CAD技術在機械工程設計中的發展與應用

白躍輝

摘要：當前伴隨科技的進步以及成長，同比傳統機械工程設計工作而言，其已經很難同當前的機械工程行業發展趨勢保持一致。在機械工程領域，CAD技術的出現和發展被大范圍的使用，由此致使機械功能設計在質量以及效率方面都有所提升，并且還是當前機械工程發展過程中不可或缺的一部分。

Abstract： With the advancement and growth of science and technology， compared with the traditional mechanical engineering design work， it has been difficult to keep in line with the current development trend of the mechanical engineering industry. In the field of mechanical engineering， the emergence and development of CAD technology has been widely used， resulting in the improvement of mechanical function design in terms of quality and efficiency， and it is also an indispensable part of the current development of mechanical engineering.

關鍵詞：機械工程;CAD技術;發展與應用

Key words： mechanical engineering;CAD technology;development and application

中圖分類號：TB21? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-957X（2021）17-0169-02

1? CAD技術在機械工程設計工作中的使用情況

當前伴隨CAD技術的持續推廣以及發展，在這個背景下CAD同之前相比在功能方面也日漸全面化，其對于CAD技術的使用領域以及范圍日漸全面和廣泛。在這個基礎上使得機械設計領域中普遍使用到了CAD技術。站在作者的角度上來講，在機械工程設計工作中CAD技術的使用通常展現在以下幾個層面上：

1.1 多維幾何的繪圖? 站在設計工作的角度上而言，其在對機械產品進行設計的過程中需要關注的問題由兩方面，分別是數據以及圖形。在以上所論述的信息之中使用的精力以及時間最多的就是繪圖。在對傳統二維圖像進行處理的過程中需要做到的一點就是繪制出傳統工程圖。但是在本次二維圖形的繪制工作中需要將同該軟件相吻合的處理軟件獲取到。放眼于CAD應用過程中，眾多的軟件都是同畫圖軟件之間存在關聯性，并且這部分畫圖的功能以及畫圖能力還是存在相應差距的。細致的對這些畫圖軟件進行了解可以看出，這部分畫圖軟件存在的共同之處就是，均基于交互式圖形繪制為基礎，針對不同的圖形均能夠完成設計以及編輯工作。可是身為一名專業的機械工程設計人員來講，假如想要確保將CAD圖形繪制功能充分的研究以及發揮出來，那么就需要對其進行細致的開發，將部分擁有宏命令功能為主的參數化繪圖軟件進行開發，從而創建出相應的圖形符號庫。由此確保設計人員能夠憑借CAD軟件來完成繪圖設計工作，并且在繪圖的過程中能夠更加的得心應手，并且上手較快。

針對所得到的汽車領域來看，其在輕量化傳動軸層面上，其具體的生產制造成本同比其他而言并不高，其非常適合開展規模生產工作。將有關的參數設計結束以后，其在開展工作的過程中能夠借助CAD以及UG等相關的計算機二三維繪圖軟件來繪制出小貨車傳動軸的圖紙，基于此前提下采取裝配的方式將汽車備胎支架相關的三維模型獲取到，由此可以發現采用CAD技術能夠將效果直接呈現出來，其本身擁有的視覺性是非常強的。除此之外在具體開展工作的過程中，某些企業也針對當下的貨車傳動軸輕量化結構優化及分析工作來針對貨車傳動軸展開相應的輕量化設計。這樣的工作不單單可以使得貨車傳動軸在以后的設計制造工作提供有效的基礎，同時借助CAD技術可以確保整個制圖效果的高效性以及穩定性，并且能夠使得相關人員的工作時間最大程度減少，而工作效率在原有基礎上得以全面提升。

1.2 圖形以及符號庫? 將部分極為具有復雜性的圖形進行簡化以后借助簡明扼要的圖形符號將其替代，除此之外將這部分圖形符號在原本的圖形符號庫之中存入。假如設計者在設計的過程中將這部分圖形直接從庫中調取出來，并且將其在相應的設計圖形中進行使用，由此能夠使得圖形繪制的整體進度在原有基礎上得以加快。除此之外，還能夠使得設計者在開展設計工作中所花費的時間全面減少，最終確保設計工作具有較高的效率。

1.3 模具CAD/CAM的集成制造? 當前伴隨時代的進步以及成長，此時人類社會的科學技術水平以及發展速度同之前相比有了飛躍的進步。由最初的借助機床來展開設計工作到當前借助加工中心以及數據機床來完成設計工作，由最初的設計人員采用人工方式手工進行零件設計到現在憑借CAD軟件來將圖形以及零件進行設計。站在長遠發展的角度上看，制造業未來的發展也是由最初的傳統方向逐步的走向集成化方向。在當前制造業領域其中，最為核心的部分就是模具技術。較為具有完整性的軟件系統通常包含的功能模塊眾多，這部分的模塊需要基于工程數據庫的前提下完成統一的管理，但是需要了解的一點是在工程數據之中最為核心的來源就是CAD實體造型。

1.4 工程分析? 在開展具體設計工作的過程中，其設計較多的情況就是優化設計和有限元設計以及動力學設計。不僅如此，針對部分專業設計對象而言，其中也會涉及到相應的CAD技術分析步驟。

站在汽車行業上來講，其在對萬向傳動裝置進行設計的過程中通常都是以solid works以及CAD技術為主，同時以給技術為依據來確保輕量化設計工作得以實現。很多企業在開展設計工作的過程中都會選擇選取小貨車萬向節傳動軸來完成輕量化設計，并且將二維亦或是三維圖詳細的確定出來，并且基于三個輕量化技術角度上展開詳細的對比研究以及分析工作，從而對于輕量化設計相應的前后質量展開細致的了解。站在制造以及結構的層面上來講，其同以后所使用的輕量化設計過程中的零件完成對比，并且對輕量化技術的具體使用情況展開細致的分析，這也是汽車企業采用CAD技術所具有的現實意義。

2? CAD技術在工程設計中的缺點

站在某個層面上來講，即便CAD技術的產生使得人們已經從之前傳統的繪圖方式之中脫離出來，并且還可以使得人們的精力以及時間得以節省，可是需要了解的一點是其并非是真正層面上的設計。截止到現在，眾多應用CAD技術的單位以及公司并非是為了對其進行運用以及設計，這些單位以及公司主要是為了借助CAD技術來得到自身想要的效果圖，這樣的情況就導致CAD技術在使用的過程中受到了眾多的限制，并且很多單位以及公司在使用的過程中主要是將效果圖進行獲取，由此導致CAD技術呈現出的效果受到了巨大的限制，其針對CAD技術的應用并沒有目的性以及整體性。站在另外的角度上來講，即便借助CAD技術的工作人員數量不在少數，可是真正了解CAD技術的人員數量并不多，絕大部分的設計人員在采用CAD技術的過程中并未對該技術具有深刻的了解，由此致使其并不清楚CAD的具體功能，所以根本不會對CAD技術進行充分的使用。很多有關人員在使用CAD技術技術的過程中本身并未接受過任何相關的技術迅猛，因此致使其對于CAD技術并沒有透徹的了解，在這樣的情況下具體設計的過程中很難將CAD技術功能充分應用出來，因此在零件設計的過程中也會存在相應的不足。這些年里，伴隨CAD技術的發展以及進步，由此使得CAD功能同之前相比也在持續的提升。而在CAD技術的操縱方面會日漸復雜化，基于此想要將CAD技術進行充分的掌握是非常困難的事情。

3? CAD技術以后在機械工程設計工作中的成長動態

由于當前網絡技術發展水平的持續提升，從而致使CAD技術的發展具有較大的空間，作者在研究的過程中也將研究對象放到CAD技術上，并且對其以后朝向智能化和標準化以及集成化還有參數化等層面的發展歷程展開分析以及研究。

3.1 標準化? 詳細了解CAD技術來看，其已經由最初的標準化發展逐步的朝向數據交換格式標準化方面發展。當前伴隨時代的進步以及成長，從而使得STEP標準體系得以創建和成長以及優化，這些思想都已經同當前的CAD系統有效的結合在一起。基于此可以看出在數據模型標準化角度上其以后的CAD技術應該對STEP標準體系進行使用。

3.2 智能化? 在以后的時間中，CAD技術的成長一定要借助智能化的參數設計以及特征造型來展開。詳細的了解CAD技術的功能能夠看出其不單單可以將繪制工具提供給相關專業人員，同時也將其內部的關聯性進行了忽略。由于當前智能化的參數設計以及特征造型引入從而致使人們能夠憑借CAD技術做好相應的工作。

3.3 集成化? 站在成長的角度上來講，CAD技術的另外層面指的為集成化。CAD技術能夠將CAE和CAD以及CAPP等眾多領域的應用相結合，基于此可以看出CAD技術并非是單獨出現的。伴隨當前時代的發展以及成長從而使得網絡技術的進步也是極為快速的，在這個情況下人們接下來的時間應該對如何創建基于網絡體系為特色的CAD/CAM集成化系統進行思考。

3.4 網絡化? 當前由于電子商務以及網絡技術的持續發展和進步，由此使得人們也逐步來到了網絡時代。在這個時代背景下，CAD技術自身的網絡化水平同之前相比持續的提升。第一，以互聯網為基礎的CAD技術能夠確保企業二維圖紙傳輸功能同比之前而言更為具有高效性以及快速性。第二點，能夠確保制造類企業自身的三維模型借助互聯網的力量進行有效的協作以及交流。這種以網絡協作模式為基礎的模型能夠確保企業生產出的產品品質以及質量得到全面保障，并且在這個基礎上企業也能夠將自身產品研發速度得以提升。最為核心的一點就是企業能夠將成本節省下來，從而幫助企業獲得盡可能多的效益。而這對于企業接下來的發展以及進步奠定良好的基礎。

通過對汽車企業的情況進行了解，其在將輕量化設計工作結束以后，其也應該將機械制圖充分掌握起來并且掌握相關的繪圖要領，在企業開展工作中應該借助計算機的方式完成相應的輔助設計工作，并且采用CAD能夠確保機械設計工作更加的簡單明了，同時采用機械設計工作的時候也應該采用計算機軟件完成工作，其在使用CAD方面可以將機械設計工作的難易程度全面的簡化。不僅如此，在開展工作的過程中還應該確保針對不同的機械運動機構進行深層次的了解，由此可以參照各個需求的前提下，借助科學且合理的方式來選取相應的機構。在開展設計工作的時候可以借助計算機軟件Auto CAD將相應的機械裝置圖紙細致且全面的繪制出來，除此之外將主要零部件以及核心的機構圖紙細致的繪制出來，這樣也能夠使得計算機繪圖能力在原有基礎上得以全面提升。采用CAD技術能夠使得機械裝置設計效率得以大幅度提升，這對于機械設計工作是具有重要意義的。

4? 總結

當前伴隨科技的進步以及成長，此時同CAD相關的技術也在持續的得以優化和革新，在這個基礎上人們對于CAD的技術探索步伐在持續的推進，由于時代的進步從而使得技術也朝向不同方面得以發展。未來以后的發展更加順暢，由此也對于計算機工業界新技術以及國際CAD工業界技術的發展情況進行全方面的分析以及研究。除此之外在研究的過程中需要了解的一點是，以后伴隨制造業的成長和進步其需要借助CAD技術的支撐以及發展。換句話來講，制造業的發展在很大程度上受到了CAD技術的作用。借助新技術將更多優質的產品開發出來，從而使得我國的制造水平在原本基礎上得以全面提升和發展，同時將同我國需求的CAD軟件有效的開發出來。

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