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CAD技術(shù)在機械工程設計中的發(fā)展與運用
CAD技術(shù)在機械工程設計中的發(fā)展與運用
1 CAD技術(shù)在機械工程設計中的發(fā)展
CAD技術(shù)在不斷更新與進(jìn)步的計算機技術(shù)的推動(dòng)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(lǐng)域，CAD軟件有數量可觀(guān)的用戶(hù)群體。由于用戶(hù)們的要求和CAD技術(shù)本身發(fā)展的需要，CAD技術(shù)必須朝著(zhù)標準化、智能化、集成化、虛擬化發(fā)展以順應時(shí)代要求。
1.1 CAD技術(shù)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(hù)。但是這些軟件的數據模型大多是和其他同類(lèi)型軟件不兼容的，大大的阻礙了行業(yè)內部的技術(shù)交流。因此，CAD技術(shù)的數據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，現在CAD技術(shù)標準化程度還有待加深，但經(jīng)過(guò)行業(yè)人員的不懈努力，設計員利用不同軟件進(jìn)行交流指日可待。
1.2 CAD技術(shù)的智能化
好比編程方法的進(jìn)步，CAD技術(shù)的智能化無(wú)疑促進(jìn)了機械工程設計的進(jìn)步，將機械工程設計從傳統設計中解脫出來(lái)。為發(fā)散設計人員的思維，在產(chǎn)品模型設計中采用參數設計和特征造型的方式，不必過(guò)多的拘泥于其內在聯(lián)系。甚至在一些3DCAD軟件中，用戶(hù)能夠直觀(guān)的觀(guān)察自己的設計成品，這樣更有利于發(fā)展用戶(hù)的創(chuàng )造性思維，同時(shí)可以及時(shí)發(fā)現自身作品的不足。
1.3 CAD技術(shù)的集成化
由于現代設計方式和數控加工技術(shù)的飛躍性發(fā)展，傳統的計算機輔助設計已跟不上信息化時(shí)代不斷前進(jìn)的步伐。市場(chǎng)需求迫切要求CAD技術(shù)與工藝分析設計、工程分析和產(chǎn)品制造之間有一個(gè)良好的技術(shù)接口，這就是常說(shuō)的CAD/CAM/CAPP/CAE四者集成。這些集成功能少數的CAD設計軟件已具備。設計人員能夠直接導入運用CAD技術(shù)設計的模型分析結構力學(xué)性能，并且結合數控機床進(jìn)行分析和設計，然后制造生產(chǎn)。CAD技術(shù)的集成化充分利用現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(guò)程，縮短設計周期，提高工作效率。
1.4 CAD技術(shù)的虛擬化
CAD技術(shù)已運用到新型技術(shù)，如虛擬現實(shí)技術(shù)，并且以后會(huì )應用得更加廣泛深入。簡(jiǎn)單概括虛擬現實(shí)技術(shù)就是建筑設計人員在虛擬環(huán)境下創(chuàng )造新產(chǎn)品，并且通過(guò)模擬操作來(lái)檢驗產(chǎn)品的質(zhì)量、結構、舒適度等。虛擬現實(shí)技術(shù)使得不再要對產(chǎn)品原型進(jìn)行監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(guò)虛擬現實(shí)發(fā)現并解決一系列問(wèn)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(diǎn)，虛擬化成為CAD技術(shù)的發(fā)展新方向。
1.5 CAD技術(shù)的.網(wǎng)絡(luò )化
隨著(zhù)近年來(lái)電子商務(wù)和Internet技術(shù)的快速發(fā)展，CAD技術(shù)的網(wǎng)絡(luò )化變得尤為重要。
�、俨捎没ヂ�(lián)網(wǎng)的CAD產(chǎn)品傳輸二維圖紙時(shí)更加高效簡(jiǎn)捷，能夠很好的達到企業(yè)的要求。
�、诳梢噪S時(shí)隨地通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)友好交流企業(yè)的動(dòng)態(tài)三維模型。這樣的網(wǎng)絡(luò )協(xié)作模式可以節約企業(yè)成本，提升產(chǎn)品研發(fā)速度，保證產(chǎn)品質(zhì)量。
2 CAD技術(shù)在機械工程設計中的應用
機械工程中應用CAD技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)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(guān)方便的呈現在設計人員眼中、機械工程設計周期大大縮短、機械產(chǎn)品質(zhì)量有所提高等。所以說(shuō)，CAD技術(shù)在機械工程設計中的應用是必要的。
CAD技術(shù)的應用主要表現為：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(shù)的重要設計內容是計算機輔助建模，同時(shí)，機械工程設計的核心設計部分也是計算機輔助建模。通過(guò)使用三維CAD軟件創(chuàng )建模型，便會(huì )出現設計人員所想設計的產(chǎn)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(shí)物無(wú)異，只是在電腦上以一定的比例呈現出來(lái)。采用參數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(chǎn)品模型直觀(guān)設計。
傳統的設計時(shí)期設計人員只能憑借自身的想象構建出想要的產(chǎn)品模型，但是由于沒(méi)有事先精確預估缺乏實(shí)際可行性，不可避免的會(huì )出現一些差錯，造成設計效率和質(zhì)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(wèn)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)現其不合理之處并進(jìn)行改正。這樣既能夠提高設計質(zhì)量和效率，還能保證工程實(shí)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(guān)重要，CAD技術(shù)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(zhì)量差、不美觀(guān)、不準確，甚至由于長(cháng)時(shí)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(huà)出高質(zhì)量的清晰工程圖，而且可以打印出來(lái)保存，一目了然。CAD繪圖大大地提高了機械工程繪圖的質(zhì)量和效率。
2.3 結構優(yōu)化和工程分析
對產(chǎn)品進(jìn)行優(yōu)化設計必須對其進(jìn)行結構優(yōu)化和力學(xué)性能分析，然而動(dòng)力性能分析和有限元分析的等現代機械工程設計方式發(fā)展，推動(dòng)CAD技術(shù)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(jīng)推出與ANSYS等有限元分析軟件的接口。用戶(hù)將產(chǎn)品模型（由CAD技術(shù)建立的）直接導入有限元分析軟件，在已定的負載下對產(chǎn)品模型進(jìn)行工程分析，根據工程分析優(yōu)化產(chǎn)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(yǔ)
CAD技術(shù)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(lǐng)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(zhì)量的加強使得機械工業(yè)進(jìn)入發(fā)展新紀元。隨著(zhù)計算機技術(shù)的迅猛發(fā)展，CAD技術(shù)得到完善優(yōu)化，很顯然其在機械工程領(lǐng)域的應用也會(huì )更加廣泛更加深入。
當前，我國的CAD技術(shù)相較于以前有很大的進(jìn)步，但是和國外先進(jìn)技術(shù)相比還有很大差距。這就需要我國加大對CAD技術(shù)的開(kāi)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(jìn)先進(jìn)行列。
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