CAD技术在机械工程设计中的应用分析
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摘要：随着科技的发展，三维CAD技术在近年来取得了较大的进步，在机械、电子设计、航空航天以及水利水电等领域的工程设计中，得到了十分广泛的应用。在工程设计中应用三维CAD技术，具有其他技术不可替代的显著优势，能使工程设计质量和效果得到提高。基于此，对三维CAD技术进行了概述，然后着重分析了三维CAD技术在工程设计中的应用优势和应用途径。
关键词：三维CAD技术;工程设计;应用
引言
CAD是一种功能齐全的制图软件，通常应用在机械工程领域和建筑领域中。设计师通过使用CAD技术不仅能够有效地提高工作效率，还能够保证设计的准确度，保证设计能够在机械加工的过程中得到更好的应用。机构设计是机械专业的基础课程，在机械专业课程教学的过程中重点对CAD技术的应用进行了讲解。随着机械行业的不断发展，设计师应该熟练地掌握CAD技术的使用技巧，同时提高机械加工的工作效率，在一定程度上推动了机械行业的发展。
1三维CAD技术的基本概述
CAD技术的全称是ComputerAidedDesign，即计算机辅助设计，通过应用计算机设备和图形设备，为设计人员设计工作提供辅助。早在20世纪70年代，该技术就已出现，通过计算机完成计算。在1963年开发的画板程序，设计者和计算机可通过图形的方法进行交互。设计时，在阴极射线管屏幕中使用光笔向计算机中绘制，即图形化用户界面的雏形，在现代CAD中，这种界面也具有重要的价值。目前，我国CAD技术在国外相关平台的基础上进行了二次开发，经历了数十年的发展，在传统二维CAD的基础上，发展为三维CAD设计，进一步提高了其应用价值。在三维CAD设计中，具有较强的直观性，不但可以对二维图纸进行绘制，也能如同UG一般，对3D模型加以建立。工程模型可采取立体角度观察，不存在死角，能使人们更加准确的了解工程概况。另外，采用组装程序能动态的展示和体现工程各个部分结构建造装配过程。传统的二维图纸仅采取了平面展示的方法，难以直观展现工程构造，需要采取阶梯剖、半剖、全剖等方式进行二维展示。在日常生活中，对于简易的三维理解，可以通过三视图加以实现。但是，在工程设计中，构造相对复杂，传统二维识图具有较大的局限性，为三维CAD技术的发展提供了可能。在工程设计中，三维CAD是未来主要的发展趋势。
2机械设计存在的问题
由于我国的机构设计经历了长时间的发展，因此人们会不断更新自身的设计理念，摆脱传统的手工绘制方式。但是在工程师心中，设计图纸对整个工程来说是非常重要的，其也是一种语言表达形式。好的设计图纸不仅能够体现工程设计师的思想，同时还能够促进设计人员之间的交流。随着科学技术的发展，计算机技术的广泛使用为机械设计的发展提供了便利，逐渐淘汰了手工绘图的方式，机构设计改变了传统的设计理念，并且在一定程度上提高了绘图的质量，推动了机械设计的顺利发展。在设计阶段，CAD技术能够有效地展示绘图的效果，利用绘制装配置图对工程进行详细地分析。因此，为了方便装配图的绘制，在绘制过程中逐渐使用绘图工具，以此来减少工作人员的劳动量，有效提高经济效益。目前，随着科学技术的发展，CAD技术也得到了有效发展，CAD技术已经变成了三维CAD技术，同时也促进了企业的经济效益和社会效益的提高。企业在发展的过程中需要使用相关的CAD技术，因此需要引进大量的人才并对其进行培养，帮助他们成为复合型人才。
3CAD技术在机械设计中的应用
3.1计算机辅助建模
计算机辅助建模是CAD技术的内容之一，同时它也是当代机械工程设计的主要内容，通过三维CAD软件建模版块，工作人员可创建需要的设计产品模型和相关尺寸，但在计算机中仅能显示比例，三维建模是工程设计人员通过开发产品和设计的有效保证，使用三维CAD技术，通过特征和参数，工作人员可在计算机虚拟环境下直观设计产品模型，特别是产品的装备，让三维造型的优势更加显著。传统的设计使其工作人员仅能发挥自己的想象力创建模型，此种设计会出现差错，但此种差错却无法提前预知，甚至到产品的装备时期，人们才会发现原始设计中出现的错误，影响产品质量和效率，此种问题会在CAD中解决。三维建模功能可以有效解决此种困难。工作人员需要将产品模型装备在一起，从而直接发现建模功能或结构的错误之处，并进行改正，一方面提高了设计效率方面，确保了可行性。
3.2地形地质规划
在工程设计中应用三维CAD技术，可将国家部门提供的地理数据作为基础，对施工场地进行快速的数据模拟。基于此，能够对三维地貌图形快速直观的建立。例如，在水利水电工程中，囊括泄洪洞、引水洞、上下游水里图、大坝图以及其他相关的自然地形地貌等。利用初步描绘操作，可利用计算机向施工人员提供更加直观的三维仿真地貌图，使施工人员更加准确、客观、全面的了解工程设计方案。在不同的施工阶段运用三维CAD技术，还能随时更新施工后发生改变的地形地貌图。另外，在地貌图当中并不单是对地表的展示，也能准确反映地表下数十米、数百米的地质结构类型。在施工中能实现旋转山体，切割施工剖面，挖通山体等施工措施。
3.3机械设计、辅助绘图
在机械设计中使用的三维CAD技术具有强大的设计功能，能够在一定程度上对机械进行全新的设计，形成一种全新的设计体系，同样在特定的装配环境中设计新零件，不仅方便快捷，而且能够有效地保证零件装配的整齐性。这样在一定程度上提高了设计人员的工作效率，并且能够提高设计的标准化程度。在传统的机械设计过程中，工作人员的工作量很大，并且还需要手工完成，这样不仅不能有效保证信息的准确性，而且也不能保证设计的美观性。利用CAD技术具有的丰富美观性和功能完备的绘图命令，可以很容易地绘制高质量的机械工程图，不仅有效减轻了工作人员的工作量，还能够提高机械制图的质量和效率。
3.4设计检验
利用CAD系统软件的零件回放功能，可以通过动画播放的形式，清晰地演示机械产品的零件装配情况。如果在回放的过程中能够发现零部件结构和功能不合理的地方，这样才有利于及时地采取措施进行解决，有效地提高机械零件部分之间配置的准确性，同时在一定程度上避免了质量问题的出现。在进行机械产品设计的过程中，这零件部分设计的自动化检验方法，不仅能够有效提高机械零部件之间的准确性，防止产品出现质量问题，而且可以保证设计的可行性，提高设计效率。
3.5优化工程的分析和设计结构
工作人员应该对机械产品的力学进行详细的分析和对结构进行优化，这是机械设计中的不可或缺的環节，随着现代运动力学的不断发展，CAD技术的工程分析和结构优化功能也越来越完善。但是有很多的CAD软件已经具备有效的接口，设计人员应该直接把产品的三维实体模型导入有限元分析的软件中，对产品的模式进行详细的分析，并结合产品的结构进行分析。同时还能够利用机械CAD技术，对产品的动态性等方面进行分析和结构的优化。
结语
近年来，随着社会经济的快速发展，在工程建设领域取得了较大的进步。工程设计是工程建设中的重要步骤，对后续的工程施工、造价控制等都有直接的影响。将三维CAD技术应用在工程设计中，能有效解决传统二维设计的局限性，直观展示工程各方面情况。利用该技术，对工程设计效率、质量的提升有重要意义。
参考文献
[1]曹丽娜，田晓霞.三维CAD技术在机械设计中的应用研究[J].装备制造技术，2014（6）：97-99.
[2]韦光林.三维CAD技术在水利水电工程设计中的应用[J].水利规划与设计，2015（9）：102-104.
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