CAD技术在现代机械设计中的应用

【摘 要】近年来,随着我国经济的飞速发展,计算机技术也得到不断发展,并且其性能、网络通讯、信息处理等都更加趋向于智能化.对于现代机械设计而言,其对机械零件、组装等都提出了更高的要求,要求其设计时精度更高、误差更小.而CAD则成为了现代机械设计中的重要软件,它能够完成二维、三维等机械零件的设计,并且趋于开放化、智能化以及标准化方向不断发展,在现代机械设计中使用CAD绘图软件能够解决机械设计中存在的问题,如重复性设计、资源配合不合理等,使用CAD能够有效的缩短产品开发周期,具有较大的经济效益和广泛的信息资源利用率低的难题,缩短产品开发周期,具有巨大的经济效益和应用前景.

【关 键 词】计算机技术CAD绘图软件现代机械设计经济效益应用前景

引言

自20世纪50年始,人们对于机械设计等就有了阶段性的进展,并且于那时CAD技术开始发展,经过20年的发展,CAD已经成为了机械设计中相对比较成熟的软件技术[1].近年来,随着我国经济的飞速发展,现造业也有了飞速的发展,使得现代机械设计显得更为重要,为了提高机械零件精度、降低误差,CAD技术在二维工程制图、三维特征造型等领域均得到广泛的发展,并且在机械零件的制造、设计、试验等均得到发展,它不仅能够促进有效的缩短现代机械设计周期,同时还能够促进机械设计行业的发展.

1CAD软件相关知识简介

1.1CAD技术的相关理念

CAD绘图软件从大的角度来说属于是一个完整的体系,它主要包括两个部分,即计算机辅助软件设计、计算机辅助硬件系统.其中,计算机辅助软件设计属于CAD的核心部位.对于CAD绘图软件而言,它主要具备四大功能,即绘图功能、管理功能、图形管理功能以及分析及文字编辑、处理功能等.所以,CAD软件不仅能够对图形进行处理,同时能够进行有限元、文字等编辑.因此,在现代机械设计中引进CAD技术能够缩短产品研发周期,提高产品质量.

1.2CAD技术在现代机械设计中应用优势

CAD在现代机械设计中使用较多,能有效的缩短产品开发周期.使用CAD进行现代机械设计时能够有效的缩短产品研发时间,能够将复杂的图形简单化,从而减轻了设计人员的工作量.而且,对于现有的机械零件只需要改变部分结构参数既能够满足要求,能够提高研发效率,缩短研发周期,此外,使用CAD研发现代机械设计时还存在以下优点,具体如下：（1）零件装配直观化.利用CAD技术能够快速查询零件相关参数,如零件存在错误的地方能够立即显示出来,避免了装配过程中发现新的问题,这样能够有效的避免不必要的损失.（2）零件设计便捷化.CAD软件能够对设计完成后的虚拟零件进行装配,并且能够根据装配结果进行二次设计或改进,能够保证现代机械零件的时效性、合理性,避免设计不合理产生的经济损失.（3）机械产品技术化.CAD软件能够引进新的设计理念和先进技术,采用CAD能够提高零件设计水平,能够对零件模型进行分析和优化,从而保证机械产品质量[2].

1.3CAD技术的发展远景

CAD绘图软件的使用具有较好的发展前景,并且这种软件在其他领域也有着广泛的使用前景.首先,CAD软件的使用更加趋于智能化,这是CAD使用的一个必然趋势.近年来,随着科技的飞速发展,现代化设计也更加趋于智能化,采用CAD中的数据库等能够向设计者提供相关知识的时效性.其次,CAD技术的虚拟化.CAD软件能够有效的对现代设计零件虚拟化,设计师能够机械零件等工作的环境等对其进行建模,并且能够根据结果及时发现现代设计软件的缺陷.最后,CAD软件交互化.使用CAD软件能够为设计师提供菜单图标化,保证设计师能够简单的进行设计现代软件.

2CAD技术在机械设计中的应用

2.1零件与装配图的实体生成

零件的实体建模.设计师利用CAD软件能够有效的对现代机械零件进行建模,即线框模型、表面模型、实体模型等三种.如在AutoCAD中进行三维造型时共有6种体系,即立方体、球体、圆锥体等.而对于零件结构比较简单的零件,通过CAD软件能够简单的对其进行结构分析,并且对本体进行分析,从而对其本体进行重构,然后对其进行交、并、差等布尔运算,这样就能够得到相对完整的实体模型.然而,对于比较复杂的零件,在进行设计时很难将其进行分解.利用CAD软件进行分析时可以先使用二维几何元素进行构造,然后再进行三维实体造型.

2.2CAD在机械设计特征建模中的应用

在现代机械设计中,特征建模也显得十分重要,从大的角度来说,特征建模可以分为三种,具体如下：（1）通过CAD软件能够建立人机交互方式,从而使计算机获得所设计机械零件的几何信息与非几何信息,并且利用软件建立相对准确的现代设计模型；（2）通过CAD软件能够存储现代机械设计中所需要建立模型的基本信心,并且将这些信息存储产品工艺数据,完成机械零件的三维特征建模；（3）通过CAD软件能够储存多种标准零件数据库,从而完成产品的零件造型,并且能够将现代机械设计过程中产品的几何信息、工艺信息等融入其中,完成机械设计软件三维实体造型（如图）.

2.3零件实体建模与生成装配图

现代机械设计时不但会设计到零件的材料问题、零件的基本尺寸、公差等.常规的设计方法虽然能够满足设计要求,但是对于新产品周期较长,已经不能够适应现代机械设计软件的要求.然而,利用CAD软件则能够通过多种建模软件,如表面模型、线框模型以及实体模型等完成机械设计的基本体系.因此,对于一些结构相对简单的零件则能够通过二维画图软件即能够完成.而对于结构复杂的零件则能够完成实体建模.待软件计算、建模完成之后,通过CAD软件能够对相关零件进行装配,并且在装配过程中发现零件可能存在的问题,如约束、限位、干涉等,从而提出合理性改进措施[3].此外,利用CAD软件还能够控制零件之间的精度,分析不同零件之间的公差等,从而缩短机械零件设计周期,能够有效地降低研发成本,提高企业的经济效益.

2.4应用CAE机械软件

CAD软件在现代机械设计中和CAM等软件具有异曲同工之效,现代机械设计中采用CAD软件时能够完成相关零件的技术问题,并且在设计过程中能够联合CAM机械系统等进行设计.此外,CAD软件还能够优化现代机械零件、分析零件寿命、强度等,并解决机械零件设计过程中的问题,如结构是否合理、材料强度等是否能够满足要求等[4].

结语

CAD软件是一个以二维绘图软件为主的机械基础性软件,这款软件除了增加了传统机械设计中涉及到的问题,同时还增加了很多共,能够在实体建模、计算零件强度、零件的寿命等方面均具有广泛的应用,能够有效的保证零件的质量,缩短现代机械设计研发周期.因此,CAD技术在现代机械设计中有着不可忽视的作用,它能够解决传统机械设计不能解决的问题,将机械设计发展到一个新的高度,能够为我国机械化发展做出贡献.