CAD技术在机械工程设计中的发展与应用研究

陈冰

摘要：随着社会经济的快速发展，计算机技术的不断进步，CAD技术的应用越来越广泛，给社会带来的影响非常深远。本文中，笔者首先分析了CAD技术的基本概念，然后详细分析了CAD技术在机械工程设计中的发展，最后重点探究了CAD技术在机械工程设计中的应用，从中对CAD技术有了更好的认识，希望能够为今后的相关研究提供一定的参考依据。

关键词：CAD技术；机械工程设计；发展与应用

0.引言

近些年来，计算机技术和电子技术的发展步伐越来越快，各种高新技术逐渐应用于社会各行各业中，对社会各行业的发展起到了巨大的推动作用。在计算机技术和电子技术急剧发展的背景下，CAD技术应运而生，经过不断的发展和完善，其功能也越来越全，已经广泛地应用在机械制造、建筑设计、汽车行业等领域中，特别是在机械工程设计领域，CAD技术的出现和应用，为设计人员带来了极大的便利，促进了行业领域的快速发展。

1.CAD技术的基本概述

何为CAD？所谓CAD，是计算机辅助设计的英文简称。CAD技术指的是在设计过程中，利用计算机作为工具，帮助设计师进行设计的一切实用技术的总和。当前，CAD技术具有极其广泛的应用领域，如三维几何图形体的建模、建筑结构设计、机械工程设计等，CAD技术都发挥着极其重要的作用。

CAD技术起源于上个世纪60年代，受到计算机技术发展的影响，直到70年代，其发展速度仍旧比较缓慢。进入80年代之后，随着计算机技术的迅猛发展，CAD技术水平也得到了飞快的提升，逐渐进入实用化阶段，并开始应用于各领域中。我国对于CAD技术的应用推广开始于20世纪70年代末期，经过近40年的发展，我国的CAD技术水平已经达到了一定的高度，出现了中望CAD为代表的国产CAD软件群体。

2.CAD技术在机械工程設计中的发展

CAD技术一直处在不断的更新当中，并不断改进和创新，功能逐渐趋于完善。在今后的发展过程中，为了适应时代的发展，CAD技术会朝着标准化、智能化、集成化以及虚拟化的方向不断发展。

2.1CAD技术的标准化发展

CAD技术软件不断涌现，常见的如Auto CAD、UG、Pro/Engineer等。各种软件利用自身独特的优势吸引着各层面的用户群，但是各软件之间的相容性和兼容性并不高，这在一定程度上限制了机械工程设计领域的内部交流，影响了CAD技术资源的开发和共享。鉴于该种情况的存在，要想有所突破就应当实现CAD软件数据模型与交换资源格式的标准化，这样就能够让使用不同CAD软件的用户进行信息交流，有利于机械工程设计水平的提升。

2.2CAD技术的集成化发展

现阶段，机械工程设计中，各种高新技术不断应用于其中，有点“各自为战”的味道，在机械工程设计行业不断发展的背景下，这些单纯的CAD技术无法满足行业发展的需要，CAD技术必须要集工程分析、工艺分析、产品制造等功能于一身，满足机械工程设计行业的发展要求，让整个设计工作的开展更加简单、更加快速。就当前CAD技术发展的情况来看，不少软件已经具备了一定的集成功能，CAD技术的集成发展，有利于工作效率的提升。

2.3CAD技术的智能化发展

CAD技术的智能化是一种必然趋势，CAD技术智能化的实现，能够使得设计人员摆脱传统设计方法的束缚。在进行机械产品模型设计的时候，可以通过特征造型与参数的设计，最大限度的使得设计人员思维的自由发挥，无需对其内在联系加以考虑，减少设计人员的工作量，保证产品设计的可行性。以三维CAD软件为例，在进行产品设计时，设计人员可以直观地观察设计的产品，及时发现不足之处，有利于产品性能的改善和创新。

2.4CAD的虚拟化发展

何为虚拟技术？所谓虚拟技术简言之就是建筑设计人员在虚拟环境下进行产品的创造，同时以模拟操作的形式对产品的质量、结构等方面的内容进行检验。虚拟技术的出现，最大的一个特点就是不再需要对原产品进行检测评估，而是对模拟模型进行测试和优化。虚拟技术的应用，已经解决了很多机械工程设计中存在的问题，减少了不必要的浪费，降低了工程建设成本。现阶段，CAD技术已经运用了新型技术，虚拟技术就是其中之一，随着虚拟技术的应用越来越广，该技术在不久的将来定将得到更加广泛的应用。

2.5CAD技术的网络化发展

随着社会经济的快速发展，科学技术水平的不断提升，计算机技术和电子商务技术也获得了快速发展，在这样的大背景下，CAD技术的网络化趋势不可避免。CAD技术的网络化主要有两点优势：首先，CAD技术的网络化可以加快产品二维图纸的传输，满足机械工程设计企业的要求；其次，CAD技术的网络化能够通过互联网好友交流企业的动态三维模型，这种网络化的协同办公模式最大限度地节约了企业的运营成本，同时还提升了产品研发的速度，在保证产品质量方面也起到了重要的作用。

3.GAD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技术在机械工程设计的应用中，计算机辅助绘图是最早的应用，同时还是其CAD技术的基本功能。在传统的手工绘图中，工作量大，任务繁重，不仅工作效率受到影响，绘制出的图纸美观性和质量还不一定合格。通过CAD技术，利用自带的图形库和绘图命令，能够提升绘图的工作效率，还能够保证绘图的清晰度和整洁度，确保图纸的质量在较高水准。

3.2计算机辅助建模

当前，计算机辅助建模在机械工程设计中应用非常频繁，作用非常显著。利用三维CAD软件，设计人员可以直接根据自己的设想构建出产品的立体模型，在规格、尺寸以及结构方面都是真实的，可行性非常高，提升了模型设计的准确性。利用三维CAD软件进行设计的时候，可以非常直观地发现原始设计中的不合理之处，三维CAD软件很好的解决了这一问题，设计人员只要将已经建立好的模型装配在一起就能够立刻发现不合理之处，并及时进行改进，极大地提升了设计的效率和质量。

3.3工程分析和结构优化

机械工程设计过程中，需要对产品的力学特征进行分析，同时还需要对产品设计的结构进行优化。在有限元分析、动力学分析理论和实践不断发展的前提下，CAD技术的应用也需要随之发展，在动力分析和结构优化等功能上不断拓展。如今，已经有大部分的CAD软件可以提供与ansys等有限元分析软件的接口，设计师导入产品模型到有限元分析中，可以直接利用三维CAD技术实现，在给定的负载下对产品模型进行工程分析，结合工程分析的结果，对产品结构进行一定的优化。

4.结语

总而言之，CAD技术的不断发展和应用，极大地促进了机械工程行业的发展，毫不为过的讲，CAD技术对机械工程设计而言是一次技术上的革命。通过CAD技术的应用，机械工程设计的周期不断缩短，效率不断提升，产品设计创意十足。在今后的发展过程中，随着计算机技术水平的不断提升，CAD技术也将不断完善，对机械工程设计的推动作用也将体现的更加明显。