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试论CAD技术与现代机械设计的融合

发表时间：2021/4/20 来源：《基层建设》2020年第32期作者：孔凡明

[导读] 摘要：CAD技术作为在机械设计领域中的一项革命性技术，改变传统手工的绘图手法，为工作人员大大的节省了时间和精力，同时实现了信息化，显著的提高了机械设计行业乃至整个设计领域的效率和质量。

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        摘要：CAD技术作为在机械设计领域中的一项革命性技术，改变传统手工的绘图手法，为工作人员大大的节省了时间和精力，同时实现了信息化，显著的提高了机械设计行业乃至整个设计领域的效率和质量。本文主要探究了CAD技术在机械设计中的应用优势及其应用体现。
        关键词：CAD技术；机械设计；应用
        引言：随着经济的发展以及科学技术的进步，现阶段CAD技术已经由最初只能进行数值计算以及图形处理功能的CAD系统，逐渐的演变成了具有智能系统的CAD系统，成为了一种与人工技能相结合的系统。CAD技术是先进制造技术的重要组成部分，是计算机技术在工程设计、机械制造等领域中最有影响的一项高新应用技术。CAD系统的发展和应用使传统的产品设计方法与生产模式发生了深刻的变化，必然产生巨大的社会经济效益。
        一、CAD技术的概述
        CAD技术是在三维模型的基础上发展起来的，部分研究人员将其称为建模技术，CAD技术主要包括三维造型、机构运行、三维设计、图样档案管理、三维转二维等五方面内容。CAD技术对性能与几何图形的要求都较为严格，这也是保障满足指标需求的重要基础，确保结构设计达到最佳状态。在CAD技术技术的应用过程中，设计者可以充分发挥自身的创造力与想象力，通过虚拟技术和仿真技术，达到最佳的设计效果，解决产品绘制的相关问题，使产品的设计质量得到明显的提升。目前，CAD技术是机械设计的重要基础技术。
        二、CAD技术在机械设计中的应用优势
        1、设计作品更加直观形象
        在机械产品设计过程中，最开始的设想是希望能够构建立体性模型。使用CDA技术之前，都是通过正投影的形式将二维方法绘制效果转变为三维模型。伴随着CDA技术的逐渐完善，利用软件开展三维辅助性设计，已经能够变成现实了，CDA技术在实际应用过程中能够将作品更加直观性的展现出来。设计人员通过CDA技术，能够将自身设计作品更加直观性的检验，了解设计作品内所存在的漏洞，在设计过程中就能够通过专业软件进行模拟性调节，作品在实际应用过程中的质量与效率能够得到充分保证。
        2、提高设计效率并缩短设计周期
        CAD技术能够改善机械设计的工作方式，将手工作业替换成机械作业，减轻设计师的工作压力，提升工作效率。曾经的人工手绘建立在人脑空间想象能力的基础上，难度高，需要考虑结构反复核实修改，操作繁琐，容易因小错变得难以挽回。在这个过程中会浪费大量时间和人力资源。CAD软件只要输入数据就能生成机械设计图。CAD技术不仅保证数据准确无误，而且能够修改相关数据并保留，对重要设计能强调显示，方便查看和修改。CAD软件可以保存历史数据样本，允许设计师调动并重复利用，需要重新设计与制造的仅部分零部件，将设计效率提升3倍以上。据调查显示，当今机械设计所需时间仅过往的百分之六十。
        3、实现参数化和变量化设计
        在开展三维设计过程中，所秉持的思想观念主要有两个，分别是参数化设计与变量化设计。在传统设计过程中，要是想要对于图纸进行修改，整个图纸都需要重新进行绘制，几何元素都是通过标准型尺寸进行确定，但是设计人员在对作品设计过程中，想要保证设计完整性，正常情况下都需要多次修改，整个设计过程中所需要的时间及经济成本较高。二维CAD杂设计过程中，自身就已经具有了一定参数化的性能，但是在装配环境参数化设计过程中所存在的难度较高。三维CAD在设计过程中，具有参数化与变量化模块，有关尺寸信息能够自行进行修改，装配环境也能够根据设计结构针对性转变，这样设计人员在设计过程中所需要的设计数量能够大大减少，修改时间大幅度减少，设计质量与效率能够显著提高。

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        三、CAD技术在机械设计中的应用体现
        1、在机械工程设计绘图中的应用
        机械设计过程中最重要的部分就是绘图部分，绘图部分是CAD技术主要应用在机械工程设计中的重要环节，同时也是CAD技术应用于最基础的机械工程设计环节的体现。在绘制设计图时利用CAD技术改变传统的绘图方法，通过CAD技术丰富的绘图功能能够满足绘制设计人员在进行绘制设计图时的各种构想以及需求，为绘图提供有效的技术支持与现实手段，提高绘图的标准化与清晰化，促进技术人员创新。在数字化的手段下，CAD技术将传统绘图中复杂的设计图变得清晰、易懂、好操作。极大的减轻了机械工程设计中绘图人员的工作量，提高了设计质量及设计效率，提升绘图的工作效果。
        2、在机械设计建模中的应用
        建模是机械工程设计领域的关键部分，其优良决定设计产品的基本尺寸及规格是否符合实际需求，同时建模也是CAD技术在机械工程设计领域的重要操作对象。CAD技术应用于建模部分主要体现在三维建模方面，其内容主要包括构建线框模型，绘制表面模型，以及模拟实体模型，其基本着眼点是将设计转变为具有参数可依，变量可循的数字化设计。在实际应用中，利用CAD技术的三维立体图形构建基本模型，使技术人员能够根据零件的实际需求建立起相对应的尺寸模型，同时也可以根据实际需求，利用三维立体图形进行修改，大大减少传统设计中对建模的重复修改。以此为技术支持，有效的为技术人员提供设计理念支持，将创新思维转变为实际图形，提高机械工程设计建模部分的实际应用性以及便捷性，提升设计效率。
        3、在机械零部件装配中的应用
        CAD技术在机械零部件装配方面的应用同样是非常重要的。可以通过演示的方式将整个构建的零部件装配过程予以动态的展示，借助于这种动态装配展示，设计人员可以发现零部件在设计过程中的不足以及缺陷，同时也可以将装配过程进行优化设计，提升零部件的整体结构性。与装配相对应的分解过程在CAD技术应用中也是常见的，零部件的分解作为装配应用的逆过程，通过技术手段可以将特定零部件周围的其他部件进行隐藏处理，更加直观地观察该零部件在整个构件中的分布结构；这种动态的、兼顾局部和整体的装配应用方式，对于机械设计过程的系统性设计具有重要的意义。
        4、在机械零部件检验中的应用
        在进行机械产品各零部件组装检查时，可以借助CDA技术中的数据播放功能对机械产品中各个零部件的组装过程进行播放，进而实现检验机械零部件设计的目的。与此同时，也可以借助CDA技术中的数据查找功能，使得对机械中不符合要求的个别零部件进行调整，以提升整个机械中零部件之间的默契度和配合度，进而减少由于零部件存在的问题而导致整个机械不能正常运作。在对机械零部件设计进行检验的过程中，应用CDA技术，不仅可以有效地确保整个机械产品的质量问题，同时也有效地减少了机械零部件设计进行检验的时间成本。
        四、结束语
        借着当前社会经济尤其是工业经济高速发展的春风，我国机械设计及制造业业也获得了长足的发展，而且极大的推动了我国工业经济的发展和演化，而CAD技术在机械设计等领域的应用，可以大大提升机械设计及制造业的运行效率，提高机械产品的质量。因此，作为机械设计行业的从业人员，应该对CAD技术及其应用于机械设计中所带来的优势有充分的认识，真正将CAD技术合理、完善地应用于机械设计中。
        参考文献：
        [1]张立荣.三维CAD技术在机械设计中的应用[J].煤炭技术，2018，30（2）：16-18.
        [2]陈晓红.基于CAD在机械设计中应用的探索性研究[J].制造业自动化，2017，33（4）：49-51.