淺析CAD 技術在機械工程設計中的發(fā)展與應用

姚映涵

（山西經(jīng)濟管理干部學院，山西 太原 030000）

毋庸置疑，機械制造業(yè)中最關鍵的環(huán)節(jié)就是機械工程設計，由于采用了CAD 技術，所以設計質(zhì)量高，能夠進行獨特的分析、計算，有效促進了機械工程設計以及整個機械制造行業(yè)的發(fā)展。 當然該軟件的使用范圍非常廣，也說明了其功能較為強大，是一種較為出色的設計軟件，可以彌補機械工程設計中的不足， 未來CAD 技術會得到更加廣泛的應用，也為機械工程設計發(fā)展提供有利幫助。

1 CAD 技術概述

CAD 其實是一款輔助設計軟件， 主要功能以二維和三維繪圖為主，并且還具備其他較為優(yōu)秀的功能，所以受到了廣泛應用。 作為一款優(yōu)秀的制圖軟件，CAD 需要在計算機上運行，并用于機械工程設計，可以有效提高繪圖質(zhì)量，不過需要注意的是CAD 的運行，要求計算機配置專業(yè)的圖形處理器，這樣才能充分發(fā)揮出其眾多功能。 機械工程設計是相對復雜的工作， 不僅需要進行大量的分析與計算，還要設計出最符合需求的方案，但傳統(tǒng)機械工程設計對該類型的軟件應用不夠廣泛， 設計過程中容易出現(xiàn)數(shù)據(jù)以及圖形的丟失。在應用CAD 技術后，設計工作可以在計算機上完成，并且數(shù)據(jù)更為精準，保證圖形方案符合相關要求，這樣就能設計出最適合的方案[1]。 CAD 的優(yōu)勢就在于功能強大，但其操作有較為便捷，讓設計人員的工作變得更為簡單，從當下的情況來看，CAD 在機械工程設計中的應用將會成為主流趨勢， 也可以為機械制造行業(yè)的發(fā)展，提供較為有利的幫助。

2 CAD 技術在機械工程設計中的發(fā)展分析

2.1 CAD 技術標準化

如果與同類型的軟件相比，CAD 確實具有明顯的優(yōu)勢，包括使用便捷、精準度高等，所以才在機械工程設計中廣泛應用，也受到眾多設計人員的認可。 不過在使用過程中需要注意，計算機硬件必須達到一定要求，否則會影響使用效率，無法按照標準化流程進行設計，導致CAD 不能發(fā)揮出相應作用， 甚至在機械零件制造生產(chǎn)過程中無法使用。 因此CAD 技術的數(shù)據(jù)模型， 必須進行標準化設計，促使機械工程設計能夠有效完善，在當下的機械設計領域中， CAD 也正在建立標準化體系，從而為整個行業(yè)的發(fā)展提供幫助，當然也要優(yōu)化計算機硬件，這樣才能優(yōu)化CAD 與計算機的兼容問題[2]。

2.2 CAD 技術智能化

隨著科技不斷的發(fā)展，CAD 技術也逐漸具備智能化的優(yōu)勢，在工程機械設計過程中，設計人員只要輸入相應的數(shù)據(jù)，系統(tǒng)就會自動生成模型，提高了設計效率，為設計人員減少更多精力投入，可以花費更多時間去研究機械工程設計標準化。 不過為了促使設計人員擴展思維，在整個模型設計的環(huán)節(jié)當中，必須針對設計的內(nèi)在聯(lián)系進行有利分析，不能過分注重設計之間的內(nèi)在聯(lián)系。 智能化的CAD技術，確實可以提高整個設計效率與質(zhì)量，尤其是借助模型可以優(yōu)化設計內(nèi)容，加入更多其他元素，促使機械設計得到有效的創(chuàng)新[3]。

2.3 CAD 技術網(wǎng)絡化

在當下這個互聯(lián)網(wǎng)時代背景下，CAD 技術自然也要向著網(wǎng)絡化發(fā)展， 尤其在該軟件應用愈發(fā)廣泛的情況下，必須順應時代的發(fā)展，豐富其自身的功能，這樣才能滿足各個行業(yè)以及領域的使用需求。 近些年電子商務發(fā)展迅速，CAD 也在實現(xiàn)網(wǎng)絡化發(fā)展目標， 不僅具有遠程交流的功能，也能通過互聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)圖紙傳遞，這樣企業(yè)之間就能通過網(wǎng)絡，針對圖紙設計進行動態(tài)分析，有效提高了工作效率，并大幅度降低成本，為機械工程設計的發(fā)展做出貢獻[4]。

2.4 CAD 技術功能創(chuàng)新發(fā)展

為了滿足機械工程設計需求， 促進該行業(yè)的發(fā)展，CAD 技術進行進一步創(chuàng)新， 尤其在功能上體現(xiàn)的最為明顯，比如自動涂層、分點捕捉、圖塊斷線等，還有其他比較實用的功能，可以有效解決以往設計中的問題，促使設計效率與操作效率得到提高。 機械工程設計圖紙，必須要保證數(shù)據(jù)的準確性，所以對該方面擁有較高的要求，CAD 基于二維圖紙的協(xié)同設計功能， 可以實現(xiàn)多人專業(yè)協(xié)同繪圖，所以設計的精準度更高，還能進行圖紙版本管理等一些其他較為重要的功能， 盡量提高圖紙設計的準確性，以此來滿足機械工程的設計標準。

3 CAD 技術在機械工程設計中的應用分析

3.1 CAD 技術在機械工程建模中的應用

在機械工程設計當中，建模是非常關鍵的環(huán)節(jié)，可以針對機械產(chǎn)品進行檢驗， 以此來判斷是否符合國家的標準要求，大部分情況下建模分為三個種類，比如常見的線框、表面以及實體等。 隨著CAD 技術的廣泛應用，機械建模過程中可以有效減少操作人員的工作量， 并且大幅度提高繪圖效率，由于傳統(tǒng)建模必須要先畫圖紙，再根據(jù)搜集的數(shù)據(jù)確定設計方案與參數(shù)， 在繪圖過程中會出現(xiàn)較多的變化，從而影響整體設計內(nèi)容。 CAD 技術可以自動進行建模，并分析用戶的需求，包括產(chǎn)品的功能、尺寸以及規(guī)格等等，通過計算比例和參數(shù)建立虛擬模型，可以更加快速的展現(xiàn)出產(chǎn)品性能，誤差相對較少[5]。

3.2 CAD 技術在機械工程繪圖中的應用

機械工程設計中的繪圖工作， 非常考驗設計人員的機械理論與各方面能力，尤其是傳統(tǒng)的筆繪方法，還會消耗大量的時間， 繪圖過程中也會出現(xiàn)較大的誤差， 所以CAD 技術繪圖，才會被廣泛應用在機械工程設計中。 CAD技術的應用包括繪圖、圖像處理以及編輯，這一系列的操作都可以通過該軟件完成， 只要繪圖人員可以熟練掌握CAD，就能非常快捷的繪制出圖紙，而且圖紙可以隨意修改和保存，這樣精準度也能獲得一定提高。通過CAD 技術的應用，整個繪圖時間大大減少，而且還能減輕繪圖人員的精力投入，并降低繪圖的成本，所以CAD 技術的使用將成為機械制造行業(yè)發(fā)展關鍵。

3.3 CAD 技術在機械工程精準度與質(zhì)量控制中的應用

CAD 最大的優(yōu)勢就在于計算能力與圖形處理能力，這兩方面可以解決機械工程零件設計的質(zhì)量問題， 一般來說零件制造質(zhì)量問題， 往往在于設計過程中的精準度不夠，應用CAD 技術就能改善這一情況。 從當下CAD 技術的使用來看，零件制造成功率得到有效提高，而且CAD技術依舊在不斷完善， 這樣就能促使零件與模型數(shù)據(jù)保持一致，機械工程設計的質(zhì)量也會因此大幅度提高。 其次CAD 技術的應用會對設計人員的思維產(chǎn)生影響， 促使設計人員的思維得到提高，以此來滿足產(chǎn)品的創(chuàng)新性，并且在設計的過程中，可以及時發(fā)現(xiàn)零件的缺陷，不僅增加了制造成功率，也提高了整體的質(zhì)量[6]。

3.4 CAD 技術在機械工程設計中的應用趨勢

雖然CAD 技術已經(jīng)全面使用在機械工程設計領域中，不過仍需要不斷完善，尤其是零件的力學性能，還有結構優(yōu)化等因素， 都需要設計人員重新構思。 未來CAD技術的應用會以智能化與網(wǎng)絡化為主， 尤其是智能時代的到來，促使CAD 技術更加全面，其功能也會更為完善，不僅對繪圖、建模有幫助，還能實現(xiàn)有限元分析軟件的對接。當下需要加大對CAD 中的功能研究與關鍵技術研究，促使其向著智能化方向發(fā)展， 尤其是與ANSYS 等有限軟件的融合，可以借助該機械模型分析，滿足機械模型的結構與力學性能，改善以往在機械工程設計中的問題。 CAD智能化發(fā)展能夠準確驗證零件是否符合標準、 滿足產(chǎn)品需求，并根據(jù)分析的結果優(yōu)化框架結構有效降低損失，從而促進機械工程設計的有利發(fā)展。

3.5 CAD 技術在機械工程設計中的應用優(yōu)勢

3.5.1 提高機械生產(chǎn)質(zhì)量與速度

CAD 技術在機械工程設計中的應用愈發(fā)廣泛， 其優(yōu)勢也越來越明顯，目前的CAD 技術使用便捷，只需要設計人員輸入設定好的數(shù)據(jù)，就能自動形成機械模型，以此來提高機械零件制造的質(zhì)量與速度，同時保證零件符合相關標準。 由此可見，CAD 技術計算能力與設計能力更為突出，甚至可以利用各個部件的規(guī)格屬性去對應模型，這樣就能更快速的設計出產(chǎn)品，并滿足客戶的要求。 其次CAD技術的應用，對于設計效率有大幅度提升，可以減少設計人員的精力投入，包括耗費在機械設計上的時間，也避免因為誤差導致的質(zhì)量問題。通過使用CAD 技術，能夠精準分析各個數(shù)值參數(shù)， 并通過三維立體圖像的形式展現(xiàn)，縮短整個設計繪制過程的時間，因此提高了機械生產(chǎn)效率。

3.5.2 有助于機械工程的快速發(fā)展

當下CAD 技術已經(jīng)愈發(fā)成熟， 并且朝著智能化的方向發(fā)展，其功能也會更為完善，不僅可以為機械工程設計提供技術上的支持，也能打破傳統(tǒng)設計的思維習慣，從而創(chuàng)新機械制造行業(yè)的發(fā)展。 其次CAD 的使用可以解放設計人員的思想，并減少一定工作量的投入，操作簡單方便學習，所以該技術的應用愈發(fā)廣泛，也促使其朝著標準化的方向發(fā)展。 CAD 技術與智能化的融合，讓其應用起來更為方便，從3D 建模功能就能看出，其設計方便快捷，可以花費較少的時間看到設計圖紙以及現(xiàn)實模型。 除此之外網(wǎng)絡化的發(fā)展，也有利于機械工程設計效率，并減少設計圖紙傳輸?shù)臅r間， 由此可見，CAD 技術應用優(yōu)勢明顯，并且擁有良好的發(fā)展前景， 對于機械工程設計的發(fā)展也有較大作用與價值。

4 結語

相比同類型的軟件，CAD 無論在使用還是在操作上都有巨大優(yōu)勢， 尤其是在當下機械工程設計中的應用，不僅提高了整體的設計效率與精準度， 其操作上也更加便捷，并且可以針對數(shù)據(jù)進行分析。 目前該類型的設計軟件有很多，但從使用的角度來講，CAD 要更適用于機械工程設計，而且功能相對豐富，可以滿足設計過程中的各類需求，為機械制造設計人員提供便利。 作為一款非常優(yōu)秀的設計軟件，CAD 的使用非常廣泛， 不僅在機械工程行業(yè)中，在其他領域也擁有較為廣闊的發(fā)展空間，未來其功能會更加強大，也會促使機械制造行業(yè)獲得持續(xù)性發(fā)展。