CAD技术在机械工程设计中的发展与应用研究

CAD技术在机械设计中的应用及发展趋势分析

【摘 要】本文基于机械设计领域的工作模式和特点，从基本原理、设计方法、设计效果等几个方面探讨了CAD技术在机械设计方面的应用。实践证明，CAD技术在机械设计领域的发展起到了至关重要的作用，使机械设计提高到了全新的水平。

【关键词】CAD；机械设计

在机械行业中，CAD 是应用最为广泛的计算机辅助设计软件。现在， 经过多次升级的CAD 最新版本，使其绘图功能有了更大的提高， 绘图方法更加多样、更加灵活。对于机械设计人员来说， 采用CAD绘图技术， 可以缩短设计周期， 减少不必要的重复劳动， 提高设计水平和工作效率。

1 CAD技术给机械设计带来的变革

我国目前的CAD市场上已涌现了国外CAD/CAM/CAE 高端软件、普及型三维CAD 软件、二维CAD软件平台、国产三维CAD软件等品种。由于三维CAD设计所得的立体图更直观、更易理解，不但可促进机械设计师思维的深入，也有助于设计的拓展，因而其得到了广泛的运用。

1.1 缩减了机械设计的周期

三维CAD机械设计有助于解决相对复杂的几何造型难题。其可通过简单的几何实体经布尔运算等功能构建出各式各样复杂的几何实体，可自动生成截交线与相贯线，设计工作量大为减轻，机械设计周期也在原有程度上缩减了三分之一，机械设计与生产效率得以大幅度提升。使用三维CAD 软件进行机械的开发与设计时，仅需对部分零部件进行重新设计或制造，而大部分零部件设计将承袭既有信息，使得机械设计的效率提升了3倍以上。与此同时，三维CAD 还具备高度的变型设计能力，可经快速重构生成全新的机械产品。

1.2 零件设计与修正将更为便利

三维CAD 软件可在装配环境下进行新零件的设计，也可利用相邻零件的位置、形状来进行新零件的设计，还可保障相邻零件与新零件间的有序配合，规避了因零件单独设计时存在的错误而引发的装配失败。如可在装配环境下根据箱体的形状或配合需求，快速而精准地设计出所需的箱盖；此外，三维CAD 使得零件的修改也变得极为便利，因零件环境中配有资源查找器，在进行机械零件造型时，查找器也同时将完成该零件时的所有命令罗列出来，只要点击这些命令就可清晰地掌握该零件完成过程中的每个步骤，并可利用资源查找器中的零件回放功能将该零件造型的全部过程以动画形式演示出来，需修改零件时，也可通过点击查找器中相应的指令完成，更方便的是在进行零件装配的条件下也可进行零件修改，通过点击需修改的目标零件就可进入零件环境来完成修改。

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

CAD 技术在机械工程设计中的发展与应用

摘要：在机械化程度不断发展下，机械在促进工农业产业发展阶段有着重要作用。机械面临着快速投入市场、高质量、自动化、高效率、精密化的挑战，传统的手工制图还存在着制图速度慢，改型困难和精度比较差等的问题，研究计算机辅助设计CAD技术在工农业机械工程设计阶段的应用，有着实践意义。下面就对其进行分析。

关键词：CDA技术；机械工程；设计

1 CAD技术概述

CAD技术是计算机辅助设计的通用术语，通常指使用CAD计算机和图形设备帮助设计人员完成设计任务。作为技术设计的一部分，需要对不同解决方案进行大量的it比较，以确定最佳解决方案。但是，在实际设计过程中，由于工程量大、信息文本等原因，许多CAD设计元素非常复杂。如果是人工进行的，则需要大量人力和物力，而且很可能由于有关人员的主观判断而造成错误，增加了工程设计时间，并影响到后期工程其他部分的工作。此外，劳动力利用率的增加将大大增加投资成本，并严重妨碍对相关工程成本的控制。

2 CAD技术应用现状

随着中国信息科技的迅猛发展，信息技术和数字技术席卷了许多产业，对产业发展起到了重要作用。随着城市化的迅速发展，中国的耕地面积逐渐减少，突显了资源、粮食和不断增长的人口之间的矛盾。在这种背景下，为了有效提高工农业产量，大部分研究者开始将CAD技术应用于工农业机械设计，希望利用数字技术和工业化相结合，为中国工农业增产奠定良好的基础。对于工农业机械工程和设计公司来说，要想在激烈的市场上占据重要地位，就必须改革和创新产品，以促进其发展，从而提高其总体竞争力。农机的设计作为农机生产的重要组成部分，吸引了众多专业人士的关注和关注。同时，众多农机设计师正在考虑将现代技术纳入设计，以提高农机设计和最终应用的质量，支持和确保中国工农业的可持续发展。CAD作为一个计算机辅助设计软件，通过构建虚拟模型为设计人员提供了展示想象力的机会，并在一定程度上提高了机械设备的精度和设计结果的科学合理性，同时提高了工农业机械工程的应用水平，从而对于社会效益与经济效益的提升意义重大。

- I - CAD技术在机械设计中的应用 摘 要 CAD技术作为成熟的普及技术已在企业中广泛应用，并已成为企业的现实生产力。围绕企业创新设计能力的提高和网络计算环境的普及，CAD技术的发展趋势主要围绕在以下四个方面： 1．标准化 除了CAD支撑软件逐步实现ISO标准和工业标准外，面向应用的标准构件（零部件库）、标准化方法也已成为CAD系统中的必备内容，且向着合理化工程设计的应用方向发展。 2．开放性 CAD系统目前广泛建立在开放式操作系统窗口95／98／NT和UNIX平台上，在JAVA LINUX平台上也有CAD产品，此外CAD系统都为最终用户提供二次开发环境，甚至这类环境可开发其内核源码，使用户可定制自已的CAD系统。 3. 集成化 CAD技术的集成化体现在三个层次上：其一是广义CAD功能CAD/CAE/CAPP/CAM/CAQ/PDM/ERP经过多种集成形式成为企业一体化解决方案，推动企业信息化进程。其二，是将CAD技术能采用的算法，甚至功能模块或系统，做成专用芯片，以提高CAD系统的效率；其三是CAD基于网络计算环境实现异地、异构系统在企业间的集成。 关键词：标准化，开放性，集成化，智能化 ！！所有下载了本文的注意：本论文附有CAD图纸和完整版最终设计，凡下载了本文的读者请留下你的联系方式（QQ邮箱），或加我百度用户名QQ，我把图纸发给你。最后，希望此文能够帮到你！

- II - TECHNOLOGY IN THE MECHANICAL DESIN CAD APPLICATION ABSTRACT CAD technology as the popularity of mature technology has broad application in the enterprise, and enterprises have become the real productive forces. Innovative design capacity of the enterprise and enhance the popularity of network computing environment, CAD technology centres around the development trend in standardized, open, integrated and intelligent four areas: 1. Standardization in addition to CAD software support the progressive realization of ISO standards and industry standards, application-oriented standard components (for parts), standardized methods have also become necessary in the CAD system, and towards the rationalization of the engineering design of the development 2. CAD system is currently open and extensive operating system built on open window 95/98 / NT and UNIX platforms, in Java LINUX platform is also a CAD products, in addition to CAD systems to provide secondary development of end-user environment, and even such Environment may be the development of its core source code, which allows the user to customize their own CAD system. 3. Integration of the integration of CAD technology embodied in three levels: One is the broad functions of CAD CAD / CAE / CAPP / CAM / CAQ / PDM / ERP integration through various forms of corporate integration solutions, promote enterprise information Process. The CAD system to improve the efficiency of its three CAD is based on network computing environment to achieve different places, heterogeneous system in the inter-enterprise integration. Came into being the virtual design, virtual manufacturing and virtual enterprise is the level of application integration.