淺析CAD在機械設計中的應用現狀與發展趨勢

吳宗明

摘要：隨著我國的科技發展越來越快，各種信息技術發展越來越成熟，計算機技術在各個行業應用也變得越來越廣泛。計算機輔助技術在機械設計中的應用不僅發展了機械設計行業還提高了我國機械制造業的競爭力。本文簡單介紹了計算機輔助技術及其系統的組成，主要闡述了計算機輔助技術在機械設計中的應用現狀和未來的發展趨勢，以期為機械設計人員提供幫助。

關鍵詞：CAD；機械設計；應用

隨著信息化時代的到來，越來越多的人開始接觸新媒體，開始接觸計算機。人們利用計算機技術來進行各種設計和各種計算，將計算機輔助技術用于機械產品的設計中，把計算機的數據信息化優勢充分的展現出來。這種新興的計算機技術可以快速分析不同的方案從而有助于設計人員選擇最優的設計方案，還具有各種設計信息資料的高效檢索能力，這樣不僅可以提高設計人員的工作效率還能夠保證設計的質量。計算機輔助技術在改變人們生活的同時，也在不斷的改變著機械設計行業。

1 CAD技術及其系統的組成

CAD技術也稱為計算機輔助技術，其系統的核心組成部分就是軟件系統和硬件系統。所謂的軟件系統主要由計算機輔助軟件和有關的計算機輔助模型構成，而硬件系統主要是由各種重要設備構成，如圖形的輸入設備、圖形的輸出設備、計算機等。

CAD系統的發展離不開它的硬件和軟件系統，目前計算機硬件技術非常厲害，但是軟件和硬件是相互依存的，只有不斷提高計算機輔助軟件和計算機輔助模型才能真正的提高CAD技術水平。計算機輔助軟件可以分為三類，第一類是交互式圖形顯示軟件，第二類是CAD應用軟件，第三類是CAD數據管理軟件。而計算機輔助模型主要是標準件庫，它的目的是提高設計的效率。在實際的機械設計過程中，需要繪制的內容不同，因而多種CAD系統都在同時運行，在這種情況下就要對系統進行協調，這就需要統一的數據資源庫。

CAD技術是由很多具有功能的模塊組成，例如就我們熟悉的AutoCAD，它包括的功能有①平面繪圖：AutoCAD可以用于繪制基本圖形。②繪圖輔助工具：可以通過正交、捕捉追蹤等輔助工具幫助用戶更快更好的繪圖。③編輯圖形：將創建好的圖形通過編輯功能進行縮放、移動、旋轉以及修剪等達到美化圖形的目的。④標注尺寸：對圖形進行標注可以讓人們對圖形的認識加深，標注尺寸可自行設定。⑤書寫文字：能夠在創建對象的任何地方書寫文字。⑥圖層管理功能：可以給圖形對象設定一個圖層。⑦三維繪圖：繪制三維立體圖，對創建實體進行編輯。⑧網絡功能：可以將繪制的圖形上傳到網絡，便于大家共享。⑨數據交換：提供多種圖形圖像數據交換格式。

2 CAD在機械設計中的應用現狀

2.1 CAD技術的優勢

CAD技術具有很多優勢，它不僅與人的思維相適應，還有助于效率的提高、便于設計成果的修改。這些優勢都使得CAD在機械設計中的應用越來越廣泛。

（1）與人的思維相適應

機械設計師在設計時都要先構思，再進行繪制圖形。設計產品都是立體的，人在思考時腦海中想的圖形也是三維的，因此通過使用CAD技術模擬真實的幾何形狀，讓設計師的思維更好的表達出來，激發設計師創作靈感，使設計師能夠設計出更多更好的作品。CAD這種與人思維相適應的優點使得設計產品更具有創新性。

（2）有助于效率的提高

利用CAD軟件可以將復雜的幾何造型呈現出來，同時利用布爾運算軟件可以提高計算效率，大大降低計算的時間，圖形設計中截交線和相貫線的自動形成大大降低了設計師的工作量，為設計師提供了更多的時間。更重要的一點是在產品的升級過程中可以借助原有的設計數據，在原來的數據上進行修改后就又可以得到一個新的產品，這有助于效率的提高。

（3）便于設計成果的修改

CAD軟件應用于機械設計中避免了以前的所有設計成果全部修改的弊端，可以將設計的數據儲存起來，便于后面的修改，大大減少了勞動力，使設計人員有更多的精力去創新。

2.2 CAD技術在機械設計中的應用現狀

CAD技術目前主要是應用在二維繪圖、三維實體造型方面以及性能分析與結構優化方面，以下是具體介紹：

（1）二維繪圖以及三維實體造型方面的應用

最開始CAD技術產生時由于硬件的不足使得它只能夠繪制一些基本的二維圖形，這種平面圖形與人的思維存在差異，限制了設計師思維的表達。隨著時代的發展，計算機技術發展越來越好，硬件技術得到了大幅度的提高，軟件系統也在不斷的優化，使得三維實體造型能夠發展起來。有了三維技術人們的想象力更好了，設計的產品更有新意。

（2）性能分析與結構優化

CAD技術不只是一種繪圖工具，更是一種優化設計的技術。在產品設計時需要對產品的性能進行分析，然后再將其結構優化，最后將產品的性能和產品的外形設計結合，利用計算機技術分析零部件，優化零部件，這樣才能得到好的產品。

3 CAD技術在機械設計中應用的發展趨勢

對于CAD技術來說，它未來的發展方向應該向著智能化、集成化、虛擬化發展，這樣才能不斷促進我國機械設計行業的發展，才能走在科學技術的前端。

3.1智能化

CAD系統需要變得更加智能化。智能化的CAD系統具有專家的頭腦，還有大量的經驗，能夠對復雜的問題進行深入剖析，能夠運用自己的知識庫進行推理。人工智能技術可以加速CAD系統智能化，可以發展機械設計。

3.2集成化

機械產品在設計過程中需要多種技術的相互配合，不僅只有CAD技術，還需要CAM技術。兩者相結合就可以做到CAD設計的結果用于數控仿真，再生成數控加工程序，最后就可以在數控機床上進行實體加工。相信在未來會有更多這樣的集成模式出現，未來的CAD技術應該是集成化的。

3.3虛擬化

虛擬技術是一種新技術，設計師在虛擬世界進行產品的設計，對虛擬產品進行結構、舒適度等方面的檢查。這種利用虛擬產品代替真實產品，可以在虛擬模型中將真實產品存在的問題解決，大大降低了測試的費用。

4結語

CAD技術應用于我國的機械設計必將推動我國機械行業的發展，但是我國的CAD技術與發達國家相比還是有一些差距，因此我國要加強CAD技術的研發，要不斷向著智能化、集成化、虛擬化方向發展，為我國機械設計奠定基礎。

參考文獻：

[1]辛國華，沈加樓.淺談CAD在機械設計中的應用現狀與發展趨勢[J].科學與財富，2014（12）：208-208.

[2]張新智.淺析CAD在機械設計中的應用[J].中國機械，2014（10）：289-290.

[3]于飛.論CAD在機械設計中的應用及機械制造技術的新發展[J].才智，2013（34）：140-141.