摘 要：隨著計算機技術在機械工程設計中的應用，計算機輔助設計(CAD)逐漸替代了傳統(tǒng)的機械設計方法。而CAD技術自身功能的不斷發(fā)展和晚上也對現(xiàn)代機械工 程設計產生了巨大的影響。由于其在機械工程設計中應用的廣度和深度也不斷擴大，掌握CAD技術已經(jīng)成為現(xiàn)代機械科研人員必備的專業(yè)素質。

　　關鍵詞：CAD技術;機械工程;應用分析

　　CAD即Computer Aided Design，是計算機輔助設計的英文簡稱。在機械工程設計中，CAD技術的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在其強大的圖形繪制處理能力和精確快速的計算能力。機械設計已經(jīng)擁有幾百年的歷史，在CAD技術出現(xiàn)以前，機械設計技術的發(fā)展進程相當?shù)木徛鹘y(tǒng)的機械設計方法以靜態(tài)分析和近似計算為主，采用經(jīng)驗設計，并使用人工勞動，其設計周期長，設計的結果也差強人意，在激烈的市場競爭中難以脫穎而出，缺乏競爭力。而CAD技術作為現(xiàn)代設計方法的一種，為設計人員解開了諸多束縛，創(chuàng)造了一個便利快捷的設計平臺。人們的思維得到了解放，設計工作的強度也降低了不少。設計人員的創(chuàng)造性思維可以輕易的利用CAD技術來實現(xiàn)，復雜的分析計算過程也可以交給計算機來完成。而CAD技術自身功能的發(fā)展和完善，也擴大了其在機械工程設計領域中的應用范圍。

　　1 機械設計中應用CAD技術的主要優(yōu)勢

　　1.1 提高設計效率

　　將三維技術運用到機械設計當中，最主要的功能是可以實現(xiàn)產品參數(shù)化的設計。然而，無論是傳統(tǒng)的手繪制圖，還是隨后發(fā)展的二維繪圖，都實現(xiàn)不了這個功能。而當三維CAD技術運用后，可以將產品部件信息進行效果改變，立體模式更加突出。在設計過程中，產品的零部件只要有一個發(fā)生變化，那么其他部門也會相應發(fā)生改變。

　　1.2 促進計算機輔助制造集成功能的實現(xiàn)

　　從設計設計機器產品的過程中，可以通過三維技術實現(xiàn)機器產品的信息數(shù)字管理，達到集成化控制，確保產品的生產和設計的精度，進一步實現(xiàn)計算機支持的目的。在傳統(tǒng)的生產過程中，覆蓋了對數(shù)字控制模式的需求，避免了計算機輔助制造和加工生產數(shù)據(jù)的混合，并避免了管理混亂的問題。

　　1.3 有效促進產品技術含量與質量的提升

　　隨著技術的不斷深入應用，機械設計所涉及的各個工作環(huán)節(jié)中所引入的技術含量越來越高，比如設計優(yōu)化、仿真設計、運動軌跡等。從傳統(tǒng)角度來看，生產本身就需要機械設計的技術支持，在此基礎上引入CAD技術，起到了明顯的促進作用，形成了二者之間共同發(fā)展的良好趨勢。

　　1.4 簡化相關部件的裝配流程

　　當前，CAD技術的應用深度持續(xù)增加，專業(yè)的設計人員在進行設計的時候，除了對機械外觀、性能等進行嚴格設計以外，還可以通過CAD技術建立相應模型，對機械的實操檢驗部分進行對應的修改完善。在必要的情況下，還可以通過三維實體來設計驗證，進而在設計工作中，實現(xiàn)對機械零部件裝配流程的簡化與模擬運轉，使得設計工作更加仿真，逼近實際情形。

　　1.5 零件設計更加方便直觀

　　在原有的機械設計形式當中，需要由設計者通過手繪畫出對產品設計的構想。但受各方因素的影響，也會出現(xiàn)設計者無法將原有三維立體構思以繪畫方式進行呈現(xiàn)的情況。而三維CAD技術能夠順利地解決這些問題，實現(xiàn)設計者構思與產品模型制作間的完美對接。在裝配部件的設計環(huán)節(jié)中，三維CAD技術可以清楚明了地顯示各個部分間的匹配狀態(tài)，極大地提升了各個裝配部件的精準程度。完成產品設計后，通過三維CAD技術還可以進行檢驗和模擬，從而發(fā)現(xiàn)部件間存在的問題，迅速對其作出調整和更改，進一步提升部件的規(guī)范程度。

　　2 CAD技術在機械設計中的發(fā)展趨勢

　　通過當前機械設計行業(yè)的發(fā)展來看，在未來的趨勢主要有四個方向，分別是規(guī)范化、智能化、虛擬化、集成化。規(guī)范化是指對CAD技術的應用進行各個節(jié)點上標準統(tǒng)一確定，以使各個廠家都尊重同一標準，使全社會機械產品的生產制造達到同步對接;智能化是指在設計過程中，融入更多智能因素，結合人工AI的技術支持，讓更多的機械產品能夠實現(xiàn)人機融合的效果;虛擬化是指通過設計，使與機械產品設計、生產、制造、維護、保養(yǎng)等各個環(huán)節(jié)上相關的問題，都能夠提前進行模擬驗證，以提高使用性能。

　　3 CAD技術在機械設計過程中的應用

　　3.1 在機械建模中的應用

　　從前文論述可以看出，三維CAD技術的應用，可以使設計過程更加透明、更加逼真，基于這一優(yōu)勢，這一技術已經(jīng)被廣泛使用到機械設計的建模環(huán)節(jié)當中，并可以劃分為表面、框架、立體等3種方式。在具體的設計過程中，通常還需要圓柱、橢圓、圓形等幾種圖形模式，在遇到結構相對復雜的情況時，再加以布爾運算進行具體計算，分析結構中的圖形，并重新排列，以便達到提高設計精度的效果。

　　3.2 在農業(yè)機械設計中的應用

　　當前，我國農業(yè)行業(yè)已經(jīng)廣泛采用了機械化作業(yè)，隨著機械功能的升級，三維技術也被廣泛運用到了設計過程中。比如，收割機的設計以分離裝置為起點，結合三維技術，對其功能、具體要求進行分析，同時考慮機械本身的參數(shù)要求，在此框架內制定設計方案，建立設計數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)信息共享，為設計與生產工作提供參考。

　　3.3 在機械CAE中的應用

　　在機構設計的計算機輔助工程中的應用，可以隨時方便地調整機器產品的設計，并優(yōu)化產品結構。同時，對相關數(shù)據(jù)信息進行比較分析，確定設計方案，對程序的重要性進行正確的評價。CAD技術，在計算機輔助工程的應用中，具有調整設計模型的作用，能夠有效地促進后續(xù)設計和生產連接的穩(wěn)定秩序，具體的作用包括機械產品對的評價、對數(shù)據(jù)信息的分析、產品的質量和使用強度的評價、建立模擬系統(tǒng)、機械產品結構設計的完備。也就是說，在計算機輔助工程中，可以使用三維技術，促進這個系統(tǒng)內的各功能的充分發(fā)揮。

　　3.4 模具CAD的集成制造

　　現(xiàn)階段國內機械領域的生產形式正在逐步貼近于科技化，在這一發(fā)展背景下，CAM、CAD與CAE等設計制圖形式逐步轉變?yōu)榱藱C械設計領域發(fā)展的主流趨勢。在社會經(jīng)濟發(fā)展的當前階段，模具CAD/CAM的激光快速成型技術已經(jīng)取得了非常普遍的運用。通過對三維CAD技術的運用，有效實現(xiàn)了仿真模擬、曲面造型等一系列功能的結合，同時也順利把三維繪圖、數(shù)控加工等功能融入進了新的軟件體系當中。有了系統(tǒng)的工程數(shù)據(jù)及平臺資料的輔助，必將極大地提高各類機械產品設計數(shù)據(jù)的使用效率，最終實現(xiàn)機械產品在質量與性能方面的有效提升。

　　4 結束語

　　我國計算機技術目前已經(jīng)進入到高速發(fā)展階段，機械工程設計過程中使用計算機技術已經(jīng)不足為奇，應用CAD，極大地節(jié)省了機械產品設計時間，簡化了設計和生產過程，促進了機械產品結構和性能的逐步提高，為制造業(yè)的發(fā)展奠定了堅實的技術基礎。然而，在機械設計中的實際應用而言，還有許多細節(jié)需要改進。因此，相關人員需要加強實踐，機械工程設計人員要掌握CAD技術操作方法，掌握技術精髓，促進機械工程設計的快速發(fā)展。提高CAD技術在實踐工作中的應用效果，為我國的現(xiàn)代化建設事業(yè)添磚加瓦。

　　參考文獻

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　　[2]李麗，王輝.CAD在機械設計中的應用現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J].中國高新技術企業(yè)，2014(26)：123-125.

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