CAD在机械设计中的应用现状与发展趋势

摘要：CAD技术由于其在绘图等方面的巨大优势使得其在机械设计中有着广泛的应用。随着信息技术的不断发展，对于CAD技术要求也随之提高。本文通过阐述CAD技术在我国发展现状，展望CAD技术的发展前景，试图对于CAD技术在机械设计中的应用起到一定的参考价值

关键词：CAD技术；机械设计；应用现状；发展前景

中图分类号：TP391.7 文献标识码：A 文章编号：1674-7712 （2012） 18-0017-02

随着CAD技术的快速发展，CAD技术在机械设计中的应用也越来越重要。而CAD技术的发展也必然会对整个制造业造成深远的影响。随着中国经济的日益发展，对于CAD技术更高的要求也随之而来，只有缩小我国CAD技术研究与应用方面与发达国家的差距，才能提高我国在国际市场上的竞争力。

一、CAD相关概念及起源

（一）CAD技术及CAD系统

CAD，即Computer Aided Design（计算机辅助设计）的简称，是指由计算机完成产品设计中的计算、分析、模拟、制图、编制技术文件等工作，并且辅助设计人员完成产品的全部设计过程，将最后满意的设计结果和产品图纸的一种输出机械设计方法。1973年，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。”

CAD技术是最近几十年来迅速发展起来并得到广泛应用的多学科综合性的新技术。CAD技术的应用适应了当前产品需提高设计质量，快速更新换代的需求。

对于CAD的理解，有的人认为CAD是指在工程设计中使用计算机进行科学计算和分析，当然也有认为利用计算机控制绘图机绘制出工程图纸。然而，这些对CAD的理解都是片面的，是不全面的，因为所有的这些的理解都是片面的，不能充分揭示CAD的内涵和本质，不能完整的表现出CAD的全部含义，使CAD的应用始终处于一个初级状态。因此，要使得CAD在机械设计中能够充分发挥作用，必须对于CAD的概念有着正确的认识。

CAD系统是指依赖于CAD技术设计起来的，用来实现设计思想，并加速产品和工程设计的一套体系，CAD系统是CAD技术的集中表现。一般的CAD系统包括了有计算机、外围设备等系统软件构成的基础成，以及含有分析软件和数据库等支撑层和应用层。应用层针对不同应用领域设计而成，具有各自不同的特点，可以支持CAD不同的工作需要。CAD系统可以实现对于计算分功能，完成和完善产品设计规划，进行二维图像交互以及三维几何造型的图像处理功能，同时还可以警醒数据的管理和数据的交换，文档制编辑等一系列功能。

（二）CAD技术的起源

CAD的技术诞生于20世纪50年代，是作为被动式的一个图像处理阶段。随后，由于计算机技术的飞速发展，尤其是计算机图形学，交互技术以及分层存储符号思想的兴起，促进了CAD技术的飞速发展，CAD等相关产品设备也应运而生，并逐步向中小型产业以及发展中国家渗透。到九十年代，CAD技术已经相对成熟，主要表现为开放式、集成化以及智能化，这些改变促使CAD技术中其他方面的应用相对丰富起来，从而大大提高了自动化设计程度，出现了智能CAD新学科。

二、CAD技术的特点及应用

CAD技术由于在程序设计中引入了计算机的帮助，因而在进行方案设计，性能分析等等一系列方面与传统的设计方式有着显著不同。CAD技术可以更高效的、迅捷、可靠地完成工作，对于产品的标准化尤其具有极强的推进作用。CAD技术中由于有着计算机的参与，对于整个程序流程提出了形式化的要求，这时CAD技术区别于传统设计的最大特点。

CAD技术的核心是应用软件，常见的CAD的应用软件包括美国AutoDesk公司开发的AutoCAD、美国SDRC公司推出的I-DEAS Master Seriess、美国PTC公司开发的Pro/Engineer、法国MATRA公司开发的EU-CLID以及我国自主开发的PICAD、高华CAD，开目CAD和CAXA等等。这些应用软件使得CAD技术可以得以实现图形绘制、简单机械绘图、专业机械绘图自动数据交换、构建三维实体零件图等等一系列功能。除了这些应用软件，CAD技术另一重要的组成部分为支撑软件，包括计算机操作系统、程序设计语言、图形支撑系统等软件。

三、我国CAD技术的应用现状

我国的CAD技术起步于20世纪六十年代末。但随着社会的快速发展国家综合能力提高，社会对各行各业都提出了新的要求作为机械专业的重点软件之一CAD有着不可替代的作用。CAD技术主要用于图形绘制方面，在图形绘制方面有着方便快捷等很多其他软件不具备的优点。因此目前在我国得到了广泛的使用和认可。

我国的企业对于CAD技术已经有了较为充分的认识，二维CAD软件已经成为设计师进行设计的一种主要工具。一些条件较好的企业，认识到资源共享的意义，已从原来单机使用CAD软件转化为基于网络的团队协作共享。国内的企业在应用CAD技术时，往往更倾向于应用国产的CAD软件，这时因为国产的CAD软件具有价格低而且更适合于给内设计时的设计习惯，使得国产的CAD软件具有很大的需求量。但要值得注意的一点是，CAD软件是一个技术科技密集型产品，由于国内的企业对于国产CAD软件的青睐，使得国产的CAD软件面临的世界上高水平的CAD软件的竞争较小，这不利于国内CAD软件技术上的进一步提高和创新。

我国目前CAD技术在机械设计中的应用现状中另一个值得注意的一点就是三位CAD技术的兴起。危机平台上的三维造型软件中越来越多的应用CAD技术。三维造型可以克服二维作图低层次的不足，尽管目前二维的CAD软件仍占据较大的市场份额，但是三维的CAD软件的发展速度令人关注。

四、我国CAD技术发展中的不足

从上世纪60年代以来，经过50多年的发展，我国的CAD技术获得了长足的进步，并取得了一系列成就，但不可否认的是，我国目前的CAD技术仍纯在很大的不足。

如上文提到的，尽管目前我国的三维CAD就软件有了崭露头角的态势，但依旧发展不足，二维CAD系统仍然占据着市场上的主要份额。另一方面，二维的CAD系统较国外先进的CAD技术仍有较大差距，存在着巨大的升级空间。

对于CAD技术理论的研究仍有待于进一步提高，只有对于理论正确的理解和认识，才有可能突破技术上的瓶颈，实现技术上重大的突破和创新。

在大学中很多机械专业也是以CAD作为基础工具帮助学生了解机械的一般常识，然而现在很多高校对机械专业重视程度不够，不能充分利用学校资源对机械专业进行辅助教学，对于CAD的重视更是不够，这在一定程度上导致机械专业学生对于所学内容了解不深，对于机械专业所要从事的工作不能有充分的认识。而且由于毕业之后学生大多从事本专业工作，由于未掌握CAD这门课程，导致学生在参加工作之后不能很快融入到工作中去，企业还要话一定的时间精力对学生进行培训，这在无形之中增加了企业的成本，对于学生也有着不利影响。

五、我国CAD在机械设计中的发展趋势

虚拟现实技术已经在CAD技术中有着初步的尝试，虚拟现实使得设计师可以在一个虚拟的现实中进行机械设计，可以方便检测设计对象的舒适度、方便程度等。虚拟技术一旦实现，便使得机械设计的产品在投入生产之前便发现其可能存在的问题，便于对问题进行解决，极大地节约了成本，因此虚拟制造、虚拟工厂、动态企业联盟将成为CAD技术在电子商务时代继续发展的一个重要方向。这种改进可以使得用虚拟过程模拟对于产品进行加工、测试等过程，并从而对产品的外形，性能等进行一些了的评价、评估。

智能CAD技术是CAD技术不断深化的必然结果。只能CAD技术表现在知识的运用与信息化上，使得CAD系统可以及时准确的智能的反映出设计师所需要的信息，并能正确理解设计师的意图，实现自动排查，过滤错误等信息。

六、结语

随着信息化技术的不断发展，计算机辅助技术在机械设计中的应用也越来越广泛，并改变了传统的机械设计的模式。CAD技术可以使得计算机涉入到人们的机械设计活动中来，并依靠三维构图等技术对于机械设计提供必要的帮助。我国的CAD技术在短短的50年间获得了飞速的发展，但同时也存在的很多不足，只有正确的认识我国CAD技术的问题，才能对症下药的解决问题，使得CAD技术在机械设计中有着更加广阔的应用和发展前景。

参考文献：

[1]王利华，张振宇.CAD在机械设计中的应用现状与发展趋势[J].内蒙古民族大学学报（自然科学版），2006，4.

[2]胡丽萍.CAD在机械设计中的应用研究[J].煤炭技术，2012，11.

[3]陈晓红.基于CAD在机械设计中的应用探索性研究[J].制造业自动化，2011，2.

[作者简介]张其林（1970.7-），女，河北万全人，大学本科，工学学士学位，张家口职业技术学院机械工程系讲师，研究方向：机械设计；苑卫东（1970.4-），男，河北尚义人，大学本科，工学学士学位，张家口职业技术学院机械工程系讲师，研究方向：机械制造工艺。

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