浅析CAD技术在机械工程设计中的发展与应用

2018-01-29孙华坤

世界有色金属 2018年23期

关键词：绘图工程设计机械设计

杨壮，孙华坤

（1.华勘局第四地质大队，河北秦皇岛 066000；2.秦皇岛出入境检验检疫局煤炭检测技术中心，河北秦皇岛 066000）

科学信息技术的使用推动了机械设计的进步，计算机和设计技术均在机械工程中起到重要作用，CAD技术是一项新型技术，被广泛使用在机械工程设计中。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[1]。

1 CAD技术的概述和特征

1.1 阐述CAD技术

CAD技术是计算机辅助设计的缩写，它在机械工程设计中，自身优势主要表现在准确的计算力和绘制处理力。机械设计历史悠久，但发展慢，传统的机械设计主要以近似计算和静态分析为内容，使用人工经验设计，设计时间长，结果却不如预期效果，无法在竞争市场中占据一席之地[2]。CAD技术是当代新型设计方法，帮助设计人员打破束缚，创造新的设计平台，解放人们的思维，减少设计人员的工作量。工作人员的创造理念通过CAD技术实现，计算机过程可通过计算机实现。CAD技术功能的健全能够延伸机械工程设计范围。

1.2 现代设计技术特征

第一，智能化特征。机械工程设计内容有分析、分解、综合等流程，需要使用创造性思维进行智能活动；第二，经济性特征[3]。客户与市场需要满足机械产品所增加的经济性要求；第三，并行性特征。在设计的后续工作中，应考虑实现DFM，方可减小消耗库存，从而达到经济性特征；第四，集成化特征。应树立机械一体化、电力一体化特征，在设计中综合评价分析数据并使用科技成果；第五，准确性性特征。它是机械产品复杂化的发展趋势，现在技术使用能够更加突出准确性特征；第六，动态性特征。设计组织和对象需要具有动态性。

1.3 机械设计特征

在设计技术内容中，包含了计算机技术、电子学分析技术，这需要将传统的经验转变为专业性设计。在现代设计只用中，需要收集有关信息，准确计算选择合适方案，为实现此方案，需要机械工程在设计中有效融合CAD技术、智能技术等[4]。

现代设计技术一方面有着传统设计理念，一方面有着新的研发科技成果。随着市场竞争现象严重，用户要求不断提高，机械工程设计要提升产品质量，降低生产费用，缩减产品研发时间，方可符合现代机械设计需求。在此过程，改造各类技术对机械设计有着重要意义。

2 在机械工程设计中使用CAD技术

CAD技术是现代机械工程设计的主要方式，它主要表现在计算机辅助绘图、建模和优化结构等内容。

2.1 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。

2.2 计算机辅助绘图

在机械工程设计中，计算机辅助绘图是CAD技术最初的应用，也是基础功能。传统的手工绘图图纸受质量影响，绘图工作量大，准确性无法得到保证，通过CAD软件的图库和绘图指令，能够绘画出高质量图纸，同时打印出的图纸清晰易保存。

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。

2.3 结构优化和分析产品的力学性

分析与结构优化是CAD设计的主要内容，但动力学分析是现在设计的发展趋势，推动CAD技术在结构优化功能上进行延伸，当下许多软件已为其提供有限分析软件的接触口，用户能够使用三维CAD技术创新产品模型，从而导入进有限元分析软件中，对产品模型进行工程分析，将分析结果作为前提，优化产品结构，此种设计优化方法在复杂的结构产品中，展现出一定优势。

在CAD发展中，人工智能起到决定性作用，可以指导CAD迈向智能化方向。人工智能和CAD相结合，是为了提升创造CAD系统的能力，使用推理技术可以推动CAD技术的快速发展。

人工智能主要是通过方案和设计两种模式存在，不断优化人工智能方案，从而产生可以处理设计条件的方案系统，实行模糊设计和判断措施。