CAD技术在机械工程设计中的发展与运用

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CAD技术在机械工程设计中的发展与运用

　　1 CAD技术在机械工程设计中的发展

　　CAD技术在不断更新与进步的计算机技术的推动下逐渐丰富内容、扩展并增强各项功能。在广泛的机械工程领域，CAD软件有数量可观的用户群体。由于用户们的要求和CAD技术本身发展的需要，CAD技术必须朝着标准化、智能化、集成化、虚拟化发展以顺应时代要求。

　　1.1 CAD技术的标准化

　　AutoCAD、Pro/Engineer、UG、Catia、inventor、solidworks等CAD应用软件吸引了大量的客户。但是这些软件的数据模型大多是和其他同类型软件不兼容的，大大的阻碍了行业内部的技术交流。因此，CAD技术的数据模型和交换资源所用格式的标准化之路刻不容缓，这也是机械设计行业的发展前提。当然，现在CAD技术标准化程度还有待加深，但经过行业人员的不懈努力，设计员利用不同软件进行交流指日可待。

　　1.2 CAD技术的智能化

　　好比编程方法的进步，CAD技术的智能化无疑促进了机械工程设计的进步，将机械工程设计从传统设计中解脱出来。为发散设计人员的思维，在产品模型设计中采用参数设计和特征造型的方式，不必过多的拘泥于其内在联系。甚至在一些3DCAD软件中，用户能够直观的观察自己的设计成品，这样更有利于发展用户的创造性思维，同时可以及时发现自身作品的不足。

　　1.3 CAD技术的集成化

　　由于现代设计方式和数控加工技术的飞跃性发展，传统的计算机辅助设计已跟不上信息化时代不断前进的步伐。市场需求迫切要求CAD技术与工艺分析设计、工程分析和产品制造之间有一个良好的技术接口，这就是常说的CAD/CAM/CAPP/CAE四者集成。这些集成功能少数的CAD设计软件已具备。设计人员能够直接导入运用CAD技术设计的模型分析结构力学性能，并且结合数控机床进行分析和设计，然后制造生产。CAD技术的集成化充分利用现代计算机的快速准确运算功能，抛弃以往繁琐的分析运算过程，缩短设计周期，提高工作效率。

　　1.4 CAD技术的虚拟化

　　CAD技术已运用到新型技术，如虚拟现实技术，并且以后会应用得更加广泛深入。简单概括虚拟现实技术就是建筑设计人员在虚拟环境下创造新产品，并且通过模拟操作来检验产品的质量、结构、舒适度等。虚拟现实技术使得不再要对产品原型进行监测评估而是对虚拟模型测试并优化。在机械工程施工之前，通过虚拟现实发现并解决一系列问题，避免不必要的浪费，降低工程建设成本。正因为这种种优点，虚拟化成为CAD技术的发展新方向。

　　1.5 CAD技术的网络化

　　随着近年来电子商务和Internet技术的快速发展，CAD技术的网络化变得尤为重要。

　　①采用互联网的CAD产品传输二维图纸时更加高效简捷，能够很好的达到企业的要求。

　　②可以随时随地通过互联网友好交流企业的动态三维模型。这样的网络协作模式可以节约企业成本，提升产品研发速度，保证产品质量。

　　2 CAD技术在机械工程设计中的应用

　　机械工程中应用CAD技术的优点有许多，如：更加符合设计人员的思维，切合设计人员设计意识、零件装备直观方便的呈现在设计人员眼中、机械工程设计周期大大缩短、机械产品质量有所提高等。所以说，CAD技术在机械工程设计中的应用是必要的。

　　CAD技术的应用主要表现为：计算机辅助建模、计算机辅助绘图、结构优化和工程分析。

　　2.1 计算机辅助建模

　　CAD技术的重要设计内容是计算机辅助建模，同时，机械工程设计的核心设计部分也是计算机辅助建模。通过使用三维CAD软件创建模型，便会出现设计人员所想设计的产品的立体模型，更神奇的是为达到逼真效果，模型的尺寸与实物无异，只是在电脑上以一定的比例呈现出来。采用参数设计和特征造型的'手段，设计人员能够得到在虚拟的计算机环境下的产品模型直观设计。

　　传统的设计时期设计人员只能凭借自身的想象构建出想要的产品模型，但是由于没有事先精确预估缺乏实际可行性，不可避免的会出现一些差错，造成设计效率和质量低下以及资源的浪费。三维CAD软件的建模功能很好的解决了这一问题，设计人员只要把已建立的模型装配在一起就能很快的发现其不合理之处并进行改正。这样既能够提高设计质量和效率，还能保证工程实际可行性。

　　2.2 计算机辅助绘图

　　计算机工程设计中绘图至关重要，CAD技术在机械工程设计中的最基本的功能、最早的应用就是计算机辅助绘图。传统的绘图制作需要设计人员手工完成，不仅降低工作效率，绘图效果质量差、不美观、不准确，甚至由于长时间的工作导致设计人员的疲劳。而使用CAD软件制图不仅可充分利用绘图工具、命令以及图形库画出高质量的清晰工程图，而且可以打印出来保存，一目了然。CAD绘图大大地提高了机械工程绘图的质量和效率。

　　2.3 结构优化和工程分析

　　对产品进行优化设计必须对其进行结构优化和力学性能分析，然而动力性能分析和有限元分析的等现代机械工程设计方式发展，推动CAD技术在结构优化和工程分析功能上扩展。当前许多CAD软件已经推出与ANSYS等有限元分析软件的接口。用户将产品模型（由CAD技术建立的）直接导入有限元分析软件，在已定的负载下对产品模型进行工程分析，根据工程分析优化产品结构。在复杂的机械设计中这样的分析方法有许多优势。

　　3 结语

　　CAD技术的发展给机械工程设计注入了新鲜的活力和血液，成功掀起机械工程设计领域新高潮，设计创意的爆发和设计周期的减短，加上设计质量的加强使得机械工业进入发展新纪元。随着计算机技术的迅猛发展，CAD技术得到完善优化，很显然其在机械工程领域的应用也会更加广泛更加深入。

　　当前，我国的CAD技术相较于以前有很大的进步，但是和国外先进技术相比还有很大差距。这就需要我国加大对CAD技术的开发与研究力度，加固我国机械工业基础，促使我国机械工业行业挺进先进行列。

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