CAD在機械設計中的應用分析

尤士諄

（重慶工業職業技術學院，重慶 404100）

CAD技術是現代科技發展的產物，自誕生以來以其優越的繪圖和圖形處理功能得到了廣泛贊譽，并被廣泛的應用與諸多領域，如汽車、飛機、造船、建筑、服裝等等行業都會使用CAD進行設計工作，但是應用效率最高的還是機械設計領域。目前較為先進的設計軟件是Auto CAD計算機輔助軟件技術，其具有很強的繪圖功能，操作更為便捷、靈活，對于設計人員來講它是一個非常好的幫手，能夠大大提高設計工作效率。

1 CAD技術的發展概況

CAD技術是一款以現代計算機圖形處理功能為基礎的繪圖工具，工程設計人員可以利用這項技術對產品的設計進行分析調整，直至達到理想的效果。這項技術自研發以來經過了不斷的改進，目前已經將現代計算機輔助技術、集成制造技術以及數據管理系統等多項功能集于一身，為各類企業的產品設計工作提供了很大便利。現在的CAD技術已經由簡單的數據計算和圖形編輯功能，逐步發展成為人工智能技術（ICAD）。在新世紀里，ICAD技術將會朝著功能多元化的方向發展，順應市場需求，為中小企業的產品設計提供提供技術支持。通過ICAD技術可以在某一領域內，模仿專家的設計過程，應用符號推理技術就某一單一領域的問題進行解決。將人工智能處理技術和電子繪圖技術充分結合，讓計算機進行設計方案的制定，借助科技手段提高設計工作效率。

隨著三維動畫技術進入到CAD設計系統中，人們實現了將大腦中的設計思路，在計算機中通過三維模型的設計手段演示出來，方便設計人員在三維模型的立體影像中對設計進行修改，并將模型中的各項數據做好統一。這樣就可以對設計思路進行完善，使設計的作品更優秀。在進行三維CAD設計工作中，應該建立整個設計方案的數據庫，在此基礎上，對整個設計進行分析會更為準確。隨著現代計算機、網絡通訊技術的發展，CAD三維技術正朝著開放式、智能化、標準化的方向邁進，對于國內CAD技術設計的發展具有重要意義。

將CAD技術應用于機械產品的設計方案中，可以對產品的性能和結構設計進行優化，設計人員可以運用計算機，對產品的外形設計和性能設計中涉及的零部件的工作狀態及外形結構進行修改，從而使機械產品從內部結構到外形的設計實現理想化。

2 CAD技術在機械設計工作中的具體應用

（1）實體應用。運用CAD技術進行三維建模的形式包括三種，分別為線框模型；實體模型；表面模型。CAD軟件中很多能夠實體建模，并提供相應的基本體系。比如使用AutoCAD軟件進行三維實體建模過程中，系統能夠提供包括立方體、球體、圓柱體、楔形體在內的多種體系。某些簡單的零件，可以運用結構分析法對零件進行基本體的分解，再運用三維技術進行實體造型，并通過對基本體交、并、差的計算，由此能夠繪制出零件的三維實體模型。但是對于某些結構復雜的零部件往往很難進行基本體的分解，即使分解完成也會出現因基本體太多而無法成型的問題。所以應該在二維幾何圖形中對零件的截面輪廓做好定義，之后在運用三維實體造型技術，將零件進行拉伸、旋轉處理，得到更為直觀的基本體模型，然后再通過交、并、差等計算出零件的三維實體造型。設計人員需要認真統計機械運動的數據，計算出各個零件的運動坐標，利用CAD技術中的三維編輯處理技術按照既定的坐標進行零件的“組裝”。隨著科學技術的不斷發展，機械制造的設計、生產技術也不斷的向前邁進，數控機床和CAD技術應用面越發廣泛，機械制造行業正在向著數字化與電子化的方向發展。機械模具的CAD技術和激光快速成型技術已經被廣泛的應用于機械設計制造行業。

（2）多維繪圖技術的應用。在機械產品設計的信息處理過程中，重點要關注圖形與數據兩個部分。具體的設計工作中，繪圖的工作量比大約占整體工作的60%以上，從二維角度進行信息處理就是繪制設計平面圖。就目前的CAD應用情況看，可用的繪圖軟件比較多，基本都可以完成圖形繪制和編輯工作，并配有標準的文字、規范的尺寸、鮮明的層次性，能夠完成圖形的交換。但是要想真正體現出CAD技術的優越性，還應該在二維繪圖軟件功能的基礎上，應用具備宏命令功能的參數設計系統，組建服務于圖形設計的符號數據庫，這樣設計人員就可以免去復雜的計算機操作，根據數據庫菜單從事圖形繪制工作。

（3）CAD技術在未來機械設計中的應用展望。CAD技術的應用功能大致是計算、分析與繪圖，但是就機械設計而言，單單是這些功能還不夠，對于設計中方案的構想、產品結構布局、參數的推理等等都需要現代技術的輔助作用。近些年以來，CAD技術在這些方面也有了一定的進步，開發出一部分應用與機械零件制作的設計軟件和故障檢驗系統。在未來的發展中，CAD技術的發展將會隨著市場需要而不斷前進，促進機械設計制造的不斷進步，提升產品更新換代的頻率，為提高機械產品的設計水平和質量發揮更大的效用。

3 結語

綜上所述，CAD技術是機械設計業重要的輔助工具，從機械設計實體、多維繪圖等方面看，這項技術具有很好的實際意義，其計算、分析、多維繪圖等功能使機械設計工作更為便捷，未來機械設計中應用CAD技術會更加廣泛，同時設計人員也應不斷更新觀念，拓展視野，不斷完善CAD的技術功能，使其為以后設計工作提供更好的服務。

[1]張夕琴.CAD/CAE技術在機械設計中的應用[J].裝備制造技術，2007，(12)

[2]陳曉紅.基于CAD在機械設計中應用的探索性研究[J].制造業自動化，2011，33(4).