CAD技术在机械工程设计中的应用探究

CAD技术在机械工程设计中的应用探究

项腾

杭州堃博生物科技有限公司

摘要：随着经济等各方面的不断发展，我国机械制造业迎来了快速发展时期。作为我国的基础产业结构，要在激烈的市场竞争环境中保持稳定的发展态势，需要在加工所有零部件之前设计一个加工方案，保证零部件的结构和型号能够满足日常生产需求。在机械工程设计过程中，CAD技术的出现不仅可以做好设计，还可以减少产品加工误差大等问题的发生。因此，本文将从机械工程设计的角度详细分析CAD技术的应用和发展，希望能为相关人士提供一些参考价值。

关键词：机械工程设计；CAD技术；发展

1机械工程设计与CAD技术概述

1.1机械工程设计

所谓机械工程设计，就是企业安排设计人员，根据事先准备好的产品规划方案，对其细节等部分进行详细研究，然后按照行业标准设计出可实施的方案[1]。从根本上来说，因为机械产品本身就体现出复杂性的特点，对于大量生产的产品来说，自然有非常高的精度标准。以前设计师落后的工作方式制约了自己的设计效率，也影响了设计方案的可行性和合理性。科学技术的发展导致了大量现代技术的出现，这些技术应用在机械工程设计中，给设计人员提供了极大的便利，同时也保证了企业能够获得性能良好的产品，提升了企业的社会形象和经济效益。

1.2CAD技术

在CAD技术方面，即设计人员合理使用计算机系统，综合运用内部完善的程序，高效地实施设计工作，最终形成高质量的零部件加工图。简单来说，就是一种计算机辅助设计方法。通过实际调研发现，CAD技术在我国机械工程行业的设计中越来越受到重视。要分析这个技术模块的功能，主要可以从以下几个方面进行研究:第一，CAPP功能。作为一种工业设计方法，可以整合材料定额、工艺等几个设计环节，在高效的设计成果中推动设计人员实现标准化的机械设计成果；其次，二维绘图功能。在计算机辅助设计技术中，最关键的部分是二维绘图功能。以前很长一段时间，设计师进行的绘图工作完全是自己完成的，但目前可以集成具有智能特性的计算机系统，快速、准确地完成绘图工作；最后，PDM功能。为了保证呈现给生产人员的加工代码可靠，可以通过CAD技术中的PDM功能对各种数据信息进行妥善管理，提高产品精度[4]。

2CAD技术在机械工程设计中的发展

2.1机械工程设计中CAD技术的标准化发展

目前我国机械工程设计行业使用CAD技术时，最常用的软件是AutoCAD、UG和inventor。虽然每个软件都有自己强大的使用价值，但它们之间并没有兼容性。在限制企业内部人员密切沟通的基础上，自然不可能及时共享AVD资源。面对这种情况，机械工程设计行业要想更好地凸显CAD技术的应用价值，就要求在当前乃至未来很长一段时间内，都要加大对CAD软件数据模型和交换资源格式标准化的研究。在相同的设计任务中，可以保证每个软件都能达到深度沟通的效果，支持高质量设计任务的完成[5]。

2.2机械工程设计中CAD技术的集成开发

基于新时代的发展基础，现有的多元化设计方法已不能完全适用于机械工程行业的可持续发展。目前大多数机械工程设计人员，在应用CAD技术时，也希望将工艺分析、产品制造等过程有效集成，即生成CAD/CAPP/CAM集成，提高自身的设计效率，并保证过程更简单、更方便。目前，行业内已经推出了集成功能的CAD软件。在实际工作中，设计人员可以利用CAD技术设计图样来研究零件结构的力学特性，集成数控机床分析与设计加工技术等。，确保下一步产品生产加工顺利完成。

2.3机械工程设计中CAD技术的智能化发展

随着智能时代的到来，机械工程设计中使用的CAD技术也应突出智能化的特点。社会群体物质生活水平不断提高，对产品的需求更加多元化、人性化。设计师可以利用CAD技术充分创新过去落后的设计方法，引导设计师提前了解群众的心理需求，制定合理的设计方案，赋予产品和设计过程更多的智能化特征[6]。首先，设计师可以通过CAD软件研究当前的数据，制定切实可行的设计方案。同时根据设计方案的细节，及时调整优化，改变以往人工修改滞后的弊端，提高设计方案的质量。

3CAD技术在机械工程设计中的具体应用

目前，我国机械工程设计行业的相关人员越来越重视CAD技术。在该技术广泛应用的现状下，简单分析CAD技术的实际应用措施。

3.1计算机辅助绘图

在之前的一段时间里，CAD技术被应用于机械工程设计中，大多数人主要重视其辅助绘图功能。通过实际调查发现，虽然图形和数据同样重要，但与绘图相比，需要设计师投入大量的周期和精力。此外，传统绘图模式的存在不仅降低了设计效率，也无法保证最终设计方案的准确性和实用性[7]，最终呈现的机械产品质量也无法保证。随着科学技术的飞速发展，CAD软件由于具有绘图和图形库的内在功能，不仅可以帮助设计人员简化设计过程，还可以提高整个设计效率，获得准确的设计结果。最重要的是，由于其有效性高，还可以减少设计师的工作量，引导设计师专注于创新设计，为自身企业占据重要市场份额提供有力保障。

3.2计算机辅助建模

计算机辅助建模是机械工程设计中不可缺少的一部分。在造型上，设计师合理使用3D CAD软件，快速形成自己理想的产品三维模型，能够满足企业的生产需求，特别是对于一些需要细节的设计产品，借助3D CAD软件，可以按照一定的比例呈现出它们的尺寸。可以看出，鉴于3D建模的强大价值[8]，保证了设计师提前站在虚拟环境中，设计直观的产品模型，可以改变过去只靠自己想象建立模型的弊端，减少大设计错误的发生。基于此，在目前的机械工程设计过程中，设计人员可以站在三维建模的基础上，提前确定设计方案中不完善的部分，并及时修改，避免后期直接生产制造，制约企业正常生产，损害经济利益。总之，在将计算机技术合理融入机械工程设计建模环节，保证设计人员提前发现不完善内容的基础上，可以保证下一次产品装配更加高效，减少设计人员的修改量，缩短设计生产时间，大大降低机械产品成本。

3.3工程分析和结构优化

机械产品的机械性能分析和结构优化作为机械工程设计中不可忽视的关键环节，以保证产品更加实用可靠。面对新兴的现代设计方法，机械工程设计行业非常重视有限元分析和动力分析[9]。总之，为了保证机械工程设计的有序进行，设计人员在应用CAD技术的过程中也要做好工程分析和结构优化调整。通过实际调研可以发现，大多数CAD软件中已经形成了ansys等有限元分析软件的界面。设计人员在实际工作中，结合三维CAD技术的价值，构建产品模型，导入有限元分析软件，在一定载荷下对产品模型进行工程分析。基于以上两个过程，设计人员可以借助最终的结论对机械产品的结构进行适当的调整和优化。经过长期的应用实践可以看出，工程分析和结构优化模式的出现，尤其是面对具有一定复杂性的产品设计，可以达到更加高效便捷的应用效果。

3.4信息集成系统

信息集成系统主要涵盖数据监管、决策分析等功能，在保证内部所有信息全面的同时，还能方便人员后期维护。鉴于机械工程设计的任务越来越多，设计人员有必要付出更多的时间，引入先进的设计建模，并在系统之间共享信息。整合要素，构建完善的数据库管理系统，必将达到实时信息共享的效果。然而，当大多数设计人员应用多媒体数据库实施机械工程设计时，仍有许多不足需要处理，这是行业的当务之急。在包含大量信息的多媒体数据库中，应用信息管理来实施各种信息管理不会对网络造成很大威胁，它还可以依靠智能系统来快速处理各种弊端，从而保持多媒体信息的传输和回放一致[10]。

4结论

总之，在新时代的发展过程中，在我国机械工程行业的生产中，应要求设计人员合理应用CAD技术，充分创新传统设计理念，整合该技术做好图纸制作和辅助建模过程，减少自身设计任务，专注创新设计，取得高质量的机械工程设计成果，推动我国机械工程行业尽快实现可持续发展目标。

参考文献：

[1]陈宇.CAD在机械设计中的应用现状与发展趋势[J].电子测试，2020（06）：133-134.

[2]李丽,王辉.CAD在机械设计中的应用现状与发展趋势[J].中国高新技术企业.2017(26):5-6.

[3]王利华,张振军.CAD在机械设计中的应用现状与发展趋势[J].内蒙古民族大学学报:自然科学版.2016(02):155-158.

[4]陈良.CAD/CAE技术在机械设计中的应用[J].有色设备，2019（04）：36-39.

[5]张夕琴.CAD/CAE技术在机械设计中的应用[J]，装备制造技术，2018（12）：109-110.