关键词：CAD技术；机械工程设计；应用
引言
近年来，CAD技术集标准化、集成化、智能化的优点在机械、航空航天、造船、建筑、电子等领域广泛应用并取得良好效果和巨大的经济利益。CAD技术应用于机械工程设计中，使机械工程设计人员从原本单调的工作中解放出来，充分发挥其创造性思维。CAD技术在机械工程设计中的应用有利于提高机械产品的质量和技术含量、优化零件装配，促成CAD/CAM技术的集成。
一、CAD概念分析
CAD就是计算机辅助设计技术，这种技术是指运用计算机软件制作并模拟实物设计，展现新开发商品的外型、结构、色彩、质感等特色的过程。计算机辅助设计不仅适用于工业，还广泛运用于平面印刷出版等诸多领域。CAD最早的应用是在汽车制造、航空航天及电子工业的大公司中，CAD的实现技术经过许多演变，刚开始时主要被用于产生和手绘的图纸相仿的图纸。计算机技术的发展使计算机在设计活动中得到更有技巧的应用。如今，CAD已不仅用于绘图和显示，其开始进入设计者专业知识中更“智能”的部分。
二、使用CAD技术在机械工程设计领域中的优势
2.1缩短设计时间，提高设计质量
CAD技术改善了传统绘图中的缺陷，实现了设计的参数化。通过对建立起来的三维模型实体调整尺寸、结构变化，达到理想中的效果。当零件的尺寸和形状发生变化时，与其相关结构也会进行适当调整。通过三维技术的应用减轻设计零件的工作量，缩短了设计周期，提高了设计的效率和生产效率。CAD技术能记录装配过程中各零件的关系，可根据相邻的零件之间的形状和位置来调整、改善新零件，降低因零件之间的不匹配而带来的麻烦。CAD技术通过三维技术可实现设计阶段的模拟装配、模拟运转，使设计更接近实际过程。通过三维技术的应用减轻设计零件的工作量，缩短设计周期，提高了设计的效率和生产效率。
2.2提升了机械产品的质量
CAD技术的应用从根本上改变机械零件设计的质量，利用先进的技术保障零件设计的水平，提高零件设计的档次，突破传统设计理念。机械零件本身与信息技术相融合，提高了零件科技含量。现代机械生产在CAD技术的支持下，提高机械工程设计的水平。CAD技术在进行零件加工时，能更好使模型与零件相统一，保障机械零件的生产质量。运用CAD技术增加机械设计的创新性，传统机械设计更注重实践，限制人们的创新思维，而CAD技术的运用可增强零件设计的立体效果，开通设计人员的思维，使设计者能开发出更具有新意的新产品。CAD技术是机械设计信息化的基础，因为CAD技术通过三维构图将零件设计出来，呈现立体化的效果，能使设计人员及时发现零件在设计阶段的不足，及时进行改良，不仅提高了设计效率，也改善了设计质量。
2.3促成CAD/CAM技术集成
随着CAD技术的不断升级发展，机械制造业的生产设备也从过去的普通机床逐步向数控机床进行转变，一个零件的设计生产更加集中化。CAD/CAM系统是由三维绘图、图形编辑、数控加工、曲面造型、动态显示、仿真模拟、图形编辑，及有限元分析等这些模块组成，这些模块以工程数据库为基础，而实体造型是工程数据的主要来源，其主要功能有图形编辑、三维绘图、仿真模拟、曲面造型、有限元分析、数控加工及动态显示等。CAD/CAM系统的集成可避免传统做法中工作人员根据CAD技术设计的零件进行数控加工而导致的CAD和CAM中有两套一样的零件数据，造成工作上的混乱。两者集成能真正让模型实现数字化、集成化，实现零件设计和实际生产应用的无缝对接。
三、CAD技术在机械工程设计的应用
3.1CAD技术在机械工程设计中建模的应用
线框模型、表面模型和实体模型是CAD技术建模三种常见的三维建模。在三维设计中，其基本思想之一就是实现参数化、变量化设计，但传统二维建模体系中实现不了参数化设计，CAD技术拥有一些基本体系，通过这些体系，CAD完成零件模型的建立如在CAD的三维实体建模中，系统提供立方体、球体、圆柱体、圆锥体、环状体和楔形体这6种基本体系。对一些简单设计的零件会被分解成几个小块的不同基本体，这些基本体通过三维实体造型和布尔运算，就会产生一个零件模型。对稍复杂的零件模型，首先先绘制出图像的二位几何轮廓，再通过三维造型得到零件模型。利用CAD技术的建模功能，设计人员可根据产品需要建立与实际尺寸相同的模型。CAD建模是机械工程设计人员发挥创造性的良好平台，设计人员可通过三维空间利用快捷灵活的操作来控制、修改零部件或重新设计零部件。当零件一个部分发生变化时，其它部分也会随之变化。在CAD技术的支持下，零件设计更活泛真实，设计出的零部件也可以更好应用于实际生产中，减少设计带来的误差，提高零部件设计成功率，缩短设计工作周期，极大提高了机械工程设计效率。
3.2CAD在机械工程设计中绘图的应用
CAD绘图软件的主要功能包括交互式绘图、图形编辑、标准尺寸、文字、填充剖面、调用图块、区分层次及实现图形交换等。利用CAD技术的丰富强大的绘图功能，可以轻松绘制出清晰、符合工程要求的设计图。使绘图人员不再因繁多庞大的绘图工作而发愁，减轻了工作量，提高了绘图工作的工作效率。
3.3CAD技术的智能化
CAD的智能在机械工程设计工作中的表现是工程分析和结构优化。零部件的力学性分析和结构优化是设计零部件时设计人员必须思考的内容。随着有限元分析和动力学分析等现代化分析方法的发展，使CAD技术在零部件的力学性分析和结构优化进行进一步深入拓展。CAD技术已实现ansys等有限元分析软件的无障碍对接，设计人员可将通过CAD技术设计出来的三维零件模型导入有限元软件分析中，通过工程分析原理对进行力学性分析和结构优化分析，验证所设计的零件是否满足力学的要求及其结构是否可行合理。如果不可行，可在模型大量生产前对模型进行适当修改，以达到要求。这种分析和优化设计的方法在复杂结构零件时，体现更巨大的优势。
结束语
随着计算机技术的不断发展，CAD技术也将更完善，其在机械工程设计中的应用也必然更广泛。目前我国CAD技术发展和应用水平虽然取得不小进步，但与国际先进水平仍有一定距离。需要加大对CAD技术的研究和开发力度，为我国工业化进程奠定坚实的技术基础。
参考文献
[1]刘泽华.改进的CAD技术在机械工艺设计中的应用[J].制造业自动化，2012（18）.
[2]叶龙，刘明凯，李向召.CAD技术在土木工程中的应用研究[J].制造业自动化，2011.