CAD在机械设计中的应用与发展

摘要：随着现代计算机辅助设计技术以及机械制造行业的快速发展，为了迎合市场质量以及高效率性的需求，CAD技术越类广泛的应用到现代机械设计之中。文章结合CAD技术在机械设计中的实际应用，分析其技术上的优势，并探讨CAD技术在机械设计应用中的未来发展趋势。

关键词：CAD 机械设计 应用与发展

中图分类号：TH122 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2013）10-0214-01

1 引言

计算机辅助设计即是利用计算机设备以及相关的二维以及三维图形处理软件辅助设计人员的设计工作，简称CAD。在机械设计行业中的实际应用表现为通过设计指令的输入/输出，将机械元件的设计草图转化为工作图，通过计算机软件精细且高效的实现图形的编辑与修改等各项图形、图像处理工作。CAD技术在机械设计中的应用改变的传统设计方式的误差性大且效率低的问题。能够适应现代市场经济高竞争性的发展，提高企业的社会效益和经济效益型。

2 CAD系统工作流程及在机械设计中的主要应用

随着现代计算机硬/软件技术更新换代的速度越来越快，CAD技术如今已经发展成为一门综合性的应用技术。在目前的企业以及科研部门实际应用中，CAD技术大多结合了计算机辅助工艺设计技术，其集成化的CAD系统工作流程如（图1）所示。

CAD技术在机械设计中主要应用有以下几方面：（1）二维平面图形设计。目前应用最为广泛的图形设计方式，以代替传统的手绘式工作方式。（2）图形及符号库。将制作过程复杂的机械元件图分解为易于编辑的基础元件，将其保存与CAD应用数据库之中，有利于图形的再编辑和重复调用，从而简化图形设计工作，避免冗余的重复性工作，提高工作的效率性和准确性。（3）参数化设计。在CAD图形设计中，经常会出现在设计上具有较高相似度的结构图像，不同之处在于元件的具体尺寸和细节化设计，对此类图形采用参数化的图形设计方法进行编排并建立对应的数控库存储系统，以此参数文件为基准调出后进行新的尺寸参数编辑构件新的图形，从而提高的设计的效率性。

3 CAD在机械设计中的优点分析

（1）大幅度的缩减了设计周期。CAD三维技术在机械设计中的突出优势表现在能够高效的解决复杂的几何造型问题。通过对简单图形的组合、加工、重组、导入、导出等，并结布尔运算设计出各种所需的复杂几何图形，并自动生成直观易操作的截交线，很大程度的缩减了工作量，能够将机械设计周期提高30%左右，从而为机械生产提供了更充足的时间，从而缩短的机械生产的周期，同事为质量检测和性能调试提供了更多的时间。同时，三维CAD系统借由其丰富的机械元件参数数据库，能够对设计图进行快速的设计重建，为机械产品设计和改型提供了便利的条件。

（2）提高机械产品的技术含量和质量。随着现代机械产品与计算机通信技术功能上的融合程度越来越高，生产过程中引入了CIMS技术与CAD相结合的生产方式。使得机械设计技术有了新的突破。三维CAD设计中通过图形优化以及有限元受力分析等技术，提高了产品的整体设计质量品质。由于机械产品与信息技术相融合，同时采用了CAD设计方法和CIMS组织生产，使机械产品设计有了新发展。三维CAD技术采用先进的设计方法，如优化、有限元受力分析等，保证了产品的设计质量。

3 CAD技术的发展趋势

（1）集成化。为了CAD技术的发展势必要成为综合性的集成化技术，将机械设计与生成过程管理相结合。为了提高工作的效率性，将CAD与CAM规程进行有机的整合，其实现的功效体现在能够将机械设计结果直接应用与数控机床部件加工生产之中，实现数控机床的自动加工。进一步与快速原型制造的集成，从而构化未来机械产品你快速开发的整体系统。另一方面，通过并行工程（CE）环境，能够实现产品设计的及时性评价、调试与修改，为机械产品的规模化生产提供技术支持，进而提高企业的竞争能力和生存能力。

（2）智能化目前的CAD设计过程中仍然离不开设计师的输入操作，仍然对设计人员有较强的依赖性，由于人为情感因素的存在，设计过程中存在的各种误差在所难免。未来CAD技术在解决此问题的方向上将引进人工智能AI以及专家指导ES系统，为CAD技术的发展开辟了新的发展方向。采用人工智能技术，运用知识库中的设计知识进行推理、判断和决策，解决以前必须由人类专家解决的复杂问题，使CAD 技术的发展达到一个新的水平。由于知识库中的知识来源于很多人类专家长期积累的经验，因此，一个成功的CAD专家系统可以达到甚至超过领域设计专家的水平。

4 结语

随着现代CAD技术的不断革新与完善，将会为机械设计与制造行业提供高效率和高质量的技术保障，对提高企业的核心竞争力起到举足轻重的作用。未来的CAD技术将会朝着系统集成化和智能化方向发展，为机械产品的规模化生产提供强力有的软件支持。在激烈化国际生产竞争的现代工业化社会，我们应该意识到先进的生产设计手段、生产技术是机械制造行业实现可持续发展的重要保证，充分意识到“科技是第一生产力”的本质内涵。

参考文献

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