AutoCAD技術(shù)在機械設(shè)計中的應(yīng)用策略

摘 要：在科技飛速發(fā)展的現(xiàn)如今，AutoCAD技術(shù)在機械設(shè)計中的應(yīng)用愈加廣泛。通過該項技術(shù)的應(yīng)用，不單單有助于機械設(shè)計數(shù)字化水平的提高，同時還有助于縮短機械設(shè)計的時間，并且還有助于設(shè)計質(zhì)量的提高。為此，在進行機械設(shè)計時，應(yīng)根據(jù)AutoCAD技術(shù)的基本原理以及特點，加強該項技術(shù)在機械設(shè)計中的應(yīng)用，從而達到更為理想的設(shè)計效果。筆者針對AutoCAD技術(shù)的基本原理、特點以及其在機械設(shè)計中應(yīng)用的意義等進行了探析，并提出了具體的應(yīng)用策略，希望本次研究對機械設(shè)計水平的提高有所幫助。

關(guān)鍵詞：AutoCAD技術(shù) 機械設(shè)計 基本原理

0 引言

機械制造業(yè)運營與發(fā)展的必不可少的核心環(huán)節(jié)為設(shè)計，其不單單關(guān)系著產(chǎn)品的性能與質(zhì)量，同時還關(guān)系著企業(yè)發(fā)展的經(jīng)濟性。隨著行業(yè)市場的不斷發(fā)展，對機械產(chǎn)品性能與可靠性的要求也在逐漸提高。這就需要加強AutoCAD技術(shù)在機械設(shè)計中的應(yīng)用，應(yīng)用AutoCAD技術(shù)輔助進行繪圖與建模，以此對機械設(shè)計加以優(yōu)化，提高機械設(shè)計的效率與質(zhì)量。

1 AutoCAD技術(shù)的基本原理與特點

AutoCAD技術(shù)是一種以計算機技術(shù)作為輔助的設(shè)計手段，是目前我國制造業(yè)進行機械設(shè)計時的標準模式之一。通過該項技術(shù)的有效運用，可構(gòu)建三維CAD模型，在生產(chǎn)機械產(chǎn)品時，三維CAD設(shè)計模型的運用可實現(xiàn)生產(chǎn)效率的大幅度提升。AutoCAD技術(shù)是一種基于計算機軟件的設(shè)計方法，可通過模擬的方式將設(shè)計方案呈現(xiàn)在虛擬的環(huán)境中。目前，隨著AutoCAD技術(shù)在機械設(shè)計領(lǐng)域應(yīng)用的不斷深入，已構(gòu)建了大量的三維CAD模型，在設(shè)計新機械產(chǎn)品的過程中，即可結(jié)合已有的模型進行創(chuàng)新設(shè)計，也可利用已有的模型，通過對其的更新與升級，形成新的機械產(chǎn)品，以此有效地縮短機械產(chǎn)品的設(shè)計周期，同時減少設(shè)計成本支出。

2 AutoCAD技術(shù)在機械設(shè)計中應(yīng)用的意義

2.1 有助于機械設(shè)計數(shù)字化水平的提高

AutoCAD技術(shù)在機械設(shè)計中的應(yīng)用，可將抽象的數(shù)據(jù)元素轉(zhuǎn)化成為直觀、形象的圖形元素，并且還能夠?qū)崿F(xiàn)圖形元素向數(shù)據(jù)元素的轉(zhuǎn)化，數(shù)據(jù)處理更加的高效，同時通過AutoCAD技術(shù)的應(yīng)用，還可以為機械設(shè)計提供可靠的數(shù)據(jù)信息支撐，機械設(shè)計的數(shù)字化水平得到了明顯提高。

2.2 有助于減少機械設(shè)計的時間

以往在進行機械設(shè)計的過程中，設(shè)計人員一般都是利用手繪的方式等完成設(shè)計圖紙的繪制，該過程需要完成較多的計算，所以通常需要花費較長的時間。而借助AutoCAD技術(shù)輔助進行設(shè)計圖紙的繪制，可實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的自動化處理，處理效率明顯提高，設(shè)計時間明顯縮短。另外，通過AutoCAD技術(shù)的應(yīng)用，設(shè)計人員可隨時對設(shè)計細節(jié)做出更改，無需重新進行圖紙的繪制。

2.3 有助于機械設(shè)計質(zhì)量的提高

應(yīng)用AutoCAD技術(shù)進行機械設(shè)計，可自動化的計算和調(diào)整各項參數(shù)，使得設(shè)計更具準確性。并且設(shè)計人員還可通過AutoCAD技術(shù)的應(yīng)用構(gòu)建相應(yīng)的模型，以此對圖紙進行進一步的優(yōu)化，有助于機械設(shè)計質(zhì)量的提高。

2.4 有助于機械設(shè)計成本的降低

在機械設(shè)計中應(yīng)用AutoCAD技術(shù)，可借助該技術(shù)中的圖形編輯功能、圖形格式的轉(zhuǎn)換以及數(shù)據(jù)交換能力等，對機械產(chǎn)品進行仿真模擬，及時發(fā)現(xiàn)機械設(shè)計產(chǎn)品潛藏的質(zhì)量問題以及設(shè)計上存在的不足等。并且還可借助AutoCAD技術(shù)的輔助制定功能，對機械產(chǎn)品的加工技術(shù)、材料使用量等進行進一步的優(yōu)化，最大限度地實現(xiàn)材料的高效利用，避免不必要材料浪費情況的出現(xiàn)。同時利用AutoCAD技術(shù)的這些功能，還可降低對機械設(shè)計產(chǎn)品進行物理試驗的次數(shù)，在壓縮設(shè)計周期的同時，減少設(shè)計成本支出。

3 AutoCAD技術(shù)的發(fā)展以及對機械設(shè)計的影響

3.1 AutoCAD技術(shù)的發(fā)展

AutoCAD技術(shù)的圖形處理能力與計算機運算能力較強，在進行機械設(shè)計時，設(shè)計人員可通過該項技術(shù)的應(yīng)用，快速且正確地進行平面設(shè)計圖的繪制與模型的構(gòu)建。

在20世紀60年代，因當時計算機的數(shù)據(jù)處理能力和儲存容量均較為局限，這也導(dǎo)致其在機械設(shè)計中應(yīng)用價值的體現(xiàn)較為有限，一般都是用來繪制設(shè)計圖紙或者構(gòu)建一些簡單的線框模型。

進入21世紀后，AutoCAD技術(shù)得到了快速發(fā)展，現(xiàn)階段AutoCAD系統(tǒng)集合有多個功能模塊，其中包括渲染模塊、數(shù)據(jù)管理模塊、優(yōu)化模塊以及仿真模塊等。并且隨著人工智能技術(shù)、云計算技術(shù)的出現(xiàn)，其與AutoCAD技術(shù)的融合發(fā)展，極大地提高了系統(tǒng)的智能性，可以為設(shè)計人員的決策提供更高層次的支持。除此之外，現(xiàn)階段AutoCAD系統(tǒng)還能夠和PLM、ERP等系統(tǒng)進行整合，以此為機械設(shè)計提供更加完整的解決方案。

3.2 AutoCAD技術(shù)對機械設(shè)計的影響

AutoCAD技術(shù)對機械設(shè)計精確度和效率的影響十分深遠。通過AutoCAD技術(shù)的應(yīng)用，設(shè)計人員可精確且快速地完成模型的構(gòu)建與虛擬測試，可有效地彌補以往通過人工方式進行圖紙繪制和樣品制造時誤差的出現(xiàn)。并且，在機械設(shè)計中應(yīng)用AutoCAD技術(shù)，設(shè)計的智能化、自動化與數(shù)字化水平明顯提高。雖然AutoCAD技術(shù)的出現(xiàn)對機械設(shè)計產(chǎn)生了諸多積極的影響，但是其也給機械設(shè)計帶來了一定的挑戰(zhàn)。一方面，設(shè)計人員需要花費一定的時間與精力去學(xué)習(xí)與適應(yīng)AutoCAD技術(shù)的使用，在機械設(shè)計中靈活地利用該技術(shù)手段。另一方面，在機械設(shè)計中應(yīng)用AutoCAD技術(shù)時，對計算機的儲存容量也提出了更高的要求，需要計算機擁有較大的存儲空間，這樣將增加機械設(shè)計前期的硬件投入成本。

4 AutoCAD技術(shù)在機械設(shè)計中的應(yīng)用策略

4.1 應(yīng)用AutoCAD技術(shù)輔助繪圖

機械設(shè)計中必不可缺少的一個重要環(huán)節(jié)就是設(shè)計圖紙的繪制，以往在進行機械設(shè)計時，通常都是利用人工的方式進行圖紙的繪制，不單單需要花費較長的時間，同時還很容易因為人工疏忽的出現(xiàn)而導(dǎo)致差錯的出現(xiàn)，圖紙的精確性無法得到有效保障。例如：在進行汽車機械產(chǎn)品設(shè)計的過程中，設(shè)計人員在人工繪制產(chǎn)品設(shè)計圖紙時，未能夠?qū)a(chǎn)品結(jié)構(gòu)的各個細節(jié)充分地展現(xiàn)出來，致使后續(xù)在進行產(chǎn)品生產(chǎn)的過程中，頻頻出現(xiàn)問題，嚴重影響著產(chǎn)品產(chǎn)生的效率與質(zhì)量。為此，設(shè)計人員可通過AutoCAD技術(shù)的應(yīng)用輔助圖紙的繪制，以此提高圖紙的精準性。并且目前AutoCAD技術(shù)的功能已經(jīng)十分豐富，通過該技術(shù)的應(yīng)用，圖紙繪制的難度也將得到明顯降低。AutoCAD軟件，集合有數(shù)據(jù)交換、圖形轉(zhuǎn)換、圖形編輯以及圖形繪制等多種功能。企業(yè)既可根據(jù)自身的需求定制AutoCAD軟件，也可組織技術(shù)人員對AutoCAD軟件進行二次開發(fā)。設(shè)計人員在應(yīng)用該軟件繪制平面設(shè)計圖紙時，可先進行直線、曲線以及多邊形等的創(chuàng)建，然后再應(yīng)用極軸追蹤、捕捉追蹤以及正交等功能，對幾何圖像的特殊點進行快速的捕捉，接著對已創(chuàng)建的圖形進行縮放、拉伸、延長、旋轉(zhuǎn)以及移動等，同時調(diào)整文字以及圖形尺寸等，以此逐步地完成三維繪圖。

4.2 應(yīng)用AutoCAD技術(shù)優(yōu)化機械設(shè)計

隨著AutoCAD技術(shù)的不斷發(fā)展，其在機械設(shè)計中的應(yīng)用越來越深入，CAE技術(shù)隨之出現(xiàn)。通過CAE技術(shù)的應(yīng)用，可快速地完成各種復(fù)雜參數(shù)的計算，像機械產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的強度、剛度、三維多體接觸、動力響應(yīng)等[1]。目前在進行機械設(shè)計時經(jīng)常使用的CAE軟件包括通用CAE軟件、專用CAE軟件。其中通用CAE軟件是一種可在設(shè)計環(huán)節(jié)對產(chǎn)品的物理性能、力學(xué)性能進行優(yōu)化的軟件。專用CAE軟件的使用，則可對機械產(chǎn)品的性能做出分析和優(yōu)化。CAE軟件的一個主要功能就是有限元方法，在進行機械設(shè)計時，可通過利用該軟件對產(chǎn)品結(jié)構(gòu)做離散化處理，同時結(jié)合變形協(xié)調(diào)條件完成求解。在機械設(shè)計中應(yīng)用AutoCAD技術(shù)中的CAE軟件，可對機械設(shè)計進行進一步的完善，提高設(shè)計的科學(xué)性與合理性，同步實現(xiàn)設(shè)計周期與設(shè)計成本的降低，對設(shè)計方案加以優(yōu)化。

4.3 應(yīng)用AutoCAD技術(shù)建模

機械設(shè)計中的一個重要環(huán)節(jié)就是模型的構(gòu)建，模型的構(gòu)建直接關(guān)系著機械設(shè)計的質(zhì)量。然而模型的構(gòu)建存在著較大的難度，若不借助先進技術(shù)的應(yīng)用進行構(gòu)建，就很難保證模型構(gòu)建的精準性。設(shè)計人員在進行機械設(shè)計的過程中，可借助AutoCAD技術(shù)，完成三維模型的構(gòu)建，其不單單可輕松地完成模型的構(gòu)建，同時還可保證模型構(gòu)建的準確性。并且通過AutoCAD技術(shù)的應(yīng)用構(gòu)建的模型體系較為完善，包括環(huán)狀體、楔形體、圓柱體、圓錐體、球體、立方體等，機械設(shè)計模型構(gòu)建的需求大體均可得到滿足[2]。設(shè)計人員在具體應(yīng)用AutoCAD技術(shù)進行三維模型構(gòu)建時，僅需要根據(jù)設(shè)計需求，選擇恰當?shù)哪Ｐ蜆?gòu)建體系即可，其會對各項參數(shù)進行自動的分解和組裝。除此之外，設(shè)計人員還可利用AutoCAD技術(shù)中的三維模型構(gòu)建功能進行彈性設(shè)計。也就是在進行三維模型構(gòu)建的過程中，設(shè)計人員可結(jié)合具體情況，利用AutoCAD技術(shù)直接對數(shù)據(jù)做出恰當?shù)恼{(diào)整，以此進一步提高所構(gòu)建模型的精準性，從而更好地實現(xiàn)從機械設(shè)計到生產(chǎn)制造之間的無縫銜接。

4.4 應(yīng)用AutoCAD技術(shù)的機械產(chǎn)品成功設(shè)計案例

據(jù)相關(guān)調(diào)查顯示，大部分機械產(chǎn)品的成功設(shè)計均脫離不開AutoCAD技術(shù)的支撐[3]。例如：在進行汽車設(shè)計的過程中，設(shè)計人員可利用AutoCAD技術(shù)對汽車車身結(jié)構(gòu)、外觀進行精細化設(shè)計，實現(xiàn)由概念到制造之間的有效銜接。設(shè)計人員還可利用AutoCAD技術(shù)的仿真分析功能，對汽車在行駛過程中各方面性能的表現(xiàn)情況以及在發(fā)生碰撞時各方面的表現(xiàn)情況等進行預(yù)測，以此為依據(jù)對汽車的結(jié)構(gòu)、性能以及安全性等進行進一步的優(yōu)化，從而提高汽車的整體性能與燃油率。

5 AutoCAD技術(shù)在機械設(shè)計行業(yè)的發(fā)展趨勢

5.1 標準化

現(xiàn)階段，AutoCAD技術(shù)的功能十分豐富，其有著較高的應(yīng)用價值，但是其在兼容性方面依然存在著不足，難以實現(xiàn)對數(shù)據(jù)信息的充分共享[4]。為了化解該情況，更好地發(fā)揮AutoCAD技術(shù)在機械設(shè)計中的應(yīng)用價值，需針對資源交換格式標準以及數(shù)據(jù)模型的構(gòu)建標準做出深入的探析，推動AutoCAD技術(shù)朝著更加標準化的方向發(fā)展。

5.2 集成化

近些年，隨著機械制造業(yè)的飛速發(fā)展，機械設(shè)計手段也隨之越來越多樣化。在進行機械設(shè)計的過程中，需要處理較多的非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)信息，像樣品圖像等。若想高效、高質(zhì)量地完成機械設(shè)計，就需要對這部分數(shù)據(jù)信息進行科學(xué)的管理。為此，AutoCAD技術(shù)在發(fā)展的過程中，應(yīng)注重集成化水平的提升，也就是應(yīng)朝著集CAPP、CAM、CAD等技術(shù)的方向發(fā)展[5]。并且，設(shè)計人員在應(yīng)用AutoCAD技術(shù)時，應(yīng)針對機械產(chǎn)品的力學(xué)特征進行深入的研究，以此集成各種機械設(shè)計工藝，從而達到更加高質(zhì)量的設(shè)計水平。

5.3 智能化

現(xiàn)如今已經(jīng)進入到智能化時代，若想充分突顯AutoCAD技術(shù)在機械設(shè)計領(lǐng)域中的應(yīng)用優(yōu)勢，實現(xiàn)設(shè)計質(zhì)量的提高，就需緊隨時代發(fā)展，推動著AutoCAD技術(shù)朝著智能化的方向發(fā)展，通過與人工智能技術(shù)的整合發(fā)展，不斷地提升自身的創(chuàng)造力。例如：在進行汽車機械產(chǎn)品設(shè)計時，可在范例推理設(shè)計的基礎(chǔ)上，借助以神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)的設(shè)計方案推導(dǎo)系統(tǒng)，有效地彌補設(shè)計條件的描述不夠清晰與充分的不足，通過多解性模糊設(shè)計以及模糊判斷法的運用實現(xiàn)汽車機械產(chǎn)品的智能化設(shè)計。設(shè)計人員在具體應(yīng)用AutoCAD技術(shù)時，應(yīng)不斷地設(shè)計手段進行創(chuàng)新，充分發(fā)揮AutoCAD技術(shù)的智能化優(yōu)勢。另外，現(xiàn)如今VR技術(shù)與AR技術(shù)已經(jīng)發(fā)展得較為成熟，AutoCAD技術(shù)在發(fā)展的過程中，應(yīng)加強與其之間的融合，以此進一步提高三維模型構(gòu)建的真實性[6]。設(shè)計人員可借助VR、AR技術(shù)的應(yīng)用，將機械設(shè)計信息在現(xiàn)實世界中進行投映，這樣設(shè)計人員便可直觀且準確地了解產(chǎn)品的實際應(yīng)用情況，以便事先發(fā)現(xiàn)其中存在的缺陷，從而更具針對性地進行完善與優(yōu)化，進而有效地提高機械設(shè)計產(chǎn)品的質(zhì)量與性能。

5.4 網(wǎng)絡(luò)化

近些年，在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)快速發(fā)展的促進下，AutoCAD技術(shù)也開始朝著網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展，并且在機械設(shè)計中的應(yīng)用表現(xiàn)出了明顯的價值[7]。通過與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的整合發(fā)展，在傳輸二維設(shè)計圖紙的過程中，其效率得到了明顯提升。同時在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的支持下，不僅實現(xiàn)了機械設(shè)計質(zhì)量的進一步提高，同時還實現(xiàn)了設(shè)計成本的降低。

6 結(jié)語

綜上所述，隨著AutoCAD技術(shù)的不斷發(fā)展，其在機械設(shè)計中的應(yīng)用價值越來越顯著。為此，設(shè)計人員一定要重視AutoCAD技術(shù)的應(yīng)用，加強對該項技術(shù)的學(xué)習(xí)與研究，全面地了解該項技術(shù)的基本原理和主要特點。以便在進行機械設(shè)計時，可靈活地運用AutoCAD技術(shù)的各項功能，充分發(fā)揮該技術(shù)的多重功能優(yōu)勢。在進行設(shè)計圖紙繪制時，可通過該技術(shù)的應(yīng)用，提高圖紙繪制的效率，減少人工差錯的出現(xiàn)，還可利用該項技術(shù)對設(shè)計方案進行進一步的優(yōu)化，保障機械設(shè)計的質(zhì)量，同時通過三維模型的構(gòu)建，將機械設(shè)計各項參數(shù)直觀地呈現(xiàn)出來，最大限度地減少材料浪費情況的出現(xiàn)。

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