韓博 許帆

摘要：機械制造業(yè)是我國的基礎產(chǎn)業(yè)之一，目前機械制造業(yè)在設計方面多采用CAD技術，并且隨著這技術的不斷成熟，在機械設計中的應用日趨廣泛。本文主要對CAD技術在機械制造領域中的應用情況進行闡述，指出機械制造產(chǎn)業(yè)中CAD技術所發(fā)揮的重要作用，并且對這項技術的優(yōu)勢與缺陷進行分析，最后則對CAD技術未來的發(fā)展前景進行展望。

關鍵詞：CAD技術;機械設計;發(fā)展

CAD技術是依托于計算機所形成一個項目設計軟件，主要能夠完成機械零件的繪圖，是計算機輔助設計必不可少的技術之一。計算機技術正在不斷成熟，在傳統(tǒng)二維技術的基礎上真在逐步向三維技術拓展，在圖形設計領域創(chuàng)造出一些列標準，并積極向外拓展。CAD技術的發(fā)展時間并不長，屬于新興的技術，對CAD技術進行更為深入的研究，不僅有利于圖形軟件產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，在器械制造領域也能夠?qū)⑵渥饔酶蟮陌l(fā)揮出來。

1.CAD系統(tǒng)工作流程及在機械設計中的主要應用

CAD技術是基于計算機軟件所形成一種圖形解決方案，在計算機軟件和硬件高速發(fā)展的情況下，CAD技術已經(jīng)成為部分領域中進行科研、設計、制造所不可或缺的圖形處理工具。將CAD技術應用到機械設計領域中，具體涉及以下幾個方面的內(nèi)容：

1.1二維圖形繪制

CAD技術能夠輕松解決各種圖形繪制問題，是機械制造領域最為常見的繪圖工具，替代傳統(tǒng)手工繪圖，極大的提升繪圖的工作效率。

1.2圖形與符號庫

依托于CAD技術，能夠?qū)碗s的圖形進行分解，將這些圖形轉(zhuǎn)變成為比較簡單圖形存入到軟件庫中，以便隨時調(diào)用。還可以將其應用到另一個圖形中，使設計與繪圖的工作效率大幅提升。

1.3參數(shù)化設計

CAD技術中涵蓋各個領域，對各個領域中所執(zhí)行的標準進行了劃定，確定其相關的參數(shù)，并且能夠根據(jù)設計需求來構建圖形程序庫，在執(zhí)行相應的參數(shù)標準后，可以自動生成相應的基礎圖形。

1.4三維造型

機械部件設計的過程中，采用三維造型能夠使機械零件更為逼真，并且能夠確保零件的精度，同時還能夠進行著色，并模擬裝配與運動的過程，還能夠分析出零件在運動環(huán)節(jié)的穩(wěn)定性。

1.5工程分析

通常在工程分析中應用CAD技術的有限元分析、運動學分析、動力學分析、優(yōu)化設計等。能夠?qū)φ麄€工程中部分流程進行比較細化的分析，如字注塑模設計時，存在冷卻分析、塑流分析、變形分析等。

1.6報表與文檔的生成

在機械零部件設計中，應用CAD技術能夠?qū)λ婕凹庸さ牧慵M行說明文檔的編撰，同時導出相關的數(shù)據(jù)，同時也有可能會需要其他軟件的支持，比如數(shù)據(jù)庫軟件、文檔制作軟件等。

2.CAD在機械設計中的優(yōu)缺點

CAD技術在機械繪圖中優(yōu)勢具體表現(xiàn)在：首先，設計流程符合人的思維過程;其次，大幅降低機械設計的時間與周期;第三，更易于對零部件進行設計以及修正;第四，在裝配環(huán)境中，對零部件能夠進行全方位的檢查，使零部件能夠以立體化的形式呈現(xiàn)出來;第五，使機械產(chǎn)品的科技含量有所提升。

CAD技術在具有優(yōu)勢的同時也存在一定的缺陷。一方面，CAD技術只是將手工繪圖用軟件來進行替代，設計者的設計思想有時會受到軟件的制約。從設計層面來講，CAD技術僅僅是一種輔助設計。另一方面，專業(yè)技術人員相對匱乏。三維CAD技術所涵蓋的內(nèi)容比較豐富，人們在學習和掌握的過程中無法面面俱到。

3.CAD技術的發(fā)展趨勢

3.1集成化

CAD技術在制造業(yè)中進行應用與工程管理之間的關系非常密切，集成化是未來發(fā)展的必然趨勢，其中包括基于特征三維造型CAD/CAE/CAPP/CAM的集成在CAD技術中是較為前沿的。特別是其與快速原型制造的集成，能夠形成一個閉環(huán)，在內(nèi)部實現(xiàn)對產(chǎn)品的開發(fā)，并且能夠?qū)⑵鋺迷诠こ蹋–E）環(huán)境中。此外，在集成化方面有更為高級的集成方法，其中包括計算機集成制造系統(tǒng)（CIMS），CAD技術則是其中最為核心的技術。

3.2智能化

專家系統(tǒng)（ES）、人工智能（AI）以及基于知識的系統(tǒng)，這些系統(tǒng)的發(fā)展使CAD技術得到了更為廣泛的應用。CAD技術的智能化系統(tǒng)中存在大量的知識和經(jīng)驗，在知識庫中對相關數(shù)據(jù)進行挖掘，以邏輯推理的方式來滿足人們在設計中的各種需求。在知識庫中有人們長期在各領域中應用CAD技術的數(shù)據(jù)和經(jīng)驗，相較于各領域的專家而言，一套完善的CAD專家系統(tǒng)甚至能達到并超過這些專家的能力水平。

3.3網(wǎng)絡化與協(xié)同化

互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展使信息交互更加頻繁，CAD技術的網(wǎng)絡化應用也是未來的發(fā)展趨勢，通過網(wǎng)絡實現(xiàn)CAD技術的協(xié)同工作，進而能夠?qū)崿F(xiàn)遠程設計，進而將不同地域的設計能夠融合在前一起，極大的提高了工作的效率。同時，由多臺計算機工程的聯(lián)網(wǎng)CAD工作站發(fā)展也比較迅速，運用網(wǎng)絡來將多個工作站相連，在同時進行設計的情況下還能夠?qū)崿F(xiàn)機械設計的整合，這種分布式CAD工作站也是未來發(fā)展的一個重要方向。CAD技術的網(wǎng)絡化使系統(tǒng)結構更為靈活多變，在功能方面也更為強大，并且成本更低。在每個工作站中，都可以獨立應用CAD技術，相互之間能夠?qū)崿F(xiàn)快速的資源和信息共享，僅為更為有效的完成協(xié)同工作，同時負責人還能夠?qū)ο嚓P設計的情況進行跟蹤與審查。CAD技術網(wǎng)絡化與協(xié)同化，勢必會提高設計人員的工作效率，這也使企業(yè)效益能夠得到提升。

3.4綠色化

環(huán)境問題是一個比較熱點的國際性問題，這也使綠色化擁有其存在的價值。綠色設計技術是運用各種技術手段來降低廢品率，并且在產(chǎn)品設計研發(fā)與生產(chǎn)銷售中不會對環(huán)境施加壓力，盡量將污染降到最低。此外，綠色化還包括資源的優(yōu)化配置，使資源的利用率最大化。

參考文獻：

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[2]胡麗萍.CAD在機械設計中的應用研究[J].煤炭技術.2012（11）.

[3]陳曉紅.基于CAD在機械設計中的應用探索性研究[J].制造業(yè)自動化.2011（2）.