浅谈机械工程设计中CAD 技术的应用

2020-01-19吕勇

中国设备工程 2020年3期

吕勇

（济南职业学院，山东济南 250103）

机械工程设计工作会因为多种因素的影响出现设计效率低下或者是设计质量不合格等问题，这对于机械工程的具体实施有显著的影响，所以强调设计实践中的不利因素控制有突出的现实意义。就当前的机械工程设计实例分析来看，CAD 技术在设计中的应用可以有效地解决不少问题，实现设计效率的提升和质量的提高，所以，为了进一步提升机械工程设计的整体效果，推广CAD 技术的具体应用，做相关的分析与讨论有突出的现实价值。

1 机械工程设计与CAD 技术概述

机械工程设计是机械工程的重要组成部分，要明确了解机械工程设计，首先，要对机械工程有清晰的认知。从社会实践活动角度进行分析，所谓的机械工程具体指的是一项以增加生产、提高劳动生产率、提高生产的经济性，即以提高人类的利益为目标研制和发展新的机械产品的综合项目。机械工程设计具体指的是为了满足生产实践需要进行的机械设备具体设计。从现实分析来看，机械工程设计对机械工程的具体实施有显著的影响，所以强调设计有突出的现实意义。

CAD 在目前的设计制图中有突出的应用，而所谓的CAD，具体指的是在设计人员进行设计时利用计算机或者是图形设备辅助完成设计工作。对目前工程和产品做具体的设计分析会发现，在设计过程中会涉及大量的计算，同时，还会有设计图片或者是其他数据信息的存储需要，计算机可以帮助计算，也可以进行数据存储。利用计算机的计算结果进行设计分析和完善，设计方案的优化效果会显著地提升。就现实中的设计分析来看，设计中出现的各种信息，具体如图片、文字、数据等都可以在计算机的内部存储或者是外部存储中进行存放，基于存储进行快速的检索，设计信息能够被迅速地利用。比如，在某产品设计时，设计人员可以直接从存储中进行产品草图的检索，然后，基于自身设计产品的参数等进行修改和完善，这样，整个设计工作的实效性会有显著的提升。简而言之，CAD 在设计实践中的有效利用可以实现设计工作的规范化和专业化进步，可以实现设计的效率提升。

2 机械设计行业使用CAD 的优势分析

就目前的机械工程设计分析来看，较多企业在设计实践中使用到了CAD 技术，对该技术的具体应用做分析发现其具有以下四个方面的突出优势。

第一是在设计实践中，利用CAD 技术后，零件设计更加方便。从目前的案例设计实践分析来看，CAD 技术的具体利用不仅可以完成装配环境下的新零件设计，还可以利用装配环境下不同零件的相互关系实现新零件的设计，这样，整个设计工作的效率有了显著的提升，便捷性也有了明显的提升。统计发现，采用CAD 技术进行零件的具体设计，有效地规避了零件单独设计导致的装配失败问题。

第二是在设计中，利用CAD 技术实现了装配零件的直观性显示。在装配零件时，如果是传统的装配方法，需要对不同的零件进行配装，这会导致工作量的加大，整个工作效率会受到影响。在利用CAD 技术后，装配零件时可以利用资源查找器进行相关零件的查找，这样，零件以及零件的相互关系会更加的明确，具体的装配过程会更加的快捷。此外，在装配中，零件还可以进行隐藏，所以，在外部零件被隐藏后，内部的装配结构会更加清晰地展现出来，基于装配模型对具体的装配工作进行运动演示，并对运动过程进行监管，确定其达标效果，这样可以为具体的设计更改提供参考，以此达到设计质量提升的目的。

第三是利用CAD 技术可以有效地缩短设计的周期，实现设计效率的提升。从目前的资料统计来看，在机械工程设计实践中利用CAD 技术，整个设计周期会缩短1/3。利用CAD技术进行具体的机械设计，只需要对其中的零部件进行重新的设计和改造，而具体的零部件设计会集成以往的信息，这有效地节省了数据计算和论证的时间，所以机械设计的效率会有大幅度的提升。目前的数据统计显示，在设计中，利用CAD 技术，设计效率会提升3 ～5 倍。再者，CAD 系统具有比较强的高度变型计算能力，可以快速实现设计要求。

第四是利用CAD 技术进行机械产品的设计，产品的技术含量以及质量会有显著性的提升。从目前的设计实践来看，CAD 在具体设计时会利用到较为先进的方法，就现在的设计分析来看，其使用的方法有有限元受力分析法、产品的虚拟设计法等，这些方法的具体使用明显地提高了产品设计的质量。同时，大型企业数控加工手段完善，再采用CAD/CAPP/CAM 进行机械零件加工，一致性较好，保证了产品的质量。

3 机械工程设计中的CAD 技术应用分析

在目前的机械工程设计中，CAD 技术的应用比较广泛，具体的应用表现在如下几个方面。

首先，是利用CAD 技术进行机械设计绘图。绘图是机械设计中比较关键的部分，而CAD 技术的具体应用也多体现在绘图方面。从现实分析来看，CAD 技术具有非常强大的绘图功能，工程师可以利用CAD 技术进行，手绘没有办法设计的构想和需求设计，甚至有的工程师会利用CAD 技术绘制不可思议的作品。对CAD 技术应用基础上的机械绘图进行分析发现，零件尺寸不合规范的情况基本不会发生，而且随着CAD技术研究的深入，其在数据精度控制方面的效果越来越突出，所以，利用CAD 技术绘制的机械图精准度有了进一步的提升。

其次，是利用CAD 技术继续拧设计建模。从现实分析来看，如果要设计新的机械零部件，需要在产品生产之前进行建模，以此实现对零部件的具体分析和讨论。对CAD 技术的建模做具体的分析发现，其主要有两种方式，分别是机械线框建模和实体建模。建模需要有准确丰富的数据，CAD 系统存储的大量数据会成为建模的有效参考，如此一来，建模的科学性和合理性会更加突出，而基于建模的分析结果也可以很好地指导实践工作。

最后，是利用CAD 技术完成对机械工程设计的结构优化和可行性分析。从目前的资料统计来看，利用CAD 技术可以实现对机械零件的结构分析和力学分析。从现实分析来看，零部件的结构问题或者是受力问题，即使微小也会对零件的具体应用产生影响，所以在设计实践中，利用CAD 技术对具体的零部件结构和受力进行检测分析，实现相应优化，这样，零部件的设计整体效果会进一步提升。