探究CAD技术在机械工程设计中的发展与应用

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　　摘要：在新时代的推动下，一个国家的机械工程设计越来越代表其经济发展与建设水平。而随着科学水平与高新技术的提高，传统的机械工程设计方法已经越来越不能适应这个高速发展的社會，以CAD技术为主的机械设计方法逐渐成为主流。相比传统的设计方法，CAD技术在效率结果与成本控制方面都有着巨大的优势与前景。而本文就以CAD技术在现代机械工程设计中的发展历程与应用方面等角度展开了研究与讨论。
　　关键词：CAD技术；机械工程技术；发展；应用
　　引言
　　所谓CAD技术，实际上是一种计算机设计应用技术，它是计算机科学在现代环境中高速发展与应用下的产物。它的作用方方面面，尤其是在机械工程设计技术上，由于它准确的图像绘制与处理功能以及快速的信息存储与记录功能，使它相对与传统机械工程设计方法有着巨大的优势。作为一种高效的计算机技术，研究其发展与应用有着重要的意义。
　　（一）CAD技术在机械工程设计中的发展
　　在CAD技术未发展完全的前提下，大部分机械工程设计还是以传统的机械设计技术为主。传统设计技术的弊端在于它主要是采用计算与静态分析，通过人工多年来的经验进行设计，这种设计方法在面对设计对象的突变或改动下都不能有效的进行变化，同时设计时间长，质量低。对此在这样的背景下，CAD技术逐渐缓慢发展，通过用计算机设计与控制来减少工作人员的工作量，以计算机为设计手段创建新的工作平台，以此获得了大量的用户使用。同时对于用户与设计要求的不断严苛与内容更新，CAD技术也渐渐朝着标准化，集成化，智能化逐渐发展。
　　（1）设计标准化
　　设计标准化是CAD技术的发展基础与必要前提。在CAD技术刚刚开始走向用户与人群中时，作为一个相对于传统机械设计方法的崭新技术，在市场内出现了以此为技术基础的大量应用软件。虽然他们的技术基础相同，都是以CAD技术作为应用基点，但由于不同厂家的制作工艺不同，他们彼此互不兼容。这样便极大的不易于相同行业用户人群的技术交流，所以发展CAD技术的软件应用标准化是CAD技术发展的必经之路。而目前，经过行业人员的不断技术更新与发展，设计标准化已经逐渐得到改善，也开始逐渐应用于用户与人群中，并广泛得到良好效应。
　　（2）设计集成化
　　目前，随着机械工程设计的越来越趋于国际化，数控加工技术形式作为现代设计方法的主要之一在高速发展与应用着。为了跟上这种大环境下的技术更新与改变，CAD技术的下一个发展点则是设计集成化。所以传统的CAD技术显然已经跟不上国际化的发展形势。市场迫切需要CAD技术的应用扩展化，为了使CAD技术与各类工艺产品能够良好的连接，CAD技术应尽快树立机械一体化，电力一体化等各项集成化特征。各类集成化特征的建立不仅适应了市场的需求，更凭借其高效的信息计算与处理功能大大缩短工作时间，提高工作效率。
　　（3）设计智能化
　　设计智能化作为CAD技术发展的新潮流，一直不断进步与成长着。机械工程设计中包含分析，分解，综合等各项流程。而设计智能化无异于贯穿了整个设计工作。无论是在工作人员的设计编程过程中，还是对任务的分析整合过程中都体现了整个技术体系的创造型思维。而这种智能化，这种创新化使得CAD技术能够直接的与设计成品相连接起来，许多用户人群跟能直观的制造与了解自己设计的成品，这样的发展结果是令人惊喜的。在未来的发展中，这种设计智能化也会更好的体现在机械工程设计中。
　　（二）CAD技术在机械工程设计中的应用
　　CAD技术在现代机械工程设计中有着广泛的应用，应用形式也丰富多样，不局限单一。主要包括计算机辅助绘图，计算机辅助建模，工程分析与优化几个方面。
　　（1）计算机辅助绘图
　　谈到CAD技术在机械工程设计中的应用就不得不谈到计算机辅助绘图，作为在机械工程设计中最基本的应用，CAD辅助绘图技术直接取代了传统的绘图方式。作为时代更新的产物，CAD软件制图含有大量辅助绘图的功能，包括图形编辑，图形转换，文字，填充等各种实用性功能。这些绘图工具和功能可以绘制出结构清晰同时满足设计要求的图纸。相比传统的工作人员手动绘图，省去了工作人员在图纸结构方面的考虑与设计时间，大大节省了工作时间，提高了工作效率。计算机辅助绘图能够让工作人员减少绘图时间，减小工作人员的劳动强度，并且使用CAD软件的图形库和绘图指令，能够提升工程图绘制率，最重要的计算机在绘制图纸方面相比人工手动绘制更为精确。
　　（2）计算机辅助建模
　　作为CAD技术的主要内容之一，计算机辅助建模是机械工程设计极为重要的环节。因为一切工程设计的开始都必须要对任务工程进行建模计算。产品最后的合格与否也需要根据建模来判断。在机械工程建模上，CAD技术主要是应用于它的三维CAD技术，具体技术的应用方法是，设计人员根据设计任务的要求与需要通过三维CAD软件建立对应产品的模型。其技术特点在于，用户人员可以根据产品要求的各项参数在计算机虚拟环境下直接进行模型的线框，表面甚至于实体的构建，这种设计方法可以使用户人员有效发现自己构建模型的错误，以便于下次更好的修改与使用。同时相对于传统机械设计方法，CAD的这种自建模功能大大减少了工作人员的工作量，提高工作效率，但也应注意在参数设置变化时，对模型进行相应的变化设计。
　　（3）工程分析与优化
　　对产品进行工程分析与优化同样作为CAD设计的重要内容，在机械工程设计上起着不可忽略的作用。在工程分析与结优化方面，研究成品的动力性能与结构成分是目前的重要趋势。许多工程软件在这方面都有建树，而CAD技术由于其独特的绘图与三维建模功能在对产品进行分析与结构分析有着很强的发展方向。通过对产品进行技术化的分析优化在一定程度上提高了产品的最终质量。所以CAD技术可以有效的将机械工程设计的产品通过其专业技术及其功能进行工程分析与优化，使其发挥更大的作用与价值，另外应用CAD技术一方面能够弥补传统机械工程设计的不足，一方面能够为工程带来巨大的经济利润。
　　结语：
　　在目前国家经济建设高速发展的前提下，机械工程设计对于一个国家的工业发展无异于是重中之重。所以大力发展机械工程技术水平是工业发展的必要之路。而CAD技术作为目前主流的机械工程设计技术，相比与传统的技术水平有着巨大的改善。通过其独特有效的绘图，建模，分析等技术功能大大减少了传统方法给人工带来的工作时间与工作量，在提升工作效率的同时，提高了工作质量。对此，CAD技术将作为以后机械工程设计的重要手段，它的发展速度也将是国家产业相互竞争的重要点。当前，我国的CAD技术水平相对于以前来说已经有了极大的进步，但是与外国先进的技术水平来说还是有一定的差距。这就希望国家能够更加重视CAD技术在工业工程上的发展，加大力度进行CAD技术的研发与探究，尽早赶上发达国家的技术水平。
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　　（作者单位：华东交通大学（机电与车辆工程学院）
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