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CAD技術在機械工程設計中的發(fā)展與運用
CAD技術在機械工程設計中的發(fā)展與運用
1 CAD技術在機械工程設計中的發(fā)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(shù)量可觀的用戶群體。由于用戶們的要求和CAD技術本身發(fā)展的需要，CAD技術必須朝著標準化、智能化、集成化、虛擬化發(fā)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(shù)據(jù)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(yè)內部的技術交流。因此，CAD技術的數(shù)據(jù)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(yè)的發(fā)展前提。當然，現(xiàn)在CAD技術標準化程度還有待加深，但經過行業(yè)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(tǒng)設計中解脫出來。為發(fā)散設計人員的思維，在產品模型設計中采用參數(shù)設計和特征造型的方式，不必過多的拘泥于其內在聯(lián)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(fā)展用戶的創(chuàng)造性思維，同時可以及時發(fā)現(xiàn)自身作品的不足。
1.3 CAD技術的集成化
由于現(xiàn)代設計方式和數(shù)控加工技術的飛躍性發(fā)展，傳統(tǒng)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(shù)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(shù)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(xiàn)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(xiàn)實技術，并且以后會應用得更加廣泛深入。簡單概括虛擬現(xiàn)實技術就是建筑設計人員在虛擬環(huán)境下創(chuàng)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(xiàn)實技術使得不再要對產品原型進行監(jiān)測評估而是對虛擬模型測試并優(yōu)化。在機械工程施工之前，通過虛擬現(xiàn)實發(fā)現(xiàn)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(yōu)點，虛擬化成為CAD技術的發(fā)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(fā)展，CAD技術的網絡化變得尤為重要。
①采用互聯(lián)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(yè)的要求。
②可以隨時隨地通過互聯(lián)網友好交流企業(yè)的動態(tài)三維模型。這樣的網絡協(xié)作模式可以節(jié)約企業(yè)成本，提升產品研發(fā)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(yōu)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(xiàn)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(xiàn)為：計算機輔助建模、計算機輔助繪圖、結構優(yōu)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(chuàng)建模型，便會出現(xiàn)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(xiàn)出來。采用參數(shù)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(huán)境下的產品模型直觀設計。
傳統(tǒng)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(xiàn)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(fā)現(xiàn)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(tǒng)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(yōu)化和工程分析
對產品進行優(yōu)化設計必須對其進行結構優(yōu)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(xiàn)代機械工程設計方式發(fā)展，推動CAD技術在結構優(yōu)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(jù)工程分析優(yōu)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(yōu)勢。
3 結 語
CAD技術的發(fā)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(chuàng)意的爆發(fā)和設計周期的減短，加上設計質量的加強使得機械工業(yè)進入發(fā)展新紀元。隨著計算機技術的迅猛發(fā)展，CAD技術得到完善優(yōu)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(fā)與研究力度，加固我國機械工業(yè)基礎，促使我國機械工業(yè)行業(yè)挺進先進行列。
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