CAD技术在机械设计中的应用现状及其发展趋势

浅谈CAD在机械设计中应用及其发展

摘要：机械制造业是我国的基础产业之一，目前机械制造业在设计方面多采用CAD技术，并且随着这技术的不断成熟，在机械设计中的应用日趋广泛。本文主要对CAD技术在机械制造领域中的应用情况进行阐述，指出机械制造产业中CAD技术所发挥的重要作用，并且对这项技术的优势与缺陷进行分析，最后则对CAD技术未来的发展前景进行展望。

关键词：CAD技术;机械设计;发展

CAD技术是依托于计算机所形成一个项目设计软件，主要能够完成机械零件的绘图，是计算机辅助设计必不可少的技术之一。计算机技术正在不断成熟，在传统二维技术的基础上真在逐步向三维技术拓展，在图形设计领域创造出一些列标准，并积极向外拓展。CAD技术的发展时间并不长，属于新兴的技术，对CAD技术进行更为深入的研究，不仅有利于图形软件产业的发展，在器械制造领域也能够将其作用更大的发挥出来。

1.CAD系统工作流程及在机械设计中的主要应用

CAD技术是基于计算机软件所形成一种图形解决方案，在计算机软件和硬件高速发展的情况下，CAD技术已经成为部分领域中进行科研、设计、制造所不可或缺的图形处理工具。将CAD技术应用到机械设计领域中，具体涉及以下几个方面的内容：

1.1二维图形绘制

CAD技术能够轻松解决各种图形绘制问题，是机械制造领域最为常见的绘图工具，替代传统手工绘图，极大的提升绘图的工作效率。

1.2图形与符号库

依托于CAD技术，能够对复杂的图形进行分解，将这些图形转变成为比较简单图形存入到软件库中，以便随时调用。还可以将其应用到另一个图形中，使设计与绘图的工作效率大幅提升。

1.3参数化设计

CAD技术中涵盖各个领域，对各个领域中所执行的标准进行了划定，确定其相关的参数，并且能够根据设计需求来构建图形程序库，在执行相应的参数标准后，可以自动生成相应的基础图形。

1.4三维造型

机械部件设计的过程中，采用三维造型能够使机械零件更为逼真，并且能够确保零件的精度，同时还能够进行着色，并模拟装配与运动的过程，还能够分析出零件在运动环节的稳定性。

浅谈CAD在机械设计中应用现状与发展趋势

【摘 要】通过这三年多的工作学习中，对CAD有了初步的了解。CAD技术是随着电子技术和计算机技术的发展而逐步发展起来的，是当今流行的最优秀的计算机辅助绘图软件之一。也是工程技术人员从事设计与绘图的常用工具。

【关键词】CAD;机械设计;发展趋势

1.CAD的概述

CAD 是 Computer Aided Design 的简称，即计算机辅助设计，是由计算机完成产品设计中的计算、分析、模拟、制图、最后由计算机辅助设计人员完成产品的全部设计过程，最后输出满意的设计结果和产品图纸的一种机械设计方法。自1982年推出以来。经过三十年的发展，CAD版本不断升级，功能随之不断增强，人机界面友好，方便使用。国际信息处理联合会给 CAD下了一个更广义的解释：“CAD 是将人和机器混编在解题专业中的一种技术，从而使人和机器的最好特性联系起来。”提高了设计质量，达到了更新换代的需求。

2.CAD的构成与功能

CAD的技术主要表现在 CAD 系统上，CAD 系统是用户最终用来实现设计思想、加快设计速度的信息化工具，从整体结果上讲，可分为三个层次：基础层、支撑层和应用层。基础层是由计算机、设备和系统构成；支撑层包含计算机数据库管理软件、网络服务软件等其它软件。应用层是对于不同的应用领域的需求有各自的CAD专用软件来支持相应的工作，机械CAD软件开发和应用层出不穷，显示出强大的生命力和广阔的发展前景。

常规CAD系统应具备的基本功能:(1)能够处理常规设计、优化设计、可靠分析、动态分析、仿真模拟。(2)二维交互图形技术、三维几何造型、及输入输出功能等。(3)数据库管理，不同的CAD系统的数据交换和接口功能。(4)其它功能：例如进行文档制作，编辑和文字处理功能，软件设计功能和网络功能等。

3．CAD与传统设计的比较

CAD优化产品设计、方便、快捷、模拟仿真直到设计的全过程。传统设计。人工绘制图像信息，要求工具文具、图纸、手册资料。而CAD只要求有一定的计算机硬件支撑系统；大量实践中证明，CAD与传统设计相比，具有明显的优越性。

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ＣＡＤ技术在机械工程设计中的发展与应用　

大庆油田第三采油厂第二油矿地质工艺队牟欣　

【摘要】随着计算机技术在机械工程设计中的应用，计算机辅助设计（ＣＡＤ）逐渐替代了传统的机械设计方法。而ＣＡＤ技术自身功能的不断发展和晚上也对现代机械工　

程设计产生了巨大的影响。由于其在机械工程设计中应用的广度和深度也不断扩大，掌握ＣＡＤ技术已经成为现代机械科研人员必备的专业素质。　

【关键词】ＣＡＤ技术；机械工程设计；发展；应用　

ＣＡＤｆｉＰＣｏｍｐｕｔｅｒ　Ａｉｄｅｄ　Ｄｅｓｉｇｎ，是计算　

机辅助设计的英文简称。在机械工程设计中，　

ＣＡＤ技术的优势主要体现在其强大的图形绘制　

处理能力和精确快速的计算能力。机械设计已　

经拥有几百年的历史，在ＣＡＤ技术出现以前，　

机械设计技术的发展进程相当的缓慢。传统的　

机械设计方法以静态分析和近似计算为主，采　

用经验设计，并使用人工劳动，其设计周期　

长，设计的结果也差强人意，在激烈的市场竞　

争中难以脱颖而出，缺乏竞争力。而ＣＡＤ技术　

作为现代设计方法的一种，为设计人员解开了　

诸多束缚，创造了一个便利快捷的设计平台。　

人们的思维得到了解放，设计工作的强度也降　

低了不少。设计人员的创造性思维可以轻易的　

利用ＣＡＤ技术来实现，复杂的分析计算过程也　

可以交给计算机来完成。而ＣＡＤ技术自身功能　

的发展和完善，也扩大了其在机械工程设计领　

域中的应用范围　

１．ｃ＾Ｄ技术在机械工程设计的发展　

近年来，随着计算机技术的不断进步与更　

新，ＣＡＤ技术的内容得到了不断的丰富，各项　

功能也相应地增强了不少。另一方面，机械工　

程设计领域本身的广泛性也给ＣＡＤ软件带来了　

数量众多的用户。基于ＣＡＤ技术本身的发展需　

求和广大用户的反馈要求，未来ＣＡＤ技术必然　

向着标准化、集成化和智能化发展，其应用范　

围也会越来越广泛。　

（１）标准化。目前广泛应用的ＣＡＤ软件包　括ＡｕｔｏＣＡＤ、ＵＧ、Ｐｒｏ／Ｅｎｇｉｎｅｅｒ、Ｕｎｉｇｒａｐｈｉｃｓ　

机电信息2012年第33期总第351期0引言CAD是计算机辅助设计的简称，具体指通过计算机和图形设备的使用，帮助设计人员完成设计工作。随着计算机技术的广泛普及、计算机性能的不断提高以及智能化信息处理技术的发展，CAD技术已经由传统的二维技术发展成为三维技术，并朝着集成、开放、标准化的方向发展。CAD技术是新兴的计算机应用技术，不仅能够促进CAD软件行业的发展，而且能够促进机械设计行业的发展。1CAD技术在机械设计中的应用CAD技术在机械设计中的应用主要体现在以下几个方面：（1）二维绘图。二维绘图是一种最简单、最普通的应用，它代替了传统的手工绘图；（2）图形和符号库，即将复杂的图形分解成若干个简单的图形，存库使用，方便了图形设计工作；（3）参数化设计，即通过参数化的设计来建立一个图形程序库，随时调出参数，随时产生图形；（4）三维造型，即通过实体造型来进行零部件结构的设计，使设计更加简单、直观；（5）进行工程分析，通常使用的分析方法有有限元分析、动力学分析、冷却分析等；（6）设计文档、生成报表，也就是将一些设计的属性制作成文档或者报表。2CAD技术在机械设计中应用的优点2.1与设计人员的思维相符机械设计工作人员在进行设计工作时，通常都是先构思，然后再表达机械设计构思在其大脑中呈现的三维立体图，因此，最理想的设计表达方式就是直接将设计构思转化成三维实体模型。CAD正是实现了这一理念，与机械设计工作者的创新意识不谋而合，从而使机械设计工作人员能够更加专注产品的设计。另外，CAD三维设计的立体图非常直观，在有助于设计扩展的同时，也给设计工作人员的交流提供了方便。2.2零件装配直观方便在CAD技术软件中，通过使用不同的装配关系，能够将许多机械零件轻松地装配起来。在进行零件装配时，要充分利用资源查找器的作用，因为在资源查找器中，记录了所有零件的装配关系，一旦零件装配出现问题，资源查找器会立即显示出来，并且还会马上进行静态干涉的检查，若发现干涉，那么就要立即采取修改措施。此外，在零件环境中，零件是可以隐藏的，通过外部零件的隐藏，能够清楚地看见内部零件的装配结构。2.3缩短机械设计周期CAD三维设计在解决几何造型问题上有着非常大的优势，其不仅能够将简单的几何实体组合成复杂的几何实体，而且能够自动生成截交线和相贯线，在减少工作量的同时还缩短了工期，从而提高了设计效率。在进行新的机械设计开发时，CAD三维技术只需将部分零件重新设计即可，大部分部件可保持原来的设计，这便使得机械设计的效率比原来高了3～5倍。此外，CAD三维技术还有一定的变形设计能力，经过快速重构，设计出一种新型的产品。2.4提高机械产品的质量随着机械设计与信息技术的结合，以及CAD技术的应用，机械产品的设计取得了新的进展。CAD三维技术采用了诸如优化、有限元受力分析等先进的设计方法，提高了机械产品的设计质量。CAD三维技术在机械设计中的应用在方便了对象大小、位置描述的同时，还给被描述对象提供了体积、颜色、惯性矩等各种信息，不仅达到了设计对象的数学描述要求，而且还能够对其工作状态进行物理模拟，准确、真实地表达出设计工作者的意图。3CAD技术在机械设计中应用的缺点CAD技术在机械设计中的应用并不是完美无瑕的，这项技术在给建筑业带来效益的同时，也存在着一定的负面影响。3.1束缚设计思想CAD技术是在电脑上应用的，由于电脑屏幕尺寸的限制，建筑工程设计人员往往只能看到整个设计的一小部分，这就很容易导致整体失衡。因此，CAD技术虽然应用很广泛，但是这项技术对数据的准确性要求非常高，方案设计不能出现任何模糊、随意性，这也就导致了建筑设计工作者的设计思想在一定程度上不能够通过CAD表达出来，设计思想受到束缚。3.2缺乏艺术气息建筑本身是一种综合性学科，集科技、哲学、文学及艺术等为一体。建筑不仅是商品，更是艺术品。而CAD技术的运用正是将一种具有艺术性的创作转化为机械化的生产，而且由于这项技术的标准化非常强，造成众多建筑成品没有灵气，缺少艺术气息，从而使建筑成为了单纯的商品。与此同时，CAD技术还在一定程度上扼杀了传统手工绘图的人性化特点。3.3造成资源浪费CAD技术的科技含量非常高，要想熟练掌握CAD技术，不仅需要扎实的功底，还需要至少半年以上的实践。然而，当前科学技术飞速发展，我们学习的步伐总是要落后于计算机软件的更新速度，因此，建筑设计师在适应新软件、学习新技术上也可以说是耗费了一定的时间资源。4CAD技术在机械设计中应用的发展趋势4.1智能化智能化的CAD系统是源于知识积累的专家CAD系统，它具有大量的知识和设计经验。智能化的CAD系统采用了人工智能技术，通过对知识库中与设计相关的CAD技术在机械设计中的应用及其发展趋势探讨刘洋君（北京中科泰安脉冲气压喷射技术有限公司，北京100095）摘要：针对CAD技术在机械设计中的应用，分析了其优缺点，并就CAD技术在机械设计中应用的发展趋势进行了探讨。关键词：CAD技术；机械设计；应用；优缺点；发展趋势