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CAD技術(shù)在機(jī)械工程設(shè)計中的發(fā)展與應(yīng)用
CAD 技術(shù)也叫做計算機(jī)輔助設(shè)計技術(shù)，指在進(jìn)行設(shè)計的時候，工程師將計算機(jī)作為設(shè)計的工具的計算機(jī)技術(shù)的總稱。下面YJBYS小編為大家搜索整理了關(guān)于CAD技術(shù)在機(jī)械工程設(shè)計中的發(fā)展與應(yīng)用，歡迎參考閱讀，希望對大家有所幫助!想了解更多相關(guān)信息請持續(xù)關(guān)注我們應(yīng)屆畢業(yè)生培訓(xùn)網(wǎng)!
CAD即Computer Aided Design，是計算機(jī)輔助設(shè)計的英文簡稱。在機(jī)械工程設(shè)計中，CAD技術(shù)的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在其強(qiáng)大的圖形繪制處理能力和精確快速的計算能力。機(jī)械設(shè)計已經(jīng)擁有幾百年的歷史，在CAD技術(shù)出現(xiàn)以前，機(jī)械設(shè)計技術(shù)的發(fā)展進(jìn)程相當(dāng)?shù)木徛�。傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計方法以靜態(tài)分析和近似計算為主，采用經(jīng)驗設(shè)計，并使用人工勞動，其設(shè)計周期長，設(shè)計的結(jié)果也差強(qiáng)人意，在激烈的市場競爭中難以脫穎而出，缺乏競爭力。而CAD技術(shù)作為現(xiàn)代設(shè)計方法的一種，為設(shè)計人員解開了諸多束縛，創(chuàng)造了一個便利快捷的設(shè)計平臺。人們的思維得到了解放，設(shè)計工作的強(qiáng)度也降低了不少。設(shè)計人員的創(chuàng)造性思維可以輕易的利用CAD技術(shù)來實現(xiàn)，復(fù)雜的分析計算過程也可以交給計算機(jī)來完成。而CAD技術(shù)自身功能的發(fā)展和完善，也擴(kuò)大了其在機(jī)械工程設(shè)計領(lǐng)域中的應(yīng)用范圍。
1.CAD技術(shù)在機(jī)械工程設(shè)計的發(fā)展
近年來，隨著計算機(jī)技術(shù)的不斷進(jìn)步與更新，CAD技術(shù)的內(nèi)容得到了不斷的豐富，各項功能也相應(yīng)地增強(qiáng)了不少。另一方面，機(jī)械工程設(shè)計領(lǐng)域本身的廣泛性也給CAD軟件帶來了數(shù)量眾多的用戶�；贑AD技術(shù)本身的發(fā)展需求和廣大用戶的反饋要求，未來CAD技術(shù)必然向著標(biāo)準(zhǔn)化、集成化和智能化發(fā)展，其應(yīng)用范圍也會越來越廣泛。
(1)標(biāo)準(zhǔn)化。
目前廣泛應(yīng)用的CAD軟件包括AutoCAD、UG、Pro/Engineer、Unigraphics NX、solidworks、inventor以及Catia等。每個軟件都有一定數(shù)量的用戶人群。但是，大部分軟件的數(shù)據(jù)模型與其他軟件是不兼容的。這嚴(yán)重限制了行業(yè)內(nèi)部的技術(shù)交流，給CAD資源的交互帶來了不小的障礙。所以數(shù)據(jù)模型的標(biāo)準(zhǔn)化和交換資源格式的標(biāo)準(zhǔn)化是未來CAD技術(shù)的必然要求，也是機(jī)械設(shè)計行業(yè)發(fā)展的必備條件。盡管CAD技術(shù)在標(biāo)準(zhǔn)化的進(jìn)程上并未取得很大進(jìn)展，但相信在不久的將來，設(shè)計人員可以利用不同的CAD軟件進(jìn)行自由的交流，而這也必然會促進(jìn)整個機(jī)械設(shè)計領(lǐng)域的蓬勃發(fā)展。
(2)集成化。
隨著數(shù)控加工技術(shù)以及現(xiàn)代設(shè)計方法的跳躍性發(fā)展，單純的計算機(jī)輔助設(shè)計已經(jīng)不能滿足信息化時代的發(fā)展要求。人們迫切希望CAD技術(shù)可以與工程分析、工藝分析和設(shè)計以及產(chǎn)品制造之間擁有良好的接口，也就是所謂的CAD/CAPP/CAM/CAE的集成。目前的部分CAD軟件已經(jīng)具備了這些集成功能。設(shè)計人員可以直接導(dǎo)入利用CAD技術(shù)設(shè)計的模型，進(jìn)行結(jié)構(gòu)力學(xué)性能的分析，并結(jié)合數(shù)控機(jī)床進(jìn)行加工工藝的分析和設(shè)計，并最終生產(chǎn)制造。集成化的CAD技術(shù)充分利用了現(xiàn)代計算機(jī)優(yōu)秀的計算能力，將設(shè)計人員從繁瑣的分析計算中解脫出來，進(jìn)一步提高了設(shè)計效率，縮短了產(chǎn)品的設(shè)計周期。
(3)智能化。
如同編程方法的不斷進(jìn)步一樣，智能化是CAD技術(shù)將設(shè)計人員進(jìn)一步從傳統(tǒng)設(shè)計方法中解脫出來的又一必然趨勢。產(chǎn)品模型的設(shè)計中，采用特征造型和參數(shù)設(shè)計的方式，可以使設(shè)計人員自由的發(fā)散自己的思維，而不用去考慮其中的內(nèi)在聯(lián)系。在一些三維CAD軟件中，用戶可以直觀的看到自己設(shè)計的成果，既方便了創(chuàng)造性設(shè)計思維的產(chǎn)生，又可以輕易地發(fā)現(xiàn)設(shè)計不合理的地方。
2.CAD技術(shù)在機(jī)械工程設(shè)計中的應(yīng)用
作為現(xiàn)代機(jī)械工程設(shè)計最主要也最重要的設(shè)計手段，CAD技術(shù)的應(yīng)用主要體現(xiàn)在計算機(jī)輔助繪圖、計算機(jī)輔助建模、工程分析以及結(jié)構(gòu)優(yōu)化等方面。
(1)計算機(jī)輔助繪圖。
計算機(jī)輔助繪圖是CAD技術(shù)在機(jī)械工程設(shè)計中最早的應(yīng)用，也是最基本的功能。傳統(tǒng)的手工繪圖工作量大，且圖紙的質(zhì)量受到諸多外界因素的影響，其準(zhǔn)確性和美觀性都難以得到保證。而利用CAD軟件中自帶的豐富的圖形庫和繪圖命令，可以輕易畫出高質(zhì)量的工程圖。且打印出來的圖紙整潔清晰，易于保存。計算機(jī)輔助繪圖使得廣大繪圖人員可以不再需要長時間伏案繪圖，減輕了繪圖工作的勞動強(qiáng)度。同時，充分利用CAD軟件中的圖形庫和功能完備的繪圖命令，可以大大提高工程圖繪制的效率。
(2)計算機(jī)輔助建模。
計算機(jī)輔助建模是現(xiàn)代CAD技術(shù)的重要內(nèi)容，也是現(xiàn)代機(jī)械工程設(shè)計的核心部分。利用三維CAD軟件的建模模塊，設(shè)計人員可以建立所要設(shè)計產(chǎn)品的立體模型，甚至其相關(guān)尺寸都是真實的，只不過在計算機(jī)中以一定的比例顯示而已。三維建模是機(jī)械工程設(shè)計人員進(jìn)行產(chǎn)品開發(fā)和設(shè)計的有力武器。利用三維CAD技術(shù)，采用特征造型和參數(shù)設(shè)計的手段，設(shè)計人員能夠在計算機(jī)的虛擬環(huán)境中進(jìn)行產(chǎn)品模型的直觀設(shè)計。尤其是在產(chǎn)品的裝配階段，三維造型的優(yōu)勢顯得尤為突出。在傳統(tǒng)設(shè)計階段，設(shè)計人員只能充分發(fā)揮自己的空間想象能力來在腦海中構(gòu)建自己設(shè)計的模型。這樣的設(shè)計出現(xiàn)差錯和失誤是在所難免的，而這些錯誤又往往難以提前發(fā)現(xiàn)�？赡苤钡疆a(chǎn)品的裝配階段，人們才會發(fā)現(xiàn)原始設(shè)計中的遺漏和隱患，從而嚴(yán)重影響了產(chǎn)品的設(shè)計質(zhì)量和設(shè)計效率。這些問題在CAD技術(shù)中的三維建模功能面前迎刃而解。設(shè)計人員只需將建立的產(chǎn)品模型裝配在一起，就可以發(fā)現(xiàn)其結(jié)構(gòu)或者功能上的不合理之處，并及時進(jìn)行修正，即提高了設(shè)計效率，又保證了設(shè)計的可行性。
(3)工程分析和結(jié)構(gòu)優(yōu)化。
產(chǎn)品的力學(xué)性能分析和結(jié)構(gòu)優(yōu)化是進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計必不可少的內(nèi)容。而有限元分析和動力學(xué)分析等現(xiàn)代設(shè)計方法的發(fā)展，促使CAD技術(shù)在工程分析和結(jié)構(gòu)優(yōu)化功能上進(jìn)行拓展。目前眾多的CAD軟件已經(jīng)提供了與ansys等有限元分析軟件的接口。用戶可以直接將利用三維CAD技術(shù)建立的產(chǎn)品模型導(dǎo)入到有限元分析軟件中，在給定的負(fù)載下對產(chǎn)品模型進(jìn)行工程分析。然后以工程分析的結(jié)果為基礎(chǔ)，優(yōu)化產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)。這種分析和優(yōu)化的設(shè)計方法在復(fù)雜結(jié)構(gòu)產(chǎn)品的優(yōu)化設(shè)計過程中體現(xiàn)出巨大的優(yōu)勢。
總之，CAD技術(shù)給機(jī)械工程設(shè)計領(lǐng)域帶來了一次技術(shù)上的革命，設(shè)計周期的不斷縮短以及設(shè)計創(chuàng)意的井噴式爆發(fā)，推動機(jī)械工業(yè)進(jìn)入到一個新的發(fā)展紀(jì)元。隨著計算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，CAD技術(shù)也將更加完善，其在機(jī)械工程設(shè)計中的應(yīng)用也必然更加廣泛。目前我國的CAD技術(shù)發(fā)展和應(yīng)用水平雖然取得了不小的進(jìn)步，但與國際先進(jìn)水平仍有一定的距離。這就需要我們加大對于CAD技術(shù)的研究和開發(fā)力度，為我國的工業(yè)化進(jìn)程奠定堅實的技術(shù)基礎(chǔ)。
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