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CAD技术在机械工程设计中的发展与应用研究

发表时间：2021/9/10 来源：《时代建筑》2021年8期4月下作者：郑书强

[导读] 随着社会的发展和进步，目前机械工程设计领域应用了越来越多的新技术和新工艺，有效提升了机械工程设计和制造行业的技术水平和制造能力，逐步提升了行业的经济效益和社会影响。CAD技术在目前的机械设计制造行业已经广泛应用，并产生了较好的影响。

四川德力铁道科技有限公司5106021965082****6 郑书强四川德阳 618000

摘要：随着社会的发展和进步，目前机械工程设计领域应用了越来越多的新技术和新工艺，有效提升了机械工程设计和制造行业的技术水平和制造能力，逐步提升了行业的经济效益和社会影响。CAD技术在目前的机械设计制造行业已经广泛应用，并产生了较好的影响。不仅如此，技术不断创新和完善，也更是满足了更多机械设计制造的需求。未来，CAD技术也更是能够向着更高的技术方向发展。所以本文基于此，分析和研究CAD技术在机械工程设计中的发展与应用。首先详细的分析有关概念，逐步对技术应用的优势和作用进行阐述，进而提出技术的具体应用和未来的发展策略，这样可以为机械工程设计工作当中更好地使用CAD技术提供参考和借鉴。
关键词：CAD技术；机械工程设计；技术应用与发展
        引言
        随着计算机技术的不断发展，CAD技术的应用范围还在不断扩大，已被应用在辅助设计与绘图、产品设计检验、工程分析与结构优化、模具设计与制作以及逆向转换设计等多个方面。CAD技术在提高产品质量的同时，也大幅提高了企业的设计和生产效率，成为机械制造企业提升市场竞争力的重要手段。目前在机设计制造行业当中，更多的生产需求提出，以及目前的一些生产工艺也需要不断的改进和优化，这样才能使得更多的生产需求获得有效的满足，以及也更是能够促进行业的发展和进步。那么重视进行技术应用与发展的研究和分析，以及明确目前存在的一些问题和阻碍，逐步则是进行针对性的策略提出，也就能够解决相关的问题和现象。再就是可以提升行业的经济效益和发展效益。
        1 CAD技术的概念
        CAD（Computer Aided Design）技术，即计算机辅助设计技术，是指利用计算机软件和硬件系统对产品进行设计、绘图、辅助工程分析及技术文档编制等应用技术的总称。CAD技术是一种集计算机科学技术和工程设计方法为一体的计算机应用技术，其诞生于20世纪50年代，并随着计算机技术及电子技术的发展不断发展革新。CAD技术已被广泛应用于交通、航天、机械、化工、电子以及建筑等多个领域，用来解决产品设计、生产成本及周期等方面的相关问题，大幅提升了这些行业的生产效率。CAD技术在机械设计和加工中的应用解决了传统设计和加工方式的误差大、效率低等问题，使其产品在生产速度和生产质量上都实现了更新换代。目前在机械设计制造行业当中，使用CAD技术已经成为一种必要选择，合理的技术应用能够使得机械设计制造行业的生产和作用效益获得极大的提升，逐步也更是可以带动机械工程设计的发展和进步，解决其中存在的一些设计问题。
        2 CAD技术在机械设计和加工中的作用
        2.1实现设计数字化
        采用CAD技术，可以通过计算机的二维图形绘制、三维实体建模，人机交互和机械模拟仿真等功能，实现机械设计过程的数字化。通过对产品的数字化设计，可以检验零件设计形状和位置，充分保证零件间的精确结合，大大降低设计误差。利用建模组合及模拟仿真，还可以提前检验机械部件的装配问题。利用数字化的部件可以透视到零部件的内部，观察部件的装配关系，检验各部件是否已达到设计要求，迅速找出装配中可能发生的问题，大幅降低产品的设计报废率。以往机械工程设计和制造环节依靠的设计方法当中，由于设计的方式使用的是一些传统的图纸，从而图纸当中可能存在一些涉及问题，但是人工检查无法及时发现隐藏的设计问题，例如参数的设计错误等等。所以可能影响后续的生产。至此当前使用的CAD技术可以帮助实现数字化的设计和数据检测，这样可以及时明确和发现一些存在的参数错误，基于此则是进行有效的解决，因此也就提升了相应的设计水平和设计质量。
        2.2缩短设计周期
        在机械产品的传统设计过程中，如果对某部件尺寸进行修改，需要重新将所有部件匹配为新的尺寸，从而导致整个机械产品的改型。而借助CAD技术可以大幅缩短这个过程，例如，将某零件的尺寸从150mm改为300mm，仅需要在机械设计软件上改变尺寸，其他相关零件也会相应自动调整尺寸。从这样的设计过程来看，也就是极大的缩短了产品的设计周期和设计难度。以往由于未能使用这样的方式进行设计，因此在需要进行某一零部件的参数调整时，需要改变的是整体零部件的参数，这样不仅费时费力，实际过程当中也更是可能遇到新的问题和参数设计问题。所以使用CAD技术，可以在线进行参数的调整和模拟，呈现的也就是科学以及合理的设参数设计，逐步则是能够提升整体产品的设计效益和设计效果。再就是可以有效规避一些涉及难题和设计阻碍。所以也更是能够降低设计周期，提升产品的设计效益。
        2.3提高产品质量和品质
        借助CAD技术，可以采用图形优化、有限元受力分析等技术手段对机械设计进行结构优化，并将机械制造技术与信息技术相融合，在生产过程中引入了与CAD设计方法相结合的CIMS组织生产方式，进一步提高了产品的整体设计质量和品质。具体从所设计的产品的功能定位来看，不同的产品设计和使用，实际带来的作用和效益也不同，再就是关于一些产品的设计，在质量和品质方面要求较高，此时也就需要进行相应的品质和质量设计。重视产品结构设计的合理性和科学性。逐步也就能够提升产品设计的质量和稳定性。以及由于一些机械工程产品在设计的过程当中，以往会为了降低设计的成本，从而降低设计的结构难度，转而采用的是分体的设计，之后制造完成进行拼接，这样的设计和制造也就能够降低产品整体的品质和稳定性。所以使用CAD技术进行产品的整体设计，可以规避分体产品设计带来的结构不稳定情况，逐步则是可以提升产品设计的质量和效益。
        2.4激发创新设计
        在传统的机械设计过程中，机械产品的修改困难且成本过高，导致机械产品多是常规设计，而创新类产品较少，严重限制了机械产品设计上的实质性创新。而借助CAD技术，可以在常规设计数字模型上大胆尝试新理论和新技术，设计出逼真的创新产品，充分激发设计人员的创新灵感，带来全新的创新设计。

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这当中创新的元素和内容体现在可以借助具体的CAD技术软件，在虚拟的环境下实现产品的设计和模拟，因此也就可以实现一些设计结构的尝试，若是设计不合理，软件会进行报错，这样也就极大的降低了实物设计带来成本累计问题。以及也更是能够降低设计的难度。
        3.CAD技术在机械工程设计中的应用
        对于CAD技术的实际使用而言，有效的提升了机械工程设计行业的工作效果和设计水平，以及也更是提升了行业的经济效益。在CAD技术的帮助和支持下，机械产品的规划和设计可以变得更加顺利以及有序。也就是可以在有效的规划过程当中，即可以实现对产品的初步设计和分析，明确机械工程产品的功能和作用，并根据其中的不足和问题进行有效的解决和控制，这样也就可以在全面的设计控制下实现有效的产品设计。逐步也更是能够帮助实现稳定的产品生产。提升企业的经济效益和社会影响。以下将详细分析CAD技术在机械工程设计当中的具体应用。
        3.1辅助绘图与设计
        以往的机械产品设计和生产，依靠的是传统的图纸设计和产品设计规划，这样的方式尽管能够实现预期的设计目标和设计效果，但是过程当中需要投入的设计成本更高，以及设计的过程难度也较高。所以使用CAD技术和相应的软件来辅助进行产品的绘图和设计，可以有效提升产品设计的效果和质量。以及也更是能够在设计的过程当中，有效的融入一些可行的而设计思路和设计参数，之后则是在CAD技术软件当中对参数和设计的结构可行性进行分析和判定。若是在参数设计方面存在一定的错误和欠缺，则是可以在CAD软件当中实现对参数的合理调整和优化，逐步则是呈现完整的设计结构，这样也更是可以帮助进行后续的生产和制造。
        3.2零件设计和装配图的建模
        在机械工程设计当中，零部件的设计至关重要，合理以及科学的零部件设计，可以使得零部件有效的融入到前期的设计结构当中。也就是机械产品整体的结构设计，内部需要考虑留存一定的零部件安装空间，这样才能使得后续的零部件有效的安装到产品的结构当中，逐步可以达到较好的设计效果，以及也更是可以使得后续的产品生产，能够合理的进行零部件的组装。所以产品的零部件设计需要根据产品整体结构进行合理的设计，既要体现零部件与产品结构的有效契合，也更是需要有效利用内部空间，使得零部件可以高效集成。那么在CAD技术的帮助下，可以实现这样的设计，也就是可以对零件的设计进行初步的模拟，之后则是根据产品结构表现进行产品装配方面的模拟，通过有效的模拟和操作，能够呈现的也就是机械产品成型之后的形态，所以若是零部件设计不合理，以及设计存在参数等的设计问题，则是可以在有效的模拟过程当中进行及时的发现，逐步则是基于错误来进行相应的设计调整和优化，实现有效的设计和科学的设计。
        3.3设计检验和分析
        对于具体的机械产品设计而言，重要的不仅在于合理的设计和高效的设计，也更是需要进行有效的设计检验和分析，也就是在这样的设计检验过程当中，呈现具体的设计问题和参数设计问题，根据具体的问题可以优化设计。那么设计检验的功能体现也就是在具体的设计过程当中，根据具体的设计表现和存在问题，通过CAD技术和软件的优势与功能，对产品的设计进行合理的检验和分析，呈现的也就是各个零部件和整体产品结构方面的设计缺陷和问题，逐步则是可以根据具体的设计问题采取有效的解决措施和方法，进而也就能够解决相应的设计问题和设计错误，提升设计的效益和稳定性，这样也更是可以引导后续的生产作业稳定进行。
        3.4工程分析和结构优化
        对于机械工程的设计而言，重要的不仅在于参数的设计和结构的设计，也更是需要根据具体的机械产品功能定位和使用需求，以及使用场景等等的因素，来合理设计和进行机械产品设计方面的优化，逐步则是能够使得产品的功能获得相应的优化，这样也更是为后续的使用提供了极大的保障和支持，以及也更是降低了产品设计过程存在的一些阻碍和限制，逐步则是能够提升机械工程产品设计和生产的经济效益。
        4.CAD技术在机械工程设计中应用的发展
        4.1智能化设计发展
        对于目前的机械工程设计而言，使用的CAD技术和软件能够实现较好的设计效果和辅助生产效益，但是面对具体的设计需求，更加需要在设计工作实施方面进一步体现合理性和有效性，逐步也就能够提升设计的效益和影响。在当前，智能化技术已经获得了较好的应用，当然也更是在CAD设计工作当中获得了较好的应用。未来CAD设计工作实施也将能够使用CAD智能化技术实现有效的设计，进一步则是提升设计的效益和影响。
        4.2精密设计与制造
        精密设计和制造是目前制造行业发展的主要方向，在精密设计和制造过程当中，重要的在于设计的精密程度和技术应用的合理性，通过具体的设计需求和生产需要进行精密设计和制造，带来的也更是机械工程设计效益的提升。
        结论
        目前CAD技术在机械工程设计当中获得了更好的应用，相应的也更是在设计工作实施当中需要基于CAD技术的帮助和支持来完成具体的机械产品设计，以及辅助进行生产。所以可见CAD技术在机械工程设计当中至关重要，能够提升设计质量和设计效益。
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