CAD技术在机械工程设计中的应用

曹学智

摘 要：当前，随着我国社会经济和科技水平的飞速发展和提高，其CAD技术也得到了突飞猛进的进步，这为机械制造的工程设计提供了非常重要和强大的保障。该文就CAD技术以及机械工程设计的相关情况进行简单的概述，并就CAD技术在当前机械工程设计当中的应用情况进行分析和讨论，从而更好的推动我国机械制造行业的建设和发展。

关键词：机械工程设计 CAD技术 应用

中图分类号：TH122 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2013）02（c）-0-01

近些年来，随着社会时代的不断变化发展，信息化、智能化的高新科学技术也使得机械设计这一老牌技术领域得到了新的提高和发展。其中，CAD技术就在较为典型的一种新型的计算机设计应用技术。该文就CAD技术以及机械工程设计的相关情况进行简单的概述，并就CAD技术在当前机械工程设计当中的应用情况进行分析和讨论，从而更好的推动我国机械制造行业的建设和发展。

1 CAD技术的概述

1.1 CAD技术的概念

CAD技术即为计算机辅助设计技术，它是将设计资料传输到计算机当中去，并通过相应的计算机技术使计算机能够自动的进行程序的编制，从而对设计方案进行优化，并绘制出零件或产品的结构图。CAD技术具有机械产品及工程的几何建模、分析计算、绘制图形、仿真试验、生成设计文件以及数据库管理等特点。随着计算机相关技术的飞速发展，CAD技术在机械制造领域中的应用范围也越来越广，并在机械产品的设计比例中占据了重要的位置。

1.2 CAD软件的功能

目前，企业常用的CAD软件的模块功能主要包括以下几个方的内容，即：（1）CAPP功能。即计算机辅助的工业设计。它主要是对材料定额、工艺的设计任务及内容等进行管理，从而提高机械设计的标准化，确保机械设计的高效率、高质量。（2）二维绘图功能。它是当前CAD技术在机械设计应用当中的主要功能，它利用计算机进行智能绘图，转变了原有手工绘图的方式，能够有效的减轻设计人员的工作任务量。（3）PDM功能。即对产品数据的管理功能。它能够实现机械设计的标准化、规范化，从而确保工艺卡、图纸、技术资料以及加工代码等的可靠性和安全性。

2 机械工程设计的概述

2.1 机械工程设计的概念

所谓机械工程设计，即设计人员根据相关产品的使用要求，分析、构思和结算产品的组成结构、工作原理、能量传递方式、运动方式以及各个分部件的尺寸、规格、质量、维护方法等，并将它们转化为具体设计的

过程。

2.2 机械工程设计的特点

目前，机械工程的设计特点主要体现在以下几个方面，即：（1）精确性。准确性是当前机械产品随着综合性和复杂度的提高而出现的必然结果，也是当前先进的计算设备和技术方法的发展趋势。（2）经济性。随着用户选择以及市场竞争对机械产品在经济方面的性能要求的提高，在设计时，也会随着提高它的经济性能。（3）智能化。这一性能的设计主要体现在大型的结构较为复杂的机械产品的设计当中，从而实现机械产品的智能性、创造性的思维活动。（4）集成化。这一特点主要体现在硬件软件一体化、机电一体化以及人机一体化方面，它能够综合各个方面的数据进行分析、指导和评价相应的机械设计。（5）并行性。能够实现DFA、DFM等的设计理念，减少库存以及废品所产生的消耗，从而保证机械产品的经济性。（6）动态性。动态性特征除了体现在设计对象的分析上，还体现在组织设计的协调和合作方面，从而确保机械设计的无缝连接。

3 CAD技术在机械工程设计中的应用

在机械工程的实际设计过程中，CAD技术在其中的应用范围主要包括CAE软件、CAD/CAM软件以及生成零件装配设计图等。CAD技术在设计的过程中，能够有效的对机械工程设计的方法和手段进行优化和更新，转变过去传统的设计模式，通过积极的引进和系统当前国内外先进的设计现代化理念，不断的提高和推动我国机械制造行业的壮大和发展。目前，CAD技术在机械工程设计过程中的应用情况主要体现在以下的几个方面，具体内容如下。

3.1 CAE机械软件

CAE在机械工程设计当中的软件系统的实际功能主要包括：结构优化设计、工程数值分析、运动学/动力学仿真、强度寿命预估与设计评价等等。在设计的过程中，CAE系统软件要在等CAD 技术解决完机械产品的造型问题之后，方可进行产品刚度、强度、材料、寿命、合理性、运动特性以及结构等方面的动态特性问题和其他问题的设计。

3.2 生成机械产品的装配及零件设计图

目前，在CAD技术进行机械工程的设计过程中，主要包括三种常见的三维建模类型，即：实体模型、表面模型以及线框模型。在实体建模方法中，有许多基本的设计体系。例如AUTOCAD的实体造型系统中，主要包括六种基本的建模体系（即球体、立方体、圆锥体、圆柱体、楔形体和环状体）。在进行简单的机械零件设计时，就可以通过利用这些基本结构进行设计分析，从而有局部的多个基本体构成对零件整体三维实体的造型设计。同时，当机械工程的零部件在完成实体的构造设计之后，要通过相关机械设备对运动过程当中的相关数据资料进行分析，从而保证零件运动到制定的某一个位置时，系统能够按照各零部件提供的实际位置坐标进行精确的“装配”，从而实现CAD软件在机械工程设计过程中的三维编辑

功能。

3.3 集成制造CAD/CAM模具

随着CAD技术的不断应用和更新，机械制造业的生产设备也从过去的普通机床逐步的向着数控机床进行转变，通过运用CAD设计技术，能够将模具制造向着数字化、集成化的方向发展。CAD/CAM技术的功能主要包括：图形编辑、三维绘图、仿真模拟、曲面造型、有限元分析、数控加工以及动态显示等等。

4 结语

二21世纪时信息化的时代，在未来的社会发展中，信息化、自动化、智能化必将成为社会各行各业发展的主要趋势。因此，在机械工程设计当中应用CAD技术是非常必要的，也是顺应当前整个社会大环境发展的要求。相关机械企业要大力引进和推广CAD技术，积极地扩大它在机械设计领域内的应用范围，不断地在实践过程中总结经验教训，加大对新技术的将研究、开发和应用，从而促进机械制造行业的现代化、智能化

发展。

参考文献

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