陈勇　王琪

【摘要】随着高科技的迅猛发展，CAD技术在机械设计制造中的应用也越来越广泛。本文简单介绍CAD系统的组成、发展状况及应用现状，并重点对其在机械设计制造中的具体应用进行探讨。

【关键词】机械设计制造：0AD技术；应用

【中图分类号】G712 【文献标识码】A 【文章编号】1672-5158（2013）04-0006-01

CAD也就是计算机辅助设计。它为工程技术人员解决了很多困难，给设计人员提供设计软件、分析软件以及绘图软件，并且很容易掌握，在机械设计制造中已被广泛地应用，它具备汉化工程绘图系统，这样的系统具有如下功能：设计图形、修改图形、具有很大的存储量等等，同时，还能够进行删除、查询、更新等操作，与人们的绘图习惯相对应。它不需要画图板，也不需要绘图仪器以及描图员，且设计出来的施工图的质量都相当的高。它在机械方面的设计能力是非常强的，能够进行有限元分析以及机械制造等。总而言之，在机械设计制造中融入CAD技术不仅可以将工程设计的质量提高，还能大大缩短工期，提高经济效益。

1.CAD系统的组成

CAD系统包括软件系统与硬件系统，软件系统主要两个方面：CAD软件、有关的辅助模型，而硬件系统主要包括个人计算机、工程工作站、图形输入设备和图形输出设备等。随着计算机技术的快速发展，硬件已经不是阻碍CAD发展的主要因素，而决定其发展的是CAD软件与有关的辅助模型。CAD软件可以分为以下三个类别：交互式图形显示软件、CAD应用软件、数据管理软件，由于某些专业性企业的绘制内容存在着差别，这样就会出现几种CAD系统一起运行的情况，对于这种情况，应该要协调系统统一配置的数据资源库。

2.CAD系统的发展状况及应用现状

2.1 CAD的发展状况

CAD技术最初的名字是交互式图形学研究计划，在20世纪60年代就已出现，由于当时计算机的应用成本非常高，因此，只有那些波音航空公司以及通用汽车公司运用了该技术。

进入20世纪70年代的时候，由于计算机的应用成本大大降低了，这样一来，交互式绘图系统在美国工业中的应用极为广泛，接着由于出现了PC机，使得CAC技术达到了迅速发展，且出现了一些专门探索CAD技术的公司，其中versaCAD公司推出了CAD强大的软件功能，但是由于价格比较贵，以至于此软件没有得到广泛的应用。

到目前为止，在很多电子部门以及机械部门中都广泛地应用了CAS技术，并且由于信息科技技术的迅速发展，CAD技术的应用将会越来越广泛。

一般而言，CAD技术由很多模块组成，还可以理解为由许多功能块组成，比如说AutoCAD就具有如下几个功能：a，画平面图，也就是说运用AutoCAD能够以很多方式创立图形对象；b，作为绘图的辅助工具，主要包括如下几个辅助工具：对象捕捉、极轴追踪以及捕捉追踪等；c，对图形进行编辑，AutoCAD具有很多编辑作用，如移动对象、复制对象，以及对对象进行拉伸、延长、缩放、修剪等；d，对尺寸进行标注，它能够创建各种各样的尺寸，并且可以自己设定标注外观；e，对文字进行书写，可以在图形的各个位置进行文字书写，并且还可以设置文字的属性；f，三维绘图，能够创建3D实体以及表面模型，同时还能对实体进行编辑。

2.2 CAD在机械设计中的应用现状

2.2.1 能够进行二维绘图以及三维实体造型

在CAD技术出现的初级阶段，由于计算机图形功能特别是硬件方面的限制，使得CAD只能绘制简单的二维图形，而无法进行三维图形的绘制。然而，由于硬件技术的快速发展，再加上不断更新的软件系统，使得在CAD融入三维技术成为了可能，而且三维技术在三维实体造型中已被广泛应用起来。

2.2.2 性能以及结构优化

从根本上讲，CAD技术就是进行性能与结构的设计，且是通过计算机技术来实现的，也就是说，在这个过程中，计算机起了辅助的作用，而不仅仅是传统的计算机绘图代替人工绘图，在设计有关产品时，专门的设计人员必须要分析产品的具体性能，还要对产品的结构进行优化设计，接着把产品的性能与形体设计结合起来，并利用有关的计算机技术来分析产品的每个零部件，并对零部件的各个方面进行优化。

3.CAD技术在机械设计制造中的具体应用

3.1 实体应用

CAD有三种建模方式，即线框模型、实体模型与表面模型。在有些有实体建模作用的CAD软件中，大多具备很多基本的体系。例如，就AutoCAD的三维实体造型而言，基本的体系有6种：立方体、圆柱体、球体、圆锥体、楔形体、环状体等，对于那些比较简单的零件，可以分析其结构，然后把它分为很多基本体进行三维实体的造型，接着进行交集运算、并集运算以及差运算，这样就能够得到零件的三维实体模型。然而由于有些零件相当复杂，以至于难以分解成很多基本体，导致分解以及组合后的基本体太多，根本就无法成型。因此，如果只有基本体的话，是无法满足零件三维实体造型要求的。所以，可以先在二维几何元素构造中对零件的截面轮廓进行定义，之后经过三维实体造型的旋转以及拉伸，就可以得到新“基本体”，然后经过交集运算、并集运算、差运算等得到三维实体造型，在完成零件的实体构造之后，通过机器的运动来对资料进行详细地分析，当通过某一个具体位置的时候，依据零件的坐标来“装配”，整个过程可以通过CAD软件三维编辑作用来实现。随着高科技的迅猛发展，逐渐地由普通机床到数控机床，加工中心不断地由人工设计到CAD，制造业也在朝着计算机化与数字化的方向发展。与此同时，在整个现代制造技术当中都融入了模具以及模具激光快速成型技术，对于一个完善的CAD系统，都包含很多模块，例如三维绘图、曲面造型、图形编辑、数控加工以及有限元的分析等等，这些模块是进行统一管理的，必须要以数据库为基础，然而工程数据最重要的来源之一是实体造型。机械CAD系统主要包括如下几个方面的功能：对工程的数值进行详细分析、结构优化设计、评价强度设计、运动学仿真以及动力学等等。在CAE解决设计的合理性、刚强度、结构是否合理以及运动特性和动态特性之前，必须要运用CAD技术来解决造型问题。

3.2 多维绘图

设计有关机械产品，一般而言，处理的信息主要包括如下两个方面：数据和图形，绘图的工作量比较大，占了总工作量的百分之六七十以上。就二维图形而言，其处理目标实质上就是对传统的工程图进行绘制。在开始二维工程的绘图之前，必须要有与之相对应的绘图软件。从当前CAD的应用情况来看，比较多的软件是微机以及工作站绘图软件，并且功能都比较好。大多是采用交互式绘图方式，可以绘制各种各样的图形，还能编辑图形，除此之外，还具有以下功能：赋予图形有关属性，实现图形之间的交换等。然而若要将CAD的绘图功能充分发挥出来，还应该要以绘图软件包为基础，依据具备宏命令作用的参数化绘图软件，同时建立有关图形符号库，使用户不用掌握计算机有关操作知识及编辑作用，就可以根据菜单自动绘图。

4.GAD技术在机械设计制造中存在的不足

由上可知，CAD技术在机械设计制造中的优势很明显，但是还是存在着一些不足，主要体现在如下几个方面：a，运用CAD技术来代替图板绘图工具进行绘图，并不是本质上的设计。目前，有很多单位通过CAD软件的运用所得到的三维模型仅仅是效果图，没有对空间进行整体设计，且缺乏有关的受力分析；b，CAD技术这方面的人才比较少，CAD系统是非常复杂的，且变化多端，要想熟练地掌握该技术还是有点难度，就目前的情况来看，很多人都没有接受专业培训，对CAD技术还不是很精通，导致机械设计作品存在着很多缺陷。

结束语

综上所述，CAD技术在机械设计制造中的应用是非常广泛的，是一种必不可少的辅助工具，随着CAD技术的日益成熟，相信在不久的未来，机械设计是以计算机为基础，以CAD为辅助工具的设计。

参考文献

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