论CAD技术在机械工程设计中的重要性

【摘 要】近些年，随着计算机与电子技术的急剧发展，越来越多的高新技术被应用于各行各业中。CAD技术便是基于此种背景下发展而来，尤其是随着其功能的不断完善，逐渐被广泛地应用于机械、建筑、汽车等等领域中。其中，CAD技术在机械设计中应用比例最高，其为广大的设计人员提供了一个方便、快捷的设计平台，复杂的分析、计算以及绘图均由计算机辅助完成，在保证设计质量与效率的同时，减轻了工作强度。

【关键词】机械工程设计；CAD技术；发展；应用

1 机械工程设计与CAD技术概述

1.1 机械工程设计

机械工程设计指的是由设计人员严格按照有关的产品使用要求，对其结构、工作原理以及各个部件的尺寸、规格、维护方法进行分析，并将其转化成具体设计。由于机械产品往往较为复杂，因此对其精性的要求也越来越高，这也就使得大量的先进技术被应用于机械工程设计过程中，以获得更高质量的机械产品。

1.2 CAD技术

CAD技术属于计算机辅助设计技术的一种，其主要是使用计算机中的相关程序对设计方法进行进一步的而优化，并制作出相应的零件或是产品结构图。随着我国科学技术的不断发展，CAD技术的应用也越来越广泛，尤其是在机械工程设计领域中发挥着不可替代的作用。

CAD软件通常包括以下几种模块功能：一是CAPP功能，也就是计算机辅助的工业设计，通过对材料的定额、工艺的设计内容等的管理，实现机械设计标准化的发展，提高其设计效率与设计质量；二是二维绘图功能，其是二维绘图功能的核心功能，主要是通过计算机智能绘图，从而代替传统的手工绘图，大大减少设计人员的工作量；三是PDM功能，其主要是对产品的相关数据进行管理，以保证图纸、工艺卡、加工代码等等安全、可靠。

2机械设计行业使用CAD技术的优势

2.1促进机械设计产品质量的提高

随着CAD技术的不断优化以及在机械设计工程中使用的越来越熟练，使得机械设计工程中所采用的机械零件的质量也随之提高。由于使用CAD设计技术的设计理念与传统的机械设计理念有所不同，使得最终设计出的机械产品有着很高的质量，而高质量的机械设计产品也需要更高档的机械零件与机械元件来进行支撑，因此CAD技术在机械设计工程中的使用变相的提高了机械设计对于机械零件质量的要求，最终让设计出来的机械产品的质量也变得更高。

2.2CAD技术促进机械产品的更新与多元化

由于是采用计算机进行机械产品的辅助设计，因此相比于传统的人工设计会更加精密与科学，让许多人为所想不到的设计方案与理念得以实现。在机械设计行业中采用CAD技术后极大地拓展了设计工程师的设计思路，让许多不可能的设计方案变为可能，促进了机械设计行业的多元化发展，从而使得通过CAD技术所设计出来的产品更具有新意与灵活性。

2.3CAD技术的应用能够有效缩短设计时间

CAD技术在机械设计行业中的使用最大的优点就是能够弥补设计中人为的缺陷，通过精密的计算与精确的参数保证了设计的科学性，而且交由计算机进行大量的设计计算可以节省大量的人工计算时间，同时还能够有效地减少零件与零件之间不匹配问题的出现。更重要的是CAD技术还能够支持机械设计工程中的三维立体预览，使得机械设计工程师只需要对计算机所设计好的方案进行检查与更新，而且CAD技术在进行机械设计时可以进行机械零件之间的模拟预装以及机械的模拟运转，极大可能的避免了设计出的机械产品出现问题而导致重新设计和制作。因此CAD技术不但在设计周期上实现了巨大的提高，而且还能预防机械产品可能出现的问题，进一步提高机械产品的设计效率。

3 CAD技术在机械工程设计中的具体应用

3.1计算机辅助绘图

CAD技术应用于机械工程设计中最早也是最基础的功能就是辅助绘图。在设计人员进行机械工程设计的过程中，图形和数据是两大重点内容，尤其是绘图是占用时间最长、耗费精力最大的一项工作，并且由于人工绘制的工程图难免受到多方面因素的影响，导致其精确性或是美观性难以保证，最终影响到机械产品的制作质量。对此，使用CAD软件中自带图形库与绘图命令，就可以快速地完成绘图，并且其准确性要大大超过人工绘图。同时，由于CAD绘图的高效性，大大减轻了设计人员的工作强度，使得其能够将更多的精力放在完善设计方面，推动机械工程设计质量的进一步提高。

3.2计算机辅助建模

在现代机械工程设计的过程中，计算机辅助建模占据着十分重要的地位。通过三维CAD软件建模模块的合理应用，设计人员能够直接构建出自己所要设计的机械产品的立体模型，其无论是尺寸、规格或是结构，均是真实的，仅仅是以一定的比例的形式通过计算机显现出来而言。显而易见，对于设计人员而言，三维建模的应用意义十分重大，其能够辅助设计人员在一个虚拟的环境中对产品模型进行直观设计，使得其可以不再单单依靠自己的想象能力构建模型，最大限度地保证了模型的准确性。

在三维建模的背景下开展机械工程设计，能够提前发现设计中存在的差错或是失误，从而可以及时修改、完善。相反，若是这些问题未能够在设计阶段及时发展，则很有可能知道进行产品装配时，才能够发现原始设计中存在的一些不合理之处，这样不仅大大增加了工作人员的设计、装配工作量，延长了设计、制作时间，更是大大提高了机械产品的成本。因此，设计人员必须认识到三维建模的应用意义，最大限度地保证设计的可行性。

3.3工程分析与结构优化

机械工程设计的整个过程中，机械产品的力学性能分析与结构优化是一个十分重要的环节，做好该项工作，方能够有效提高产品的应用可靠性。在现代设计方法不断更新换代的背景下，有限元分析与动力学分析得到了十分廣泛的应用，这也就要求CAD技术需拓展自身的工程分析和结构优化功能，从而满足机械工程设计应用需求。当前，不少CAD软件已经发展出了与ansys等有限元分析软件的接口，设计人员能够通过三维CAD技术构建产品模型，然后再将其导入有限元分析软件内，在确定的负载下开展产品模型的工程分析。完成整个的工程分析工作之后，应根据其结果，有针对性地对机械产品的结构进行优化。该种工程分析与结构优化方法快速、便利，尤其是在复杂结构产品的设计中具有极大的优势。

4结束语

综上所述，我国的机械设计与机械制造行业发展速度在逐步加快，CAD技术也在广泛地应用在机械行业之中，并逐渐成为机械设计中不可缺少的技术，能够有效降低在机械制造中的时间浪费，提高机械零件与机械产品的质量，保证其市场的核心竞争力。同时，逐渐完善的CAD技术也更加适用于机械工程设计行业，对于机械设计领域的发展做出了不可磨灭的贡献。

参考文献：

[1]赵阳.CAD技术在机械工程设计中的应用探究[J].科技创新与应用，2014（7）.

[2]孙成海.CAD技术在机械工程设计中的发展与应用[J].企业技术开发（下半月），2015（15）.