CAD技术在机械设计中的运用

CAD技术在机械设计中的运用
摘要：在我国经济飞速发展的今天，科学技术也在不断的提高。

就目前CAD技
术而言，其得到质的飞跃，与此同时，在机械设计中得到重视。

CAD技术在一定
程度上将会对整个制造业产生一定的影响。

中国经济的不断发展，对CAD技术提
出了更高的要求，因此只有减小我国与发达国家CAD技术研究和应用之间的距离，才能在一定程度上提升我国国际市场的竞争力。

关键词：CAD技术；机械设计；运用
引言
我国在迈向制造业强国的道路上，必然要发展机械设计与制造行业。

CAD技
术是机械设计中必用工具，它将设计人员从繁琐缓慢的手工绘图中解放出来，使
设计人员工作效率更高。

CAD技术针对不同层级的人员有不同层级的应用模块可学。

其工具性强，适用于各不同行业，且优势突出，在大量行业中应用广泛。

CAD对行业的发展能起到强力作用，甚至可以提高行业的经济效应。

1CAD技术概述
CAD，是英文Computer Aided Design的缩写，意思是计算机辅助设计。

CAD
技术诞生于20世纪60年代，发展到今天，其已走进各行各业、千家万户，实现
了突飞猛进的发展。

从单一的平面设计到目前的智能化、集成化发展，其功能涵
盖机械设计、房屋建筑、土木工程、工业设计、市政园林、艺术设计等多个行业，并具有计算分析、信息存储、图形绘制设计、实物造型模拟、文件编辑等功能。

在机械设计中，设计者可利用CAD技术对整个机械产品的设计进行控制分析、不
断修改，并最终得到满意的机械产品图纸。

2CAD技术在机械设计中的优势
2.1促进变量化与参数化设计的顺利进行
在机械产品的设计过程中，往往需要进行多次的调试和修改，这就需要对产
品进行重新绘制，而且只用固定的尺寸来定义几何元素，还会阻碍设计工作的顺
利进行，严重浪费了设计时间。

通过将三维CAD技术引入到机械产品的设计工作中，同时还可以装配某些参数化设计，当机械中的某一个零件发生变化后，就能
根据其他零件的尺寸大小进行有针对性的调整，进而能够在一定程度上降低设计
人员修改的工作量，以促进机械设计效率的不断提高。

2.2设计工程中的产品分析
在机械产品设计中，CAD技术不仅仅局限于人工设计时的图样设计，其还可
以进行产品的进一步分析。

传统机械设计中，需要首先完成产品的手工设计，再
进行试制、组装、试用分析，并根据分析结果反复修改设计方案直至达到使用要求。

而如果利用CAD技术，则可以通过电脑直接对产品进行虚拟组装与使用分析，进而根据模拟分析结果对产品设计方案进行性能和结构设计优化，直至符合使用
要求。

设计过程中的产品分析，主要是通过CAD技术进行机械产品零部件的体积、重量等计算，如结构形体的优化修改、性能设计分析、有限元受力分析等，这些
都是传统设计过程中图纸阶段所不能完成的。

特别是CAD技术的有限元分析，其
可以将设计产品输入到有限元软件中进行形状优化分析、受力变形分析、振动分
析等，且可以根据分析反馈结果，对设计进行必要的修改和计算，直到达到要求
为止。

2.3提高设计效率并缩短设计周期
CAD技术能够改善机械设计的工作方式，将手工作业替换成机械作业，减轻
设计师的工作压力，提升工作效率。

曾经的人工手绘建立在人脑空间想象能力的
基础上，难度高，需要考虑结构反复核实修改，操作繁琐，容易因小错变得难以
挽回。

在这个过程中会浪费大量时间和人力资源。

CAD软件只要输入数据就能生
成机械设计图。

CAD保证数据准确无误的同时，能够修改相关数据并保留，对重
要设计能强调显示，方便查看和修改。

CAD软件可以保存历史数据样本，允许设
计师调动并重复利用，需要重新设计与制造的仅部分零部件，将设计效率提升3
倍以上。

据调查显示，当今机械设计所需时间仅过往的百分之六十。

2.4提升装配设计的精度及可视度
首先，CAD设计在装配设计过程中，可以采用单独设计零件的方式，再进行
装配修改；也可以在装配环境中对新零件进行直接绘制，或者在装配环境下对零
件的装配位置及形状设计进行修改；还可以直接把几个零件设计成一个整体，再
进行零件分割。

可见，通过CAD技术，设计师既能按照设计思路进行方便快捷的
操作，又能确保零件之间的精确配合。

其次，在装配过程中，相应CAD软件的路
径管理器还可以记录各零件间的装配关系，即如果装配有错误，或者有干涉现象，装配路径管理器可以在装配过程中表现出来，为设计师提供修改参考。

最后，CAD软件还具有隐藏零件的功能，其可以隐藏部分零件，以便于观察装配体的内
部构造，提升装配结构的可视度。

3CAD软件及其在机械设计中的具体应用
3.1二维制图的应用
二维制图是CAD软件最基础的功能，设计者可以通过二维制图软件AutoCAD
直接制图，绘制出零件的三视图，还可以通过三维CAD软件进行三维造型，再利
用出图功能按标准绘制出三视图，再进行修改。

出图后，可以到AutoCAD软件中
进行后期修改，也可以在原软件中直接完成二维图。

3.2工程分析
CAD软件可以进行动力学分析以及有限元分析等多种功能，如设计机构时可
以进行机构方针运动模拟，设计注塑模时可对实体模型进行模流分析等，这些分
析都是为了保证设计可以达到使用要求。

由此可见，通过CAD工程分析，可以大
大缩短设计周期。

3.3零件实体建模以及装配图的生成
1）零件实体建模。

在CAD软件中常用的建模方式主要有表面模型、线框模
型以及实体模型3种方式，同时，还提供了一系列的基本体系。

设计人员通过借
助CAD软件所提供的系统结构，能够对结构简单的零件进行相应的分析，进而将
其拆分为若干个基本体，随后再对这些基本体展开实体造型，并开展差、交等方
面的布尔运算，最终能够得到最优的机械产品设计模型。

2）装配图的生成。

当
完成机械产品的建模以后，在机械运动到指定的位置后获取其相应的运动资料，
然后以各个零件的坐标作为基础，进行机械产品的装配工作，并对三维CAD软件
中的三维编辑功能展开合理利用，最终实现装配图的实体生成。

3.4模具的集成制造
模具集成制造是CAD的重要应用。

模具CAD指用CAD进行模具设计。

借助CAD，机械设计与制造人员能够系统全面地进行模具集成制造。

尤其是激光快速
成型技术，为设计师给予了许多便利。

倘若与其他技术融合，就能对学科总体造
成极其正面的影响。

如今科学技术发达，模具CAD/CAM激光快速成型技术已被
广泛利用。

CAD使模具的设计质量不断提高，从而维持机械设计水平向上的发展
趋势。

结语
借着当前社会经济尤其是工业经济高速发展的春风，我国机械设计及制造业
业获得了长足的发展，而且极大的推动了我国工业经济的发展和演化，而CAD技
术在机械设计等领域的应用，可以大大提升机械设计及制造业的运行效率，提高
机械产品的质量。

因此，作为机械设计行业的从业人员，应该对CAD技术及其应
用于机械设计中所带来的优势有充分的认识，真正将CAD技术合理、完善地应用
于机械设计中。

参考文献：
[1]徐江华，喻欣，陈裕林.三维CAD技术在机械设计中的应用[J].南方农机，2018，49（16）：53.
[2]马广勇，王丛丛.三维CAD技术在机械设计中的应用方法[J].内燃机与配件，2017（18）：40-41.
[3]周名付.数控技术在机械加工制造中的应用探究[J].山东工业技术，2018（16）：36.
[4]吕甜甜.基于数控技术的机械设计制造及其自动化专业应用型人才培养探究[J].读与写（教育教学刊），2013，10（9）：245.。