CAD技術(shù)在機械工程設計中的發(fā)展與應用

李亞莉

（陜西能源職業(yè)技術(shù)學院，陜西 西安 710068）

隨著計算機技術(shù)和電子技術(shù)的飛速發(fā)展,許多新的技術(shù)也應運而生，CAD 的產(chǎn)生和發(fā)展就是其中的受益者。經(jīng)過幾十年的不斷探索和不斷努力，以及計算機不斷提高的硬件性能，CAD技術(shù)有了突飛猛進的發(fā)展。目前CAD技術(shù)在機械、建筑、汽車等行業(yè)中得到廣泛應用，而CAD技術(shù)在機械設計中應用的比例是最高的，它的出現(xiàn)大大地促進了整個機械工業(yè)的發(fā)展。

一 CAD技術(shù)在機械工程設計中的不足

一個方面是雖然CAD技術(shù)的出現(xiàn)使我們脫離了傳統(tǒng)的繪圖方式，節(jié)省了時間和精力，但這并非真正意義上的設計。當前，許多利用CAD軟件的公司和單位并不是為了設計而運用它，更多的是用它來獲取效果圖，這使得CAD 的作用大打折扣，對CAD軟件的應用缺乏整體性和目的性。另一個方面就是雖然運用CAD 軟件的人很多，但其中真正掌握CAD 技術(shù)的人很少，大多數(shù)的設計人員在運用CAD軟件的時候并沒有接受過專業(yè)的技術(shù)訓練，導致他們對CAD 不是非常的了解，對CAD 的許多功能也不熟悉，因此不能充分運用CAD軟件的功能，在設計零件的時候也會出現(xiàn)一些缺陷。隨著CAD 技術(shù)開發(fā)程度的不斷加大，CAD 的功能會越來越多，操作CAD 軟件也會變得越來越復雜，因此想要真正的掌握CAD技術(shù)會變得更加困難。

二 CAD技術(shù)在機械工程設計中應用

隨著CAD技術(shù)的發(fā)展和推廣，現(xiàn)在CAD的功能越來越全面了，應用的范圍和應用的領域也越來越廣。CAD 技術(shù)也越來越多的被應用在機械設計中。筆者認為CAD技術(shù)在機械工程設計中的應用主要體現(xiàn)在以下幾方面。

（一）多維幾何的繪圖

圖形和數(shù)據(jù)這兩方面信息的處理我們設計者進行機械產(chǎn)品設計時必須考慮的問題。而這兩方面信息中，繪圖所占用的時間和精力是最大的。把傳統(tǒng)的工程圖繪制出來是我們處理二維圖形的目的，而我們要繪制二維圖形必須要找到適合于畫這種圖形的處理軟件。在CAD的應用中，有許多都是與畫圖有關的畫圖軟件，他們的畫圖能力和功能參差不齊。但他們又一個相通的地方就是都以交互式圖形繪制為主，對于各種不同的圖形都能夠進行編輯和設計。但作為一個機械工程設計者，如果我們想要把CAD的圖形繪制功能的能力完全發(fā)揮出來，就要對它進行適當?shù)拈_發(fā)，開發(fā)出一些具有宏命令功能的參數(shù)化繪圖軟件的同時建立一些相關的圖形符號庫。使得設計者在利用CAD軟件進行設計繪圖時能夠更加簡單，更加得心應手。

（二） 圖形及符號庫

將一些十分復雜的圖形簡化后用一些簡單的圖形符號來代替，并把這些圖形符號存入到原來的圖形符號庫中。當設計者設計需要時直接調(diào)出來經(jīng)過簡單的修改后就能夠應用到所設計的圖形中去，從而加快圖形繪制的進度，節(jié)省設計者的時間，使工作更加有效率。

（三）模具CAD/CAM的集成制造

隨著科學技術(shù)的飛速發(fā)展，機械制造行業(yè)的技術(shù)水平也在不斷的提高，從傳統(tǒng)的利用普通機床加工零件設備到現(xiàn)在利用數(shù)控機床和加工中心加工，從傳統(tǒng)的設計人員手工設計零件和繪圖到利用CAD軟件設計零件和圖形。制造業(yè)正向集成化方向快速發(fā)展。模具技術(shù)是整個現(xiàn)代制造業(yè)中非常重要的一塊。一個完整的軟件系統(tǒng)是由許多個不同的功能模塊組成的。這些組成軟件系統(tǒng)的模塊應該在工程數(shù)據(jù)庫的基礎上進行統(tǒng)一的管理，而CAD的實體造型是工程數(shù)據(jù)的主要來源之一。

（四）工程分析

在實際設計中有限元分析、優(yōu)化設計以及動力學分析是我們應用的比較多的, 除了這些外,對于一些專門的設計對象CAD技術(shù)還對應有專門的分析。

三 CAD技術(shù)未來機械工程設計中的發(fā)展趨勢

隨著這些年計算機電子技術(shù)的快速發(fā)展，CAD 技術(shù)還在加速進步，筆者總結(jié)CAD技術(shù)未來應該是向標準化、智能化、集成化、參數(shù)化、網(wǎng)絡化方面發(fā)展。

（一）標準化。CAD技術(shù)向標準化方面發(fā)展主要體現(xiàn)在數(shù)據(jù)交換格式的標準化和數(shù)據(jù)模型的標準化等幾個方面。隨著STEP 標準體系的建立、發(fā)展和完善，它的一些思想將會用作開發(fā)新一代CAD系統(tǒng)，所以在數(shù)據(jù)模型標準化方面未來的CAD技術(shù)應該采用STEP標準體系。

（二）智能化。未來CAD技術(shù)的發(fā)展必須采用更加智能化的特征造型和參數(shù)設計。CAD軟件將不再僅僅只給人們提供一些繪制的工具，而忽略了它內(nèi)在聯(lián)系。智能化的特征造型和參數(shù)設計的引入將使得CAD軟件成為人們的好幫手。

（三）集成化。CAD技術(shù)發(fā)展的另一方面就是集成化。CAD技術(shù)集成了CAD/CAE/CAPP/CAM和很多不同領域的應用所以CAD技術(shù)不是孤立的存在的。隨著Internet技術(shù)的發(fā)展，我們的思考方向應該是如何去構(gòu)造在Internet體系上的CAD/CAM集成化系統(tǒng)。

（四）網(wǎng)絡化。隨著這些年Internet 技術(shù)和電子商務的迅猛發(fā)展,CAD技術(shù)的網(wǎng)絡化變得越來越重要。首先，基于互聯(lián)網(wǎng)的CAD產(chǎn)品可以使得企業(yè)二維圖紙傳輸變得更加快速和高效。其次，可以使制造性企業(yè)動態(tài)的三維模型通過互聯(lián)網(wǎng)隨時隨地進行實時的交流和協(xié)作。這種基于網(wǎng)絡的協(xié)作模式能夠使企業(yè)產(chǎn)品的質(zhì)量的到保證，企業(yè)的新產(chǎn)品的研制速度也會有質(zhì)的提升。更重要的是能夠為企業(yè)節(jié)省成本，為企業(yè)創(chuàng)造更多的效益。

四 總結(jié)

隨著與CAD 技術(shù)有關的一些技術(shù)的不斷革新和人們對CAD 技術(shù)的不斷探索，CAD 技術(shù)的發(fā)展也出現(xiàn)了很多不同的研究方向，我們應當及時關注國際CAD工業(yè)界和計算機工業(yè)界新技術(shù)的發(fā)展動態(tài)。同時我們應當認識到未來制造業(yè)的快速發(fā)展必須要得到CAD技術(shù)的支持，CAD技術(shù)對制造業(yè)的影響會越來越大。利用新技術(shù)開發(fā)出更多更好的產(chǎn)品來提高我國機械制造水平，開發(fā)出更加符合我們需要的CAD軟件。