CAD技術在機械工程設計中的發展與運用
CAD技術在機械工程設計中的發展與運用
1 CAD技術在機械工程設計中的發展
CAD技術在不斷更新與進步的計算機技術的推動下逐漸豐富內容、擴展并增強各項功能。在廣泛的機械工程領域，CAD軟件有數量可觀的用戶群體。由于用戶們的要求和CAD技術本身發展的需要，CAD技術必須朝著標準化、智能化、集成化、虛擬化發展以順應時代要求。
1.1 CAD技術的標準化
AutoCAD、Pro/Engineer、UG、Catia、inventor、solidworks等CAD應用軟件吸引了大量的客戶。但是這些軟件的數據模型大多是和其他同類型軟件不兼容的，大大的阻礙了行業內部的技術交流。因此，CAD技術的數據模型和交換資源所用格式的標準化之路刻不容緩，這也是機械設計行業的發展前提。當然，現在CAD技術標準化程度還有待加深，但經過行業人員的不懈努力，設計員利用不同軟件進行交流指日可待。
1.2 CAD技術的智能化
好比編程方法的進步，CAD技術的智能化無疑促進了機械工程設計的進步，將機械工程設計從傳統設計中解脫出來。為發散設計人員的思維，在產品模型設計中采用參數設計和特征造型的方式，不必過多的拘泥于其內在聯系。甚至在一些3DCAD軟件中，用戶能夠直觀的觀察自己的設計成品，這樣更有利于發展用戶的創造性思維，同時可以及時發現自身作品的不足。
1.3 CAD技術的集成化
由于現代設計方式和數控加工技術的飛躍性發展，傳統的計算機輔助設計已跟不上信息化時代不斷前進的步伐。市場需求迫切要求CAD技術與工藝分析設計、工程分析和產品制造之間有一個良好的技術接口，這就是常說的CAD/CAM/CAPP/CAE四者集成。這些集成功能少數的CAD設計軟件已具備。設計人員能夠直接導入運用CAD技術設計的模型分析結構力學性能，并且結合數控機床進行分析和設計，然后制造生產。CAD技術的集成化充分利用現代計算機的快速準確運算功能，拋棄以往繁瑣的分析運算過程，縮短設計周期，提高工作效率。
1.4 CAD技術的虛擬化
CAD技術已運用到新型技術，如虛擬現實技術，并且以后會應用得更加廣泛深入。簡單概括虛擬現實技術就是建筑設計人員在虛擬環境下創造新產品，并且通過模擬操作來檢驗產品的質量、結構、舒適度等。虛擬現實技術使得不再要對產品原型進行監測評估而是對虛擬模型測試并優化。在機械工程施工之前，通過虛擬現實發現并解決一系列問題，避免不必要的浪費，降低工程建設成本。正因為這種種優點，虛擬化成為CAD技術的發展新方向。
1.5 CAD技術的.網絡化
隨著近年來電子商務和Internet技術的快速發展，CAD技術的網絡化變得尤為重要。
①采用互聯網的CAD產品傳輸二維圖紙時更加高效簡捷，能夠很好的達到企業的要求。
②可以隨時隨地通過互聯網友好交流企業的動態三維模型。這樣的網絡協作模式可以節約企業成本，提升產品研發速度，保證產品質量。
2 CAD技術在機械工程設計中的應用
機械工程中應用CAD技術的優點有許多，如：更加符合設計人員的思維，切合設計人員設計意識、零件裝備直觀方便的呈現在設計人員眼中、機械工程設計周期大大縮短、機械產品質量有所提高等。所以說，CAD技術在機械工程設計中的應用是必要的。
CAD技術的應用主要表現為：計算機輔助建模、計算機輔助繪圖、結構優化和工程分析。
2.1 計算機輔助建模
CAD技術的重要設計內容是計算機輔助建模，同時，機械工程設計的核心設計部分也是計算機輔助建模。通過使用三維CAD軟件創建模型，便會出現設計人員所想設計的產品的立體模型，更神奇的是為達到逼真效果，模型的尺寸與實物無異，只是在電腦上以一定的比例呈現出來。采用參數設計和特征造型的手段，設計人員能夠得到在虛擬的計算機環境下的產品模型直觀設計。
傳統的設計時期設計人員只能憑借自身的想象構建出想要的產品模型，但是由于沒有事先精確預估缺乏實際可行性，不可避免的會出現一些差錯，造成設計效率和質量低下以及資源的浪費。三維CAD軟件的建模功能很好的解決了這一問題，設計人員只要把已建立的模型裝配在一起就能很快的發現其不合理之處并進行改正。這樣既能夠提高設計質量和效率，還能保證工程實際可行性。
2.2 計算機輔助繪圖
計算機工程設計中繪圖至關重要，CAD技術在機械工程設計中的最基本的功能、最早的應用就是計算機輔助繪圖。傳統的繪圖制作需要設計人員手工完成，不僅降低工作效率，繪圖效果質量差、不美觀、不準確，甚至由于長時間的工作導致設計人員的疲勞。而使用CAD軟件制圖不僅可充分利用繪圖工具、命令以及圖形庫畫出高質量的清晰工程圖，而且可以打印出來保存，一目了然。CAD繪圖大大地提高了機械工程繪圖的質量和效率。
2.3 結構優化和工程分析
對產品進行優化設計必須對其進行結構優化和力學性能分析，然而動力性能分析和有限元分析的等現代機械工程設計方式發展，推動CAD技術在結構優化和工程分析功能上擴展。當前許多CAD軟件已經推出與ANSYS等有限元分析軟件的接口。用戶將產品模型（由CAD技術建立的）直接導入有限元分析軟件，在已定的負載下對產品模型進行工程分析，根據工程分析優化產品結構。在復雜的機械設計中這樣的分析方法有許多優勢。
3 結 語
CAD技術的發展給機械工程設計注入了新鮮的活力和血液，成功掀起機械工程設計領域新高潮，設計創意的爆發和設計周期的減短，加上設計質量的加強使得機械工業進入發展新紀元。隨著計算機技術的迅猛發展，CAD技術得到完善優化，很顯然其在機械工程領域的應用也會更加廣泛更加深入。
當前，我國的CAD技術相較于以前有很大的進步，但是和國外先進技術相比還有很大差距。這就需要我國加大對CAD技術的開發與研究力度，加固我國機械工業基礎，促使我國機械工業行業挺進先進行列。
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