浅析CAD 技术在机械工程设计中的发展与应用

姚映涵

（山西经济管理干部学院，山西 太原 030000）

毋庸置疑，机械制造业中最关键的环节就是机械工程设计，由于采用了CAD 技术，所以设计质量高，能够进行独特的分析、计算，有效促进了机械工程设计以及整个机械制造行业的发展。 当然该软件的使用范围非常广，也说明了其功能较为强大，是一种较为出色的设计软件，可以弥补机械工程设计中的不足， 未来CAD 技术会得到更加广泛的应用，也为机械工程设计发展提供有利帮助。

1 CAD 技术概述

CAD 其实是一款辅助设计软件， 主要功能以二维和三维绘图为主，并且还具备其他较为优秀的功能，所以受到了广泛应用。 作为一款优秀的制图软件，CAD 需要在计算机上运行，并用于机械工程设计，可以有效提高绘图质量，不过需要注意的是CAD 的运行，要求计算机配置专业的图形处理器，这样才能充分发挥出其众多功能。 机械工程设计是相对复杂的工作， 不仅需要进行大量的分析与计算，还要设计出最符合需求的方案，但传统机械工程设计对该类型的软件应用不够广泛， 设计过程中容易出现数据以及图形的丢失。在应用CAD 技术后，设计工作可以在计算机上完成，并且数据更为精准，保证图形方案符合相关要求，这样就能设计出最适合的方案[1]。 CAD 的优势就在于功能强大，但其操作有较为便捷，让设计人员的工作变得更为简单，从当下的情况来看，CAD 在机械工程设计中的应用将会成为主流趋势， 也可以为机械制造行业的发展，提供较为有利的帮助。

2 CAD 技术在机械工程设计中的发展分析

2.1 CAD 技术标准化

如果与同类型的软件相比，CAD 确实具有明显的优势，包括使用便捷、精准度高等，所以才在机械工程设计中广泛应用，也受到众多设计人员的认可。 不过在使用过程中需要注意，计算机硬件必须达到一定要求，否则会影响使用效率，无法按照标准化流程进行设计，导致CAD 不能发挥出相应作用， 甚至在机械零件制造生产过程中无法使用。 因此CAD 技术的数据模型， 必须进行标准化设计，促使机械工程设计能够有效完善，在当下的机械设计领域中， CAD 也正在建立标准化体系，从而为整个行业的发展提供帮助，当然也要优化计算机硬件，这样才能优化CAD 与计算机的兼容问题[2]。

2.2 CAD 技术智能化

随着科技不断的发展，CAD 技术也逐渐具备智能化的优势，在工程机械设计过程中，设计人员只要输入相应的数据，系统就会自动生成模型，提高了设计效率，为设计人员减少更多精力投入，可以花费更多时间去研究机械工程设计标准化。 不过为了促使设计人员扩展思维，在整个模型设计的环节当中，必须针对设计的内在联系进行有利分析，不能过分注重设计之间的内在联系。 智能化的CAD技术，确实可以提高整个设计效率与质量，尤其是借助模型可以优化设计内容，加入更多其他元素，促使机械设计得到有效的创新[3]。

2.3 CAD 技术网络化

在当下这个互联网时代背景下，CAD 技术自然也要向着网络化发展， 尤其在该软件应用愈发广泛的情况下，必须顺应时代的发展，丰富其自身的功能，这样才能满足各个行业以及领域的使用需求。 近些年电子商务发展迅速，CAD 也在实现网络化发展目标， 不仅具有远程交流的功能，也能通过互联网实现图纸传递，这样企业之间就能通过网络，针对图纸设计进行动态分析，有效提高了工作效率，并大幅度降低成本，为机械工程设计的发展做出贡献[4]。

2.4 CAD 技术功能创新发展

为了满足机械工程设计需求， 促进该行业的发展，CAD 技术进行进一步创新， 尤其在功能上体现的最为明显，比如自动涂层、分点捕捉、图块断线等，还有其他比较实用的功能，可以有效解决以往设计中的问题，促使设计效率与操作效率得到提高。 机械工程设计图纸，必须要保证数据的准确性，所以对该方面拥有较高的要求，CAD 基于二维图纸的协同设计功能， 可以实现多人专业协同绘图，所以设计的精准度更高，还能进行图纸版本管理等一些其他较为重要的功能， 尽量提高图纸设计的准确性，以此来满足机械工程的设计标准。

3 CAD 技术在机械工程设计中的应用分析

3.1 CAD 技术在机械工程建模中的应用

在机械工程设计当中，建模是非常关键的环节，可以针对机械产品进行检验， 以此来判断是否符合国家的标准要求，大部分情况下建模分为三个种类，比如常见的线框、表面以及实体等。 随着CAD 技术的广泛应用，机械建模过程中可以有效减少操作人员的工作量， 并且大幅度提高绘图效率，由于传统建模必须要先画图纸，再根据搜集的数据确定设计方案与参数， 在绘图过程中会出现较多的变化，从而影响整体设计内容。 CAD 技术可以自动进行建模，并分析用户的需求，包括产品的功能、尺寸以及规格等等，通过计算比例和参数建立虚拟模型，可以更加快速的展现出产品性能，误差相对较少[5]。

3.2 CAD 技术在机械工程绘图中的应用

机械工程设计中的绘图工作， 非常考验设计人员的机械理论与各方面能力，尤其是传统的笔绘方法，还会消耗大量的时间， 绘图过程中也会出现较大的误差， 所以CAD 技术绘图，才会被广泛应用在机械工程设计中。 CAD技术的应用包括绘图、图像处理以及编辑，这一系列的操作都可以通过该软件完成， 只要绘图人员可以熟练掌握CAD，就能非常快捷的绘制出图纸，而且图纸可以随意修改和保存，这样精准度也能获得一定提高。通过CAD 技术的应用，整个绘图时间大大减少，而且还能减轻绘图人员的精力投入，并降低绘图的成本，所以CAD 技术的使用将成为机械制造行业发展关键。

3.3 CAD 技术在机械工程精准度与质量控制中的应用

CAD 最大的优势就在于计算能力与图形处理能力，这两方面可以解决机械工程零件设计的质量问题， 一般来说零件制造质量问题， 往往在于设计过程中的精准度不够，应用CAD 技术就能改善这一情况。 从当下CAD 技术的使用来看，零件制造成功率得到有效提高，而且CAD技术依旧在不断完善， 这样就能促使零件与模型数据保持一致，机械工程设计的质量也会因此大幅度提高。 其次CAD 技术的应用会对设计人员的思维产生影响， 促使设计人员的思维得到提高，以此来满足产品的创新性，并且在设计的过程中，可以及时发现零件的缺陷，不仅增加了制造成功率，也提高了整体的质量[6]。

3.4 CAD 技术在机械工程设计中的应用趋势

虽然CAD 技术已经全面使用在机械工程设计领域中，不过仍需要不断完善，尤其是零件的力学性能，还有结构优化等因素， 都需要设计人员重新构思。 未来CAD技术的应用会以智能化与网络化为主， 尤其是智能时代的到来，促使CAD 技术更加全面，其功能也会更为完善，不仅对绘图、建模有帮助，还能实现有限元分析软件的对接。当下需要加大对CAD 中的功能研究与关键技术研究，促使其向着智能化方向发展， 尤其是与ANSYS 等有限软件的融合，可以借助该机械模型分析，满足机械模型的结构与力学性能，改善以往在机械工程设计中的问题。 CAD智能化发展能够准确验证零件是否符合标准、 满足产品需求，并根据分析的结果优化框架结构有效降低损失，从而促进机械工程设计的有利发展。

3.5 CAD 技术在机械工程设计中的应用优势

3.5.1 提高机械生产质量与速度

CAD 技术在机械工程设计中的应用愈发广泛， 其优势也越来越明显，目前的CAD 技术使用便捷，只需要设计人员输入设定好的数据，就能自动形成机械模型，以此来提高机械零件制造的质量与速度，同时保证零件符合相关标准。 由此可见，CAD 技术计算能力与设计能力更为突出，甚至可以利用各个部件的规格属性去对应模型，这样就能更快速的设计出产品，并满足客户的要求。 其次CAD技术的应用，对于设计效率有大幅度提升，可以减少设计人员的精力投入，包括耗费在机械设计上的时间，也避免因为误差导致的质量问题。通过使用CAD 技术，能够精准分析各个数值参数， 并通过三维立体图像的形式展现，缩短整个设计绘制过程的时间，因此提高了机械生产效率。

3.5.2 有助于机械工程的快速发展

当下CAD 技术已经愈发成熟， 并且朝着智能化的方向发展，其功能也会更为完善，不仅可以为机械工程设计提供技术上的支持，也能打破传统设计的思维习惯，从而创新机械制造行业的发展。 其次CAD 的使用可以解放设计人员的思想，并减少一定工作量的投入，操作简单方便学习，所以该技术的应用愈发广泛，也促使其朝着标准化的方向发展。 CAD 技术与智能化的融合，让其应用起来更为方便，从3D 建模功能就能看出，其设计方便快捷，可以花费较少的时间看到设计图纸以及现实模型。 除此之外网络化的发展，也有利于机械工程设计效率，并减少设计图纸传输的时间， 由此可见，CAD 技术应用优势明显，并且拥有良好的发展前景， 对于机械工程设计的发展也有较大作用与价值。

4 结语

相比同类型的软件，CAD 无论在使用还是在操作上都有巨大优势， 尤其是在当下机械工程设计中的应用，不仅提高了整体的设计效率与精准度， 其操作上也更加便捷，并且可以针对数据进行分析。 目前该类型的设计软件有很多，但从使用的角度来讲，CAD 要更适用于机械工程设计，而且功能相对丰富，可以满足设计过程中的各类需求，为机械制造设计人员提供便利。 作为一款非常优秀的设计软件，CAD 的使用非常广泛， 不仅在机械工程行业中，在其他领域也拥有较为广阔的发展空间，未来其功能会更加强大，也会促使机械制造行业获得持续性发展。