CAD技术在机械工程设计中的发展与应用研究

李文杰　范晨飞

【摘要】CAD作为计算机绘图工具，已成为推动机械工程设计发展的重要载体，借助 CAD技术，设计人员可以从多个角度进行零件的绘图，既为设计人员提供了方便的绘图服务，又提高了机械设计的精度。针对机械工程 CAD技术的发展和应用进行了深入的探讨，要求设计者全面掌握 CAD技术，在机械设计过程中，通过 CAD技术的应用来提高绘图质量。

【关键词】CAD技术;机械工程;发展

一、CAD技术相关概述

CAD全称为Computer Aided Design，中文翻译为电脑辅助图形设计，作为计算机辅助设计软件，主要以二维绘图和三维绘图为主，并且具备详细绘制图形、设计文档等功能。CAD作为制图软件，需要在计算机硬件基础上进行，由于机械工程设计图形较为复杂，为提高绘图质量，计算机应配置专业的图形处理器，这充分说明，CAD必须依靠硬件来实现。软件系统则是CAD技术的核心，它决定了CAD技术所具有的功能，优化和完善计算机硬件，才能充分发挥CAD的绘图功能。

二、CAD技术在机械工程设计中的发展

（一）CAD技术的标准化

CAD技术具有快捷、精准度高等设计优势，已经成为设计人员常用的软件，若用户在使用CAD进行设计时，存在计算机硬件无法满足使用需求的问题，会影响到设计质量和效率，并且未能按照标准化的流程进行设计，致使设计内容无法应用在机械零件生产中。所以，CAD技术的数据模型必须进行标准化的设计，从而可以进一步促进机械工程设计的完善。目前在工程机械设计领域，正在建立CAD技术标准化体系，一方面需要从业人员深入的研究，另一方面优化计算机硬件配置，才能更好的使CAD与计算机相互兼容。

（二）CAD技术的智能化

使CAD技术具备智能化特点，在工程机械设计期间，设计人员将数据输入到CAD中，系统会自动生成模型，提高设计的效率，并且使设计人员投入更多的精力，用于研究机械工程设计标准化。为了使设计人员的思维得到拓展，在进行产品模型设计的环节中，应该对设计的内在联系进行分析，但是不能过分的拘泥于设计之间的内在联系。设计人员使用CAD技术进行设计时，借助模型可优化和完善设计内容，并且融入创新元素，使机械设计具有创新特点。

（三）CAD技术的网络化

随着近年来电子商务的高速发展，CAD技术逐渐朝着网络化的方向发展。网络化CAD技术，可以进行远程交流，企业使用互联网技术，将CAD技术设计的图纸，通过互联网进行传递，企业间通过互联网对图纸进行动态分析，有效提高工作效率，并且极大的降低成本。

三、CAD技术在机械工程设计中的应用优势

（一）推进机械产品质量提升

机械工程设计应用CAD技术，设计人员将设定的数据输入到图形中，会根据数据形成机械生产的模型，并且设计模型与实际生产零件相同，所以CAD技术设计出的模型，会提高机械零件质量，同时满足实际使用标准。

（二）CAD技术在机械工程设计中的智能化应用

机械工程设计融入智能化元素，需要CAD技术对机械工程设计进行分析以及优化结构，同时根据零件使用功能，分析零件的力学性能，以便零件符合使用标准的同时，还能延长使用寿命。同时考虑零部件的结构优化问题。在有限元分析技术以及动力学分析技术的支持下，CAD技术在工程分析和结构优化方面取得了进一步的提升，CAD技术具备三维立体绘图功能，设计人员建立三维模型，可确定零件隐蔽位置的数值，防止零件尺寸出现偏差，影响到零件正常使用，同时并对其产品设计进行优化改革，分析其设计的可行性及优化方案，使设计的内容更加科学和实用。

四、CAD技术在机械工程设计中的具体应用

（一）计算机辅助绘图

在机械工程设计时，设计人员使用CAD技术，主要用于辅助绘图，在辅助绘图过程中，设计人员应利用数据控制图形。而在绘制复杂的图形时，会涉及到较多的数据，从而延长绘图时间，并且由于人工绘制的工程图难免受到多方面因素的影响，导致其精确性或是美观性难以保证，无法使绘图质量满足生产需求。对此，使用CAD软件中自带图形库与绘图命令，就可以快速地完成绘图，并且其准确性要大大超过人工绘图。在CAD技术不断优化发展过程中，CAD技术更加全面，可以提高绘图质量，使机械设计更加科学合理。

（二）工程分析与结构优化

进入到机械工程的设计环节，需要设计人员分析机械零件的力学性能，结合力学性能优化结构，使机械零件更加稳定。在现代设计方法不断更新换代的背景下，有限元分析与动力学分析得到了十分广泛的应用，这也就要求CAD技术需拓展自身的工程分析和结构优化功能，从而满足机械工程设计应用需求。

（三）建模应用

使用CAD技术进行机械工程设计时，首先应建立机械模型，模型以三维形式进行设计，设计人员通过分析模型，可以确定机械零件的功能，并且优化机械结构。工程设计中常用的建模有线框、表面、实体3种模型。完成机械模型设计后，设计人员应不断调整模型参数，通过CAD技术构建机械基本模型，基本模型為六种，分别为立方体、圆柱体、圆锥体、球体、锲形体以及环状体。但对于实际的零件设计来说，这六种基本体系远远不能满足设计需求，需要我们通过用在二维平面构造的轮廓在三维空间中拉伸或者旋转等来构成新的体系，设计人员应按照布尔运算方法，设计与实际零件相符的模型。设计人员可以通过CAD对零件的任意部位进行修改和操作，最终实现零件的功能。使用CAD技术建立模型，可以提高设计效率。

（四）应用趋势

现阶段CAD技术使用数据绘制图形，尽管广泛应用在机械工程设计领域，但是实际的设计中因为零件的力学性能和结构优化等因素需要设计人员重新构思。智能化在CAD技术中的应用必将越来越广，未来将会进入智能时代。这就需要研究人员加大对CAD关键技术的研究，使其和智能更好地融合。CAD技术智能化功能，主要融合ANSYS等有限元软件，借助有限元软件分析机械模型，以便机械模型的结构和力学性能，符合实际使用需求。

参考文献：

[1]李亚莉.CAD技术在机械工程设计中的发展与应用[J].河南科技，2013，（6）：78.

[2]牟欣.CAD技术在机械工程设计中的发展与应用[J].电子世界，2013，（10）：103.

[3]赵阳.CAD技术在机械工程设计中的应用探究[J].科技创新与应用，2014，（7）：63-63.