CAD技术在机械工艺设计中的应用研究
摘要：随着我国制造业的不断发展与科技进步，计算机辅助设计在机械工程设计领域获得了广泛应用，逐步取代传统的手工机械设计绘图，并将机械设计图从二维时代带入了三维时代。本文将研究CAD技术在机械工艺设计中的应用。
关键词：CAD技术；机械工艺；工程设计；应用
今天，我国已经成为名副其实的世界制造业工厂，在世界500种主要工业品中，我国有220种工业产品数量高居世界第一。但在机械设计方面却依然存在着许多不足，设计周期长，设计工作效率低下，产品技术含量低[1]。——CAD技术的兴起补足了机械设计领域的短板。目前，在汽车、机床、兵器、仪器仪表等诸多领域，都已经应用了CAD技术，极大地提高了绘图的精度，增加了绘图的灵活性。
一、CAD技术
传统的机械制图属于手工绘图，要求设计师拿着三角板、圆规、尺、图板和和笔，在纸上绘制零件图、装配图。这种绘图方式需要设计师进行大量计算，耗费脑力，时间长，工作量大，容错率低（一旦某个参数出现错误，整张图纸就要报废），难以进行修改（哪怕进行局部改变，也必须重新绘制设计图）；且只能呈现二维平面效果，无法向客户形象、直观地展示设计产品。而CAD技术的出现则改变了这一切。
CAD技术（Computer Aided Design），即计算机辅助设计，指设计师以计算机为辅助工具，在产品要领设计的基础上，通过软件开展电脑绘图，进行草图绘制（构建产品的几何模型）、零件设计、装配设计，最后完成产品设计（输出3维工程图）。
1962年，CAD技术在美国出现，一经推出，便大受企业界欢迎，在应用中不断获得革新与发展。2017年，发达国家80%以上的工业企业已经应用了CAD技术；而我国70%以上的大中型企业也应用了CAD技术[2]。
二、CAD技术在机械工艺设计中的应用价值
1、提升设计效率
在机械设计中应用CAD技术，设计师再也不必用肉眼去检测绘图尺寸，也无须进行大量的计算，更不必进行繁琐的图形处理（图形处理占整个设计的70%），变粗放式设计为精细化设计，大大节约了时间，提升了设计效率。——杭州汽轮机动力集团公司原先依靠手工进行产品设计，每项产品设计时间长达5～6个月，应用CAD技术后，每项产品设计时间缩减为1.5个月～2个月，效率提升了2.5～4倍，同时大大降低了设计师的工作量[3]。
2、提升设计产品的技术含量
三维CAD技术将信息技术融入机械设计，在设计过程中采用有限元受力分析、优化、产品虚拟设计、运动方针等先进的设计方法，大大提高了设计产品的技术含量。将CAD技术与数控机床技术结合，还可以有效保证成品的质量与精度。据计算，应用CAD技术后，产品质量上升了2～5倍，劳动生产率提高了40%～70%，而工程设计造价降低了10%～40%[4]。
3、推动机械设计转型升级
过去设计师进行机械设计，离不开纸、笔、三角板、圆规、尺、图板；而在机械设计中应用CAD技术，实现了无纸、无笔、无三角板、无圆规、无尺、无图板制图。CAD技术变静态设计为动态设计，设计师可以在电脑建模上随时进行各种局部改动，而无须再重新手工绘制设计图纸，这样就有效提高了机械设计的灵活性与容错率；传统设计图的平面效果比较抽象，缺乏专业理论知识的客户往往难以对其理解；而三维CAD技术则可以产生立体的设计产品，让客户对设计成果有一个直观的感受。
三、CAD技术在机械工艺设计中的应用
1、在绘图中应用CAD技术
绘图是工程设计的关键环节，而传统的手工绘图大大束缚了设计师的空间想象力。在绘图中应用CAD技术，可以让设计师释放空间想象力，并把绘图变得更加简单、轻松，同时保证绘图标准，提高绘图质量。
2、在建模中应用CAD技术
设计师使用CAD软件，可以任意选择立方体、球体、环状体、圆柱体、圆锥体、楔形体等基本体系进行数字化建模，并对零件的各个部位及长宽高尺寸进行修改，不仅让建模更加便捷，而且提升了建模的实用性。
3、在生成装配图中应用CAD技术
CAD技术不仅可以生成单个零件的设计图，还能把若干个零件在电脑上搭配起来，进行虚拟装配，自动生成装配图。在虚拟装配过程，设计师可以发现零件是否存在约束、限位、干涉等问题，并进行修改，直至达到满意的设计效果。
4、在3D打印中应用CAD技术
目前，各工业发达国家正在积极研发3D打印技术。在机械工程设计中将3D打印与CAD技术结合起来，可以根据三维立体模型迅速打印出零件样品，变虚拟模型为实体模型，实现机械工程设计的智能化升级。
结束语
数字化、网络化、智能化，是现代机械工程设计的三大发展趋势。在机械设计中推广应用CAD技术，有助于提升机械产品设计质量，有助于机械设计领域的创新发展。
参考文献：
[1]陈席光,李铸宇.基于CAD技术的机械工艺设计研究[J].黑龙江科技信息,2017(13):4.
[2]吴迪.CAD技术在机械工艺设计中的应用研究[J].山东工业技术,2017(02):48.
[3]姜云宽.三维CAD技术在机械设计中的应用[J].装备制造技术,2016(01):242-243.
[4]蔡葛明,雍照章,王华.CAD技术在机械工艺设计中的应用研究[DB].https://www.kj009.net
