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CAD技术在机械设计中的应用

2020-11-14 195 上传者：管理员

摘要：主要分析了机械设计中CAD技术的运用现状，重点介绍了CAD技术可以高效的解决机械设计中一些复杂性的问题并且可以提高资源的利用率，同时CAD技术在零件方面还有着设计便捷、装配直观等的优势，而在机械设计中采用CAD技术也能够缩短机械设计的时间、提升科技含量等。通过对CAD技术的研究，可以推动机械设计方面的进一步发展。

关键词：
CAD技术
应用
机械设计
装配
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随着科技的不断发展，机械制造业迎来了全方面的发展。从传统的人工设计、手工制作到后来的机械制造、机械设计。科学技术被不断地运用在了机械制造行业之中。随着CAD技术的出现，这一行业又迎来了全新的发展和变革。作为一种新型的技术，CAD技术能够大幅度地提高机械设计水平，同时设计出的机械能够更加的符合时代的需求。在机械设计中运用CAD技术能够推动机械设计不断发展。

1、简述CAD技术

1.1概念

CAD技术全称为ComputerAidedDesign，即计算机辅助设计，具体指利用计算机及其图形设备帮助设计人员进行设计工作。CAD技术在进行工作的时候主要是利用其自身的图形处理以及数值计算能力来帮助设计人员进行程序或者产品的相关设计。作为工程领域中的一项杰出成就，CAD技术自出现以来便被应用到相关工程设计中的各个领域之中。不难看出，CAD技术的出现和应用给工程设计方法和生产模式都带了全新的变化，同时也相对应地产生了巨大的收益。现阶段中，CAD技术的发展方向有计算机辅助概念设计、计算机支持的协同设计、海量信息存储、管理及检索、设计法研究及其相关问题、支持创新设计等。随着科学技术的不断进步，CAD技术也进入了新的发展阶段。

1.2CAD技术在机械设计中的运用现状

在人们的普遍认知中，机械的种类多且复杂。虽然都是属于机械的范畴之类，但是不同的机械类型在设计方面也有着不同的要求。一般情况下，在设计机械设备的时候，需要满足功能、经济性以及工艺等各方面的要求，甚至还有着一系列的特殊要求等。这些繁琐的要求对于设计人员来说是一个不小的挑战。而随着CAD技术的出现以及在机械设计方面的大范围应用，机械设计变得更加便利。

2、机械设计中CAD技术的优势和具体运用

2.1优势

CAD技术在具体的运用中有着独特的优势。一，零件设计便捷。在传统的机械设计中，零件的设计需要按照相应的模板以及对机械整体的把握来进行设计，在设计的时候很容易出现各种细微的误差。但由于人工设计的局限性，无法很好地使得零件彼此之间相互贴合。而CAD技术在运用的时候是根据相邻零件的位置和不同零件的具体形状设计新的零件，这种设计方法在开始便满足了零件设计的要求，装配上面也十分的贴切。同时在设计完成之后，还可以通过CAD来进行相关的演示，以此来检验零件的可行性，对于演示过程中出现的问题也可以及时的解决。二，零件装配直视。传统的机械设计中，机械零件的组装效果只有将全部的零件设计完成并且组装运行之后才可以看见，而这种演示方法如果零件出现了问题不能够及时解决。但CAD技术可以满足零件装配的直视效果，可以通过计算机的动画演示来观看零件组装模型的运行，根据演示效果来对零件进行进一步的更改等。三，缩短机械设计的制造时间。CAD技术的运用可以帮助机械设计的相关人员在同样的零件设计之上减少近三分之一的时间，高科技的运用提升了设计和生产的效率。传统的设计中，一个零件的设计完成便意味着结束，而CAD技术能够继承信息，这就意味着在设计每一个机械的时候，可以调动计算机中相关零件信息的储存找寻合适的零件，进而在设计中只需要设计一部分的零件而非全部的零件。在对机械设备进行构造上面也更加的轻松。四，有效提升科技含量。CAD技术采用了当前阶段中最为先进的信息技术，同时也利用了CAD、CIMS组织生产，以此来推动机械设备生产的进一步发展。

2.2具体运用

机械设备的具体运用总共分为零件与装配图的生产，模具集成制造，CAE软件的运用以及多维几何绘图技术的运用等四个方面的内容。对传统设计手段的更新，完善传统机械设计中存在的缺点和不足，CAD技术在具体运用的过程中推动着机械设计的进一步发展。

首先，零件与装配图的生成。一方面是零件建模。在零件建模的过程中，CAD技术主要采取的是线框模型、表面模型和实体模型三种方式实现建模的完成。例如，运用CAD技术进行实体模块造型的时候，涉及到的体系有圆柱体、圆锥体、环状体、球体、立方体及楔形体等六种基本体系。而在构建简单结构零件的时候，通过将一整个零件进行结构分析，使其成为多个基本体，以基本体为基础，利用布尔运算来完成最终零件实体模型的构建；复杂的零件在构建的时候因为无法将其轻易地分解为基本体，便需要采用二维几何元素来完成对零件中截面轮廓的定义，之后通过旋转与伸拉等方式在三维实体造型中获取基本体，再借助布尔运算，取得实体造型。另一方面，生产装配图。基础的零件实体构造完成之后，便可以根据机械运动来分析零件实体的构成过程，机器在运动的过程中会找寻到一个特定的位置，在特定的位置中同零件的具体坐标一起实现装配。完成装配之后，CAD技术中三维软件的运用便可以通过生产装配图来进行相关的编辑。

其次，模具集成制造。当前阶段是科技与经济高速发展的时期，传统的机械制造行业在生产方面也发生了翻天覆地的变化。传统的设计模式中融入了新时代的信息化元素，推动着设计模式的大幅度改变。一般情况下，CAD技术作为一个整体技术，也分为不同的模块。如曲面造型、图形编辑、三维绘图、仿真模仿等。通过不同模块的构建便可以实现模具的集成制造。

另外，运用CAE软件。CAE软件是工程设计中的计算机辅助工程。该软件存在着强度评价、寿命评估、动力学以及结构优化设计等多种功能，这一系列的功能可以帮助处理设计零件的造型以及零件所需的刚度、动态特性和强度等诸多方面的内容。

最后，多维几何绘图技术。采用CAD技术来进行机械的设计，其中最为重要的便是数据和图形的处理。在整体的机械设计之中，计算机的工作量逐渐地提升至整体工作量的80%，因此在具体的工作中，绘图便成为了零件设计中最为基础也是最为重要的部分。绘图方面，一般情况下采取的是交叉绘图，即通过绘制不同的图形，随后根据具体的情况来进行编辑。通过计算机软件来实现图纸信息的获取以及分析相关的图形，是机械设计中最为重要的部分。

3、CAD技术的发展

表1CAD技术发展

在机械设计中，CAD技术作为一种逐渐被广泛运用的技术，在不断的实践之中也在不断发展，具体如表1所示。

4、小结

综上所述，CAD技术作为一种新型的技术，在机械设计中已经被开始广泛的应用。机械设计的相关工作人员需要不断地紧跟时代潮流，学习不同的新型技术。在机械设计中运用CAD技术，能够解决传统设计中的一系列问题，进而推动机械设计行业的进一步发展。

参考文献：

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