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摘要：科学信息技术的使用推动了机械设计的发展与进步，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，另一方面能够为企业法人带来巨大的经济效益。基于此，本文主要对CAD技术在机械工程设计中的发展与应用进行了简要的分析，以供参考。
关键词：CAD技术；机械工程设计；发展与应用
引言
在机械设计领域运用三维CAD技术，可以使设计方案很直观地展示出来，这对及时发现设计工作中的不足并加以修正、提升设计工作的质量与效率意义重大。本文对三维CAD技术在机械设计中的应用进行了一些有意义的探讨，希望对业内同仁可以起到参考和借鉴作用。
1 CAD技术阐述
CAD（Computer Aided Design）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能力和绘图处理能力。机械设计历史悠久，但发展过程缓慢，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，效率低下，结果还达不到预期效果，无法在市场竞争中占据一席之地。CAD技术是当代新型设计技术，帮助设计人员打破手工束缚，创造良好的设计平台，解放设计人员的思维，减少设计人员的工作量，提高设计人员的工作效率。设计工作人员的创新理念通过CAD技术实现，计算过程通过计算机运算实现。CAD技术功能的健全能够延伸机械工程设计的深度与广度。
2 CAD技术在机械工程设计中的作用
2.1便于设计成果的调用和保管
采用三维CAD技术生成的设计成果可以直接存储在计算机硬盘上，这一方面便于保管，另一方面还可以通过模型文件名称的检索来实现快速调用，避免因资料保管不当而造成损失风险。
2.2实现一体化目标
机械制造业的发展是向着实现设计、制造一体化的目标前进。而采用三维CAD技术得到的成果可以与CAE、CAM等平台共享，推动整个机械化、自动化生产流程的改革和进步。
2.3提升设计质量与效率
与二维CAD技术不同，三维CAD技术是在三维环境下进行产品建模，所构建的三维模型就是方案的实际效果展示，可以很方便地让设计人员发现其中存在的不足，比如结构上的缺陷，这样可以快速通过编辑加以修正，从而提升设计质量与效率。此外，直接生成三维模型还为后续的工艺决策和生产制造工序规划提供了便利，这对提升整个产品的研制质量与效率都具有积极意义。
3 CAD技术在机械工程设计中发展应用
3.1三维建模
现在市场上主流采用的三维CAD软件都具有强大的实体造型功能，使得设计人员可以很方便地构造出其想要实现的特征结构。此外，对于很多结构复杂的零件模型，有时难以分解成简单的模型特征，但利用三维CAD软件的拉伸、旋转和扫略等功能，可以很方便地实现从模型截面轮廓线到三维实体之间的跃进，进而生成满足需要的模型特征，在此基础上通过布尔运算就可以得到零件的三维模型，完成设计建模作业。
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3.2三维仿真测试
CAD在进行三维建模时主要通过数据输入和指令由软件直接勾勒出模型的线型框架后生成实体，由设计师进行渲染形成完整的三维模型。因此CAD三维模型建立后需进行仿真测试来确定模型符合设计师的设计理念、要求，符合机械零件设计标准要求；仿真测试还要帮助设计师确定零件在设计上是否存在技术冲突或其他冲突，有效避免因技术冲突导致机械零件设计失效从而需要制作方打回重新绘制图纸，一方面控制设计成本，另一方面增加设计单位的经济效益。在三维模型通过仿真测试后，可以进行整体描绘和出图，设计师此阶段可根据机械制造所需进行细节数据标注，例如，高度、直径、角度等，在与机械零件制造方进行交接时可选择从多方面进行二维平面视图的出图，也可选择将机械零件的三维模型直接交接给制造方，制造方根据制造所需进行视图角度的选择。
3.3配合CAE软件
CAE（Computer Aided Engineering，计算机辅助工程）是一款在工程设计中使用的计算机辅助工程软件，用以分析工程、产品的力学性能，并进行有效优化。CAE软件是20世纪60年代出现的一款分析软件，如今在机械设计、生产、制造各领域中得到广泛应用，是分析力学、集成数据、优化结构的重要途径，也是CAD软件的重要配合环节。在CAD三维软件建模后，将模型数据、尺寸等相关数据信息传递给CAE软件，CAE软件会根据所得到的实际设计数据和尺寸分析模型的结构强度、刚度、屈曲稳定度、弹塑性等性能，从而对模型进行力学结构方面的优化和调整；CAE软件进行优化调整后，需要经过CAD的生成技术来实现优化后模型输出，明确呈现模型上应力、压力等分布图。经过力学分析和三维仿真模拟后投入生产，可以有效提高机械设计的质量和效率，降低零件在实际生产中的损耗程度，为提高机械整体质量和使用寿命做出巨大贡献。
3.4工程分析与结构优化
机械工程设计的过程中，机械产品的力学性能分析和结构优化等方面是比较重要的环节，能够有效提高产品的可靠性。在现代设计方法不断完善的过程中，要求CAD技术对自身的工程分析和结构优化功能等方面加以拓展，有效满足机械工程设计应用的需求。通过CAD技术构建产品模型，在工程分析完成之后，需要根据其完成的结构，针对性地优化机械产品的结构。
4 提高CAD技术在机械工程设计中应用策略
4.1开展岗位培训
从机械工程行业角度来看，机械CAD软件是机械制图的发展思路及技术支持，客观上要求企业职工以熟练掌握机械CAD软件操作技巧为前提条件，为推动机械制造行业长远发展作出自身贡献。由于机械CAD软件操作技巧掌握无法一蹴而就，客观上要求企业积极组织岗位培训，帮助制图人员熟练掌握机械制图技巧积累大量机械CAD软件应用知识。同时，从根源上认识到机械CAD软件应用的必要性，加大对于机械CAD软件学习活动的重视程度，创造良好的学习氛围。此外，引进奖惩机制，针对短时间内熟练掌握机械CAD软件操作技巧的职工予以一定物质奖励及精神奖励，调动职工工作热情及积极性。
4.2协调结合模式
从机械工程角度来看，机械制图是机械工程制造不可缺少的主要环节。因此在实际应用的过程中，设计技术人员要不断提升自身专业素养及综合素质水平，熟练掌握机械制图的工作方法及工作技巧，完成设计思想向机械设计图纸转化，便于设计者与他人交流，进一步加快机械产品推广产出，确保机械制造作业有序开展。同时，机械CAD基本实现机械制图引入计算机机制，不仅大大提高设计工作人员机械制图的工作效率，更能减少机械制图的错误。机械CAD软件作为最为专业的机械绘图工具，是保证机械绘图质量的技术工具。为了主动跟上机械制造产业发展进程，设计技术人员应持续革新机械制图的设计理念，积累机械CAD软件操作经验。
结束语
综上所述，CAD技术的使用改变了机械工程设计的不足，为其注入新的元素，在机械工程设计中有着重要意义。CAD技术随着计算机技术的发展也在不断优化，在设计中能够展现出更多新型的创意，提高设计质量与效率。
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论文作者:周雁红
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第36期
论文发表时间:2019/4/24
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