探究CAD技术在机械设计制造中的应用

探究CAD技术在机械设计制造中的应用
发布时间：2021-11-16T10:15:27.967Z 来源：《时代建筑》2021年21期7月下作者：李天阳[导读] 本文基于CAD技术及其特点分析，在探讨机械设计制造中该技术应用的前提下，分析了未来的发展趋势。

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摘要：本文基于CAD技术及其特点分析，在探讨机械设计制造中该技术应用的前提下，分析了未来的发展趋势。

关键词：CAD技术；机械设计制造；应用
1、CAD技术
产品的设计是产品生产制造的原有，其质量和性能的高低，受机械设计水平的影响，机械产品更是如此，其对强度、结构要求更高[2]。

在此种情况下，应该选择更加合理的机械设计手段，以提升设计过程中的质量和仿真计算分析水平。

在实际过程中，应将常规设计经验和先进的设计技术相融合，以保证机械产品的制造产能和质量。

随着计算机技术和数字化设计技术的发展，计算机辅助制造技术因可实现基于计算机的形状编辑，其设计优势十分明显。

通过借助CAD软件，实现设计师根据客户的实际需求，对机械设计结果进行虚拟展示，
模拟设计样机等，对实际过程中可能发生的受力问题和强度问题提前验证，根据验证结果进行适当调整以保证其设计的合理性，因此CAD 技术对于产品制造的意义重大。

2、CAD技术的特点
（1）通过辅助设计，提升设计质量
计算机辅助设计分二维设计和三位设计，随着3D技术的发展，如今CAD设计大多采用三维设计。

在具体设计过程中，设计人员一般会依据自己的设计知识构思出大概的设计思路，通过CAD技术可以清晰地将设计师的设计思路利用二维或者三维技术充分展示出来。

如图1所示，为某型号传动设备关键零部件，设计人员可通过CAD将其外观形貌及尺寸表达出来，通过三维标注的形式直观的呈现给生产现场一线加工人员。

此项技术节省了产品设计的周期，降低了机械设计的技术难度，同时还可提高设计人员的思维水平。

设计的本质是指导生产现场生产制造，近年来尽管CAD技术发展迅速，但如何实现三维图形和生产现场的深度融合，彻底实现三维图纸的下现场是未来急需要解决的问题。

生产现场硬件设备的配备、三维图纸的标注，统一标注标准的建立等都是三维工程化应用的关键问题。

若如法解决以上问题，设计人员尽管实现了三维设计，但仍然需要投入大量的时间进行二维图纸的设计，以满足生产现场对于二维图纸的需求，在设计成本上没有起到降低作用，反而会额外增加设计成本。

若以上问题得不到解决，三维设计只能是纸上谈兵，并无法实现其工程化。

（2）通过快速变更，提升设计效率
工程变更在实际生产制造过程中是不可避免的，但应该最大限度降低生产制造阶段的工程变更。

工程变更的源头大多来自产品的设计变更，由于项目执行周期的要求，在设计之初对设计人员的设计周期要求短，一旦发生设计变更，设计人员的数据修改效率决定了产品设计的周期长短。

通过使用CAD技术可以快速实现基于可编辑视窗的产品设计变更，将零件快速修改，使得设计人员便捷高效地完成修改工作。

以高铁关键轮对零部件为例，其结构基本类似但由于不同客户对于时速、安全运营里程的要求不同，需要对其进行个性化配置，以满足客户需求，例如增加传感器和检测设备的安装等。

对于以上设计变更，设计人员在设计变更过程中可以借助CAD软件加以实现。

随着设计技术的不断升级换代，计算机辅助技术应用的越来越广泛，两化融合的理念日益升入生产制造一线。

通过数控加工和产品CAD技术的相互融合，可以将CAD技术的优越性发挥得淋漓尽致，一方面可以帮助设计人员更加快速便捷的实现加工特征的获取，另一方面也可以实现设计过程中的快速变更以及完善修改，以保证设计的产品质量。

3、CAD在机械设计中的应用优点
3.1缩减设计时间
在以往的机械设计与制造中，机械工程未加入CAD技术，专业设计人员没有电脑设计模板，仅凭借自身的想象力动手绘画的图纸，最后进行施工。

在这种方式下，往往容易出现设计时间长、设计偏差、资源消耗大等现象，给企业带来一些不必要的损失。

而加入了CAD技术可以在时间方面有所节省，有更大的时间和空间留以检验审核设计的点，并且CAD技术有保存和无限修改的功能，不会导致类似图纸下修改后的混淆、产生偏差的现象。

此外这一技术各个系统间可以相互联系，具有整体性的功能，有利于及时发现局部的问题，提高设计的准确性，使设计可以尽其所用。

3.2提高机械产品的制造质量
机械产品的制作质量很大程度上取决于机械的设计，机械设计合理，可以导致后期施工更加容易，设计是制造的先决条件。

而且三维CAD的设计更将机械设计优势发挥的淋漓尽致，三维CAD技术在二维CAD技术的基础上具有准确性更高、运行速度更快的特点，不仅有上文提到及时保存修正的功能，而且其三维立体模式还可以检验零部件的设计问题。

运用其自身优秀的设计方法，并且综合应用其设计功能，不断优化设计，使机械产品的制造质量不断提升。

3.3加快产品设计进度与生产进度
在三维立体设计的基础上，CAD技术可以更快速地生成机械设计图。

而用三维立体设计生成设计图的这一时间是较之前人工设计时间成本的无数倍，避免了人工设计动手操作的复杂性，和难以联系整体进行设计的难操作性，且单一的设计方法常会出现失误而不易改正，设计难度明显且误差较大。

这一技术的添加使设计即刻成图，并且图像能清晰呈现，问题更易觉察，切实的提升了产品设计和生产的速度，为机械制造行业带来了巨大的效益。

3.4方便零部件与整体的修改
至今，CAD技术仍处在一个高度发展的状态，提高了机械设计的准确率，这一大部分归功于技术的不断发展，由最初的二维设计发展成为三维设计，在机械设计与制造中取得了更大的效益。

如今的CAD技术，在保留设计模型的同时可以快速的生成三维立体模型，这一模型可以更直观全面地展现产品结构，并且使各零部件间互相联系，可以使施工者更轻易的发现问题。

整体结构科学性强，施工者也更容易找到问题出现的原因，有利于施工者能准确无误的修改设计，提高设计的科学性，亦有利于施工者自身的不断进步。

4、机械制造应用CAD技术设计发展趋势
4.1规范化
显而易见，CAD技术紧跟时代的脚步、紧扣时代的需求，CAD技术将会进一步发展。

主要表现在CAD软件的数据模型会越来越标准化、CAD资源规范化、以及CAD软件数据交换格式统一化，促使CAD技术的发展方向为产业化及规模化。

比如，CAD软件资源内各种各样的标准符号库，需要进行更加规范的管理。

据调查可知，现阶段各个国家对于CAD资源内标准符号库没有进行统一化管理。

4.2智能化
随着我国的多媒体技术不断发展，CAD软件的发展趋势应该是变得智能化，促使CAD演变为智能化的计算机辅助绘图与设计应用型软件，最大限度地把工程数据概念集成到CAD软件数据库中。

比如，目前我们在使用CAD技术的时候主要是运用到零件模型建立上及过程中面临的问题。

对于零件模型后期的深度剖析以及对零件模型的加工上，都存在一定的难度，不能够稳定开展工作。

据调查可知，现阶段，有关部门及个人针对CAD技术的局限性，在对CAD技术进行深入研究，促使CAD技术在不久的将来演变为智能化CAD软件。

我们应该将人工智能技术、优化技术、计算机辅助绘图技术以及有限元技术进行有机结合，将各种各样的计算机技术巧妙用到设计中，有效提高工作质量以及效率，推动工作的稳定开展，推进我国机械制造业的发展。

5、总结
文章探讨的CAD技术作为先进技术的代表，其在机械设计与制造中的应用给机械设计与制造带来了众多的便益。

在应用CAD技术的同时，需要企业和施工者不断改进优化技术，将技术的优势发挥到最大化。

参考文献
[1]王井玲.CAD在机械设计中的应用及价值研究[J].现代工业经济和信息化,2019,9(8):108-109.
[2]武建伟,苑晓晨,樊建勋.CAD/CAM技术在机械设计与制造中的应用[J].湖北农机化,2019(11):39.
[3]赵娟.三维CAD技术在机械设计中的应用分析[J].内燃机与配件,2019(10):233-234.。