CAD在机械设计中的应用研究

    谢岷

    摘 要：随着企业科学化的发展，CAD技术被广泛应用于各生产企业，突破传统机械设计手绘草图以及资料不易保存的难题，为机械设计领域掀起新的浪潮。CAD技术在机械设计中的应用，改善了企业信息资源、设计重复、产品研发周期等诸多问题，提高了企业的经济效益，成为机械设计研发不可替代的辅助性工具。本文主要从CAD的功能、优缺点以及在实际生产中的应用来阐述CAD技术在机械设计中的重要性。

    关键词：机械设计 CAD技术 基本功能

    CAD技术以作图方便、快捷、易储存、编辑简单等优点取缔了传统设计人员手绘草图，然后草图改为工作图这一繁琐过程。使机械设计人员通过计算机直接在CAD软件中作图，并对设计内容进行修改、制图、局部放大缩小、旋转、平移、复制等图形数据的整理，方便设计人员对设计图纸的保存、计算以及对设计产品适用性进行模拟。[1]

    一、CAD技术简介

    1.CAD概况

    CAD是一种计算机辅助设计（英文名称Computer Aided Design简称CAD），是指通过计算机制图软件的图形编辑功能以及设计计算功能帮助工作人员进行设计研发产品。因此被广泛应用在设计的各个领域，比如在电子、机械、化工、航天、建筑、汽车制造等行业。通过协同设计、虚拟设计、快捷设计、周期设计、智能设计等设计方法来引领现代产品的设计方向。伴随科学技术的发展，人们对CAD系统的性能要求逐步提高，使CAD技术由原来简单制图到现在智能化、协同化、集成化CAD，极大程度满足工作人员的设计需求，节约时间提高了工作效率。在企业发展中CAD技术改善了设计方案、研发效率、设计周期以及增强了设计产品适用性。可以预见CAD技术在不久的将来，不论是功能方面还是操作方面都会有质的飞跃。[2]

    2.CAD功能

    CAD的基本功能包括：平面绘图及辅助工具、图形编辑、标注尺寸及文字、图层管理、三维绘图及动画演示、数据保存及格式交换、互联网作用等，比如辅助工具中的正交功能可以快速绘制出水平、垂直直线。[3]

    二、CAD技術的特点

    1.提高效率

    CAD制图软件可以将复杂的图形直观体现出来，并利用布尔运算的相交、联合、相减的逻辑运算使基本造型重新组成新的图形，来实现制图计算简单化。在制图中自行生成的相贯线以及截交线，可以减少工作人员的制图时间，从而提升工作效率。并且在企业产品更新换代的时候，可在原有设计基础上，直接进行相应的修改便可完成一个新的设计产品，减少设计人员的工作强度。[4]

    2.人性化的思维

    在机械设计时首先要构思整个设计，其次将构思表示出来，最后对整体图形进行编辑。由于设计师构思产品结构是三维立体的，因此通过CAD技术直接表示出的真实三维立体图形是最完美的表达方法。CAD中三维动画不仅描述产品空间结构、位置、尺寸大小、形状等几何特征，同时也可以标示出设计产品各部分的颜色、体积、纹理、扭矩等物理信息，从而充分展示设计师的整体构思。这使得设计师专注于产品研发本身，而不是把时间浪费在表示图形上，有利于设计思维连续性。

    3.设计方便及模拟装配过程

    利用CAD技术三维动画的演示，成功地解决了装配环境下或根据相邻零部件的形状来设计产品新零件的难题。还可以使新零件与机构进行模拟组装来检验新零件的适用性和精准度。避免单独研发零件产生错误造成的装配失败。通过CAD软件中资源查找器功能记录整个装备过程路径以及各个零部件之间的顺序，模拟装配过程，并直观看到内部的组装，如有不匹配零件，查找器给出提示，可及时对其修改，保证设计出的产品具有较高可靠性。

    三、关于CAD技术应用

    1.二维绘图

    传统机械设计中，设计师是通过手工绘制草图，不仅耗时长且存在相应的误差，大大降低工作效率。而利用CAD制图软件，操作简单，尺寸、形状标示清晰，而且设计产品精确度高。对于制图用到特殊表示的符号时，我们也可以通过CAD软件，将我们可用到的符号储存在系统中，供我们随时调取使用，使得设计更方便。

    2.三维效果演示

    在机械设计中，绘图占整个设计过程的70%左右，使得设计师对CAD绘图功能的要求也越来越高。CAD三维效果的出现，减少了设计周期，将复杂的装配过程以及内部零件的几何结构，通过三维几何体来构建这些装备过程，在三维效果模拟时检查各个部位是否协调。同时对内部零件进行着色及隐藏处理，随时查看各零件形状。降低设计思维的难度，提高精准度。[5]

    结语

    CAD技术的发展，使设计师的一些复杂设计工作被随之取代，缩短了设计周期。但机械设计质量的提高，不仅需要CAD技术在功能上的突破，还需要设计师利用好CAD绘图的同时，不断更新自己完善自己。本文通过简述CAD功能、特点及应用，来阐述CAD技术对机械设计发展的影响。只有设计出质量更高技术更强的产品，才能在激烈的竞争环境中生存。

参考文献

    [1]葛昊，邢更力，刘辉.CAD在机械工程设计中的应用分析[J].现代制造技术与装备，2016（12）：127-129.

    [2]徐政瑞，田崇军.CAD在机械设计中的应用研究[J].黑龙江科技信息，2017（05）：17.

    [3]沈丽.试论机械设计中三维CAD技术的应用[J].科技展望，2016，26（12）：156.

    [4]李雪金.CAD在机械设计中的应用探究[J].中国新技术新产品，2010（16）：119.

    [5]许磊，谢有浩，李志刚.CAD在机械设计中的应用研究[J].企业技术开发，2013，32（25）：60-61+89.