結構體系中成為不可或缺的重要組成部分。機械工程設計領域對于CAD 技術的運用，有效地提高了機械產品設計制造效率，并在極大程度上減小了實際生產的誤差，在提高產品精度的同時，提升了機械零件的生產質量，而機械零件質量的提升，有助于機械產品質量的提升，進而使得機械工程設計核心競爭力得到有效提升。

[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]林曉慧. 三維CAD技術在機械設計中的應用[J]. 綠色科技，2019（04）：189-190.

[3]陳宇. CAD在機械設計中的應用現狀與發展趨勢[J]. 電子測試，2015（06）：133-134+129.

（作者單位：山東唐明環?？萍加邢薰?，山東 泰安 271200）