機械設計制造中的CAD技術應用分析

吳勇

摘要：隨著高科技的迅猛發展，CAD技術在機械設計制造中的應用也越來越廣泛。本文簡單介紹CAD系統的組成、發展狀況及應用現狀，并重點對其在機械設計制造中的具體應用進行探討。

關鍵詞：CAD技術;機械設計制造;計算機技術

CAD也就是計算機輔助設計。它為工程技術人員解決了很多困難，給設計人員提供設計軟件、分析軟件以及繪圖軟件，并且很容易掌握，在機械設計制造中已被廣泛地應用，它具備漢化工程繪圖系統，這樣的系統具有如下功能：設計圖形、修改圖形、具有很大的存儲量等等，同時，還能夠進行刪除、查詢、更新等操作，與人們的繪圖習慣相對應。它不需要畫圖板，也不需要繪圖儀器以及描圖員，且設計出來的施工圖的質量都相當的高。它在機械方面的設計能力是非常強的，能夠進行有限元分析以及機械制造等。總而言之，在機械設計制造中融入CAD技術不僅可以將工程設計的質量提高，還能大大縮短工期，提高經濟效益。

1相關理論概述

1.1CAD概述

CAD又稱Computer Aided Design，中文稱之為計算機輔助設計，該項技術利用計算機圖形處理系統與內部數值計算方法與系統，幫助工程設計人員進行相關產品的設計與分析，它在其中起一定程度的輔助作用。自CAD技術誕生以來，被廣泛的應用在各種行業，包括電子、化工、建筑等，它實現了最大程度設計效率的提高，并將計算機技術輔助到制造過程中，即CAM技術，與產品數據的系統化管理模式，即PDM技術，以及計算機各內置部件集成制造模型，即CIMS系統，三者融為一體形成CAD系統[1]。目前CAD系統結合新型人工智能處理模板，已經發展成為現代智能的ICAD系統，它可以提高新型市場中對小批量產品的需求，并在原有基礎上極大的提高其應變反應能力。

1.2CAD技術優勢

在機械產品的設計與制造過程中，利用CAD技術，可以實現產品的內部性能的優化與結構分布的最佳配置，它利用CAE技術，放棄了傳統人力，對整個制造系統實現了精密的控制，并在制造過程中對產品的內部結構與性能進行分析。CAD技術可以實現準確的二維設計，并對復雜的零件體積進行計算，對產品的重量體積進行精確的描繪統計，此外，它還具有一定程度的演示功能等[2]。

CAD技術在傳統機械設計的基礎上縮短了機械設計與制造的周期，它在傳統二維系統的基礎上使用三維技術，在裝配過程中進行設計，并且還可以利用不同零件的空間位置進行設計，保證了零件之間的有效配合。CAD技術在最大的程度上縮短了設計周期與消能時間比，提高了生產效率，而且利用CAD系統進行設計的產品，具有重構性。

CAD技術將機械產品的設計與制造融為一體，并聯合CIMS的生產模式進行，其采用更為先進的設計方法，其中包括有限元受力分析等方式，在提高產品質量的同時進行產品生產監控，在最大程度上保證了質量與效率的有效結合。

2.CAD技術應用

2.1CAD技術應用分析

CAD技術在機械設計中的應用體現在多個方面本文從以下幾個方面對其進行分析：

第一，CAD的三維建模方式有三個主要類型，包括線框、表面、實體模型。在AutoCAD三維實體模塊當中，系統默認提供了六大體系，包括立方體、球體等。宏觀來講，對產品部件進行建造，首先要對其內部建構進行分解，并分割成多個主體進行三維造型，其后，利用交、并布爾運算模型，對零部件進行實體建模。但值得注意的是，有些零件很難進行細致的分解，這就應該采用不同的方法，在二維幾何元素基礎上進行[3]。

第二，CAD技術是當前機械設計與制造中最具有活力的技術方法，其應用領域包括幾何建模、工程分析、CAE技術等，在機械設計與制造中，CAD技術主要是在計算機技術的基礎之上進行二位繪圖，并在實現三維實體建模，與結構內部性能分析與優化。

第三，在多維繪圖過程中利用CAD技術進行繪制圖形與數據，目前CAD技術進行繪圖工作主要是進行交叉繪圖處理，并對圖形進行分類匯編處理。它還可以在傳統圖形的基礎上進行分層，填充剖面結構，但是CAD繪圖必須配合通用軟件包才能正常運行，因此，由于現有技術限制，我國大多數機械制造業的CAD技術都是在不斷的探索中開展的。

2.2CAD技術在機械設計制造中的發展

CAD技術是利用三維模型進行技處理，它可以實現個體利用思維，在初級階段進行三維模型設計，并在最大程度上實現集合參數與設計的聯合，并利用統一數據庫的數據進行整體的三維模型分析，因此可以更好的實現設計思想，增加方案的理想化程度。CAD設計中，打破了傳統設計模式，建立新型的模型數據庫，對數據進行統一匯編處理，因此從整體角度來看，CAD技術將會代替傳統二維建模技術，成為今后機械設計制造發展中的核心，并伴隨著計算機網絡技術的發展，以及網絡技術的全面普及，進入更為廣泛的層面。

CAD技術會隨著三維技術的發展與物聯網、互聯網基礎上進行普及化改革，因此對CAD技術的深入了解與把握對國家產業技術的發展具有非常重要意義。

3.結論

終上所述，國家經濟的發展離不開各個高新技術產業的支持，產業的發展需要科學技術的進步，尤其是作為國家支柱的產業，機械設計制造領域，在傳統技術基礎上引進新型的CAD技術，可以在最大程度上實現技術產業的進步與國家經濟的發展。

參考文獻：

[1]李麗娟，劉彥昌，呂柏源.橡膠機械設計制造中CAD/CAM技術[J].橡膠技術與裝備，2013，13（12）：121-122.

[2]劉方輝，錢心遠，張杰.CAD/CAE/CAM技術在現代塑料模設計制造中的應用[J].模具工業，2011，11（12）：102-106.

[3]陳剛.CAD/CAM技術在橡膠機械設計制造中的應用[J].中國高新技術企業，2013，29（17）：129-130.