论文部分内容阅读
[摘 要]CAD即利用计算机与图形设备帮助绘图人员进行图形的设计。在相关工程以及产品的设计中，工作人员经常用计算机对不同的方案进行大量的计算、分析以及设计，进行相互之间的比较，最后做出最佳的方案。对CAD技术的运用是建筑工程中不可缺少的环节。在机械的设计中使用CAD技术，逐渐的改变了繁琐的手工检索以及计算，使得经典设计的理论与现代设计方法实现了完美的结合。
[关键词]机械设计 CAD技术 实际应用
中图分类号：U464.11+1 文献标识码：U 文章编号：1009―914X（2013）34―0400―02
随着经济的发展以及科学技术的进步，现阶段CAD技术已经由最初只能进行数值计算以及图形处理功能的CAD系统，逐渐的演变成了具有智能系统的CAD系统，成为了一种与人工技能相结合的系统。CAD技术是先进制造技术的重要组成部分，是计算机技术在工程设计、机械制造等领域中最有影响的一项高新应用技术。CAD系统的发展和应用使传统的产品设计方法与生产模式发生了深刻的变化，已经产生必然继续产生巨大的社会经济效益。
一、CAD技术的发展趋势以及实际运行范围
（1）随着计算机性能的不断提升，以及计算机网络的“智能化、普及化”信息处理环境的变化，逐渐的推进了CAD三维技术向“智能化、集成化以及规范化”的发展。①规范化。规范化也就是我们在工作中经常提到的标准化，CAD技术标准化的趋势集中表现在“数据交换格式、数据的模型与CAD资源”这些方面中，在相关数据模型的常规之下经常采取的是STEP这种比较规范的先进性系统。并且伴随着STEP系统的逐渐完善，进一步的促进其成为CAD新一代的系统研发指导。在CAD数据的交换方面，依靠之前的规范性接口已经不能满足其发展的要求了。在现在的发展阶段，关于传输参数化特征的模型仍然是一个世界性的难题，但是如果有了STEP的相关标准可能会比较容易的突破这个问题了。②集成化。目前情况下，CAD等相关科学技术发展的总趋势就是集成化，这种集成化的方式会逐渐的结束CAD技术孤立的局面。首先，其是对计算机的“图形图像学，硬件以及软件的功能”等应用领域中的技术进行科学的集成。其次，持续性的与计算机辅助制造以及相关产品的数据管理等进行集成。随着时代的进步，网络的发展，人们之前的设想会随着时间的推移逐渐的变成现实，由此可见科技的力量是伟大的。怎样用更好的方式将CAD集成化的体系构设于网络的体系中是未来的一段时间内人们关注的焦点。③智能化。CAD智能化的标志性特征就是对特征造型以及参数化设计的应用。由于参数的引进，使得CAD技术在被人们使用的时候更加的方便以及智能，让软件好像转化成为了人类得力的助手，能够帮助人们更好的进行工作。CAD软件，需要把相关的工程数据概念尽量的完全集成于数据的模型内，例如，零件几何图形的处理问题中，最关键的就是凭借CAD软件的相关特征模型进行工作。
（2）CAD技术在机械设计中应用范围
之前在进行机械设计计算的时候，都是通过人工翻阅大量的手册、资料，由常规性的理论进行推导，经常使用的方法是经验公式手算和人工绘图等方法，步骤非常的繁琐。在新时代的发展前提下，引进新的计算方法CAD技术已经是势在必行，并且CAD技术不仅仅是停留在计算机替代人工进行绘图这一层面上，还应包括更多的方面像工程计算、优化设计以及可靠性分析等重要的方面。
CAD技术是现代机械设计发展中最具有活力的一种技术手段，现阶段CAD技术主要在几何建模、动态特征、以及检索交换等方面。在CAD技术发展的初期阶段中，技术水平不高仅仅能够对一些比较简单的二维图形进行绘制，但是随着科学技术的发展CAD技术也有了很大的提升，逐渐的发展成为了水平高超的计算机辅助设计了。当前，在市场上应用比较广泛的二维的CAD绘图的软件是AUTOCAD以及CAXA电子图板等。随着时间的发展，人们越来越注重对科学技术的研究，认识到了科学技术的重要性。很多企业中的CAD相关设计系统经过不断的摸索以及应用，已经在很大程度上提升了设计的效率。对CAD技术的使用，使得企业产品的相关性能设计以及结构优化设计技术都得到了有效的发挥，已不仅是替代人们进行简单重复的劳动了。在对相关产品进行设计的时候，可以对产品进行性能分析设计以及产品的结构优化设计，把产品的形态设计和性能设计进行完美的结合，并且通过计算机的辅助技术进一步的实现对机械产品中主要零部件的动、静态分析，以及结构形态的优化。但是虽然CAD的技术已经为人们的工作带来了很多的好处，并且具有一定的技术优越性，但是到目前为止，相关机械人员利用CAD技术对产品进行设计的效率以及质量依旧停留在初级的水平上，仍需不断的对其进行完善。
二、CAD技术与传统技术相比较存在的优势
通过对三维CAD系统软件的应用，我们知道三维CAD技术比二维的系统软件更加具有效率，并且具有成本低的优势。是值得推广并使用的一种先进性技术。
（1）提高了效率，缩短了周期
利用三维的CAD技术软件，能在装配的环境中设计出新的零件；可以通過相邻机械零件的位置、形状等信息对新零件进行设计，节省了之前繁琐的过程，并且能够保证设计出的新零件与相邻零件的配合度，减少失败率。采用CAD三维的技术能够减少机械产品设计的周期，提升工作效率。另外，三维CAD的系统是具有高度原型设计的能力的，可以进行快速的重构，并得到新的机械产品。
（2）与以往技术相比，其更能提升产品的技术含量及质量
因为相关机械产品和信息技术进行了一定的融合，并且采取了CAD的先进设计方法，以及CIMS组织生产，也就使得机械产品的设计有了更新的发展。三维的CAD技术中采用的都是非常先进的设计方法，例如，优化、有限元受力分析等等，这些方法都有效的保证了产品的质量。另外，很多大型的企业中具有比较完善的数控加工手段，再采用CAD、CAPP、CAM等对机械的零件进行加工，具有非常好的一致性，进而保证了产品的质量。 （3）对零件进行设计和修改的时候更加方便
利用CAD三维系统的软件对零件进行设计以及计算，能够减少之前在工作中出现的失误，增加临近零件之间彼此配合的精密度，可以有效地避免由于单独进行零件设计而导致零件在组装时失败的现象。举个例子，根据箱子的形状设计出与其配合的箱子盖，通过CAD技术的运用就能够准确、快速的设计出需要的箱子盖。
三、CAD技术在机械设计中的相关技术分析
（1）实体生成的零件与装配图
关于零件的实体建模。在CAD的实体建模中有“线框、表面和实体”三种。在很多具有实体建模功能的三维CAD软件中，都涵盖了基本的特征与功能。就像在AutoCAD三维实体造型模块中，就能够提供出立方体、环状体以及球体等共六种体系。对那些结构相对比较简单的零件，可以展开一定的剖析，并分解成几个基本的体系。对那些相对而言比较简单的零件，可以先对其进行结构的剖析，将其进行分解，分成几个基本体，然后再分别的对几个基本体展开实体的造型，然后对其进行“交、并与差”的运算，这样就能够获得三维模型的实体了。其中的运算过程用CAD技术，不但能使结果更加准确，并且能够节省时间。
当遇到难以将其分解成几个基本体比较复杂的零件，尽管进行了组合或者分解，依旧不容易形成基本体，并使模型成型受到阻碍的时候，就可以采用更为先进的方式进行解决，对相关零件截面的相关轮廓在二维几何的元素中先行定义，然后经过旋转方式得到新的基本体，最后经过“交、并与差”等相关的科学运算获得三维实体造型的零件。
（2）生成实体的装配图
相关零件的实体构造已经完成之后，然后依据机器运动的相关剖析资料，根据相关零部件的坐标来开展具体的装配工作，这些都是可以凭借CAD三维的编辑功能来完成的。
（3）机械CAE软件的应用
机械 CAE 系统的主要功能是：工程数值分析、结构优化设计、强度设计评价与寿命预估、动力学/运动学仿真等。CAD 技术在解决造型问题后，才能由CAE解决设计的合理性、强度、刚度、寿命、材料、结构合理性、运动特性、干涉、碰撞问题和动态特性等。
结语：在机械的相关图案设计中，建筑CAD软件的应用非常的普及，并且为人们的工作带来了很多的方便，做出了很大的贡献。各种的CAD软件像微机版或者是局域网都为相关的设计工作者带来了非常大的方便。尽管CAD的技术是非常实用的一种技术，但是随着时代的发展人们对于科技的要求也在不断的提高，CAD技术也暴露出了很多的不足之处，并有待于进一步的开发与扩充。在三维的CAD产品设计中，可以建立充分而完整的统一数据库，并以此为基础，对整体设计或部件进行各类分析。从长远的观点看，三维CAD技术必然会替代二维绘图。随着计算机性能的提高，网络通讯的普及化、信息处理的智能化、多媒体技术的实用化，CAD三维技术正向着开放、集成、智能和标准化的方向发展。正确把握CAD技术的发展趋势，对我国CAD软件行业的开发及企业正确规划自身的CAD应用系统，都有深远的意义。
参考文献
[1] 马洪伟，许宝玲，刘晨曦.绿色冶金机械设计的关键技术[J].科技信息，2012（02）.
[2] 鲁大伟.机械产品绿色设计关键技术研究[J].科学之友，2012（07）.
[3] 赵志.CAD技术在机械设计计算中的应用研究[J].AutoCAD在机械设计中的应用，2010（08）.
[4] 榮涵锐.机械设计CAD技术基础探究[J]. 现代先进科学技术的发展论，2011（07）.
[5] 徐建平，盛和太.绿色冶金机械设计的关键技术[J].精通AutoCAD，2010（06）.
[6] 葛海霞，刘村.关于机械设计中CAD技术的运用[J].科学技术研究探讨，2011（07）.
[7] 韩石华.机械设计CAD技术基础探究[J].群文天地：下半月，2012（08）.
[8] 杜冬玲.浅析机械发展带来的社会效益和经济效益[J].价值工程，2011（11）.
[关键词]机械设计 CAD技术 实际应用
中图分类号：U464.11+1 文献标识码：U 文章编号：1009―914X（2013）34―0400―02
随着经济的发展以及科学技术的进步，现阶段CAD技术已经由最初只能进行数值计算以及图形处理功能的CAD系统，逐渐的演变成了具有智能系统的CAD系统，成为了一种与人工技能相结合的系统。CAD技术是先进制造技术的重要组成部分，是计算机技术在工程设计、机械制造等领域中最有影响的一项高新应用技术。CAD系统的发展和应用使传统的产品设计方法与生产模式发生了深刻的变化，已经产生必然继续产生巨大的社会经济效益。
一、CAD技术的发展趋势以及实际运行范围
（1）随着计算机性能的不断提升，以及计算机网络的“智能化、普及化”信息处理环境的变化，逐渐的推进了CAD三维技术向“智能化、集成化以及规范化”的发展。①规范化。规范化也就是我们在工作中经常提到的标准化，CAD技术标准化的趋势集中表现在“数据交换格式、数据的模型与CAD资源”这些方面中，在相关数据模型的常规之下经常采取的是STEP这种比较规范的先进性系统。并且伴随着STEP系统的逐渐完善，进一步的促进其成为CAD新一代的系统研发指导。在CAD数据的交换方面，依靠之前的规范性接口已经不能满足其发展的要求了。在现在的发展阶段，关于传输参数化特征的模型仍然是一个世界性的难题，但是如果有了STEP的相关标准可能会比较容易的突破这个问题了。②集成化。目前情况下，CAD等相关科学技术发展的总趋势就是集成化，这种集成化的方式会逐渐的结束CAD技术孤立的局面。首先，其是对计算机的“图形图像学，硬件以及软件的功能”等应用领域中的技术进行科学的集成。其次，持续性的与计算机辅助制造以及相关产品的数据管理等进行集成。随着时代的进步，网络的发展，人们之前的设想会随着时间的推移逐渐的变成现实，由此可见科技的力量是伟大的。怎样用更好的方式将CAD集成化的体系构设于网络的体系中是未来的一段时间内人们关注的焦点。③智能化。CAD智能化的标志性特征就是对特征造型以及参数化设计的应用。由于参数的引进，使得CAD技术在被人们使用的时候更加的方便以及智能，让软件好像转化成为了人类得力的助手，能够帮助人们更好的进行工作。CAD软件，需要把相关的工程数据概念尽量的完全集成于数据的模型内，例如，零件几何图形的处理问题中，最关键的就是凭借CAD软件的相关特征模型进行工作。
（2）CAD技术在机械设计中应用范围
之前在进行机械设计计算的时候，都是通过人工翻阅大量的手册、资料，由常规性的理论进行推导，经常使用的方法是经验公式手算和人工绘图等方法，步骤非常的繁琐。在新时代的发展前提下，引进新的计算方法CAD技术已经是势在必行，并且CAD技术不仅仅是停留在计算机替代人工进行绘图这一层面上，还应包括更多的方面像工程计算、优化设计以及可靠性分析等重要的方面。
CAD技术是现代机械设计发展中最具有活力的一种技术手段，现阶段CAD技术主要在几何建模、动态特征、以及检索交换等方面。在CAD技术发展的初期阶段中，技术水平不高仅仅能够对一些比较简单的二维图形进行绘制，但是随着科学技术的发展CAD技术也有了很大的提升，逐渐的发展成为了水平高超的计算机辅助设计了。当前，在市场上应用比较广泛的二维的CAD绘图的软件是AUTOCAD以及CAXA电子图板等。随着时间的发展，人们越来越注重对科学技术的研究，认识到了科学技术的重要性。很多企业中的CAD相关设计系统经过不断的摸索以及应用，已经在很大程度上提升了设计的效率。对CAD技术的使用，使得企业产品的相关性能设计以及结构优化设计技术都得到了有效的发挥，已不仅是替代人们进行简单重复的劳动了。在对相关产品进行设计的时候，可以对产品进行性能分析设计以及产品的结构优化设计，把产品的形态设计和性能设计进行完美的结合，并且通过计算机的辅助技术进一步的实现对机械产品中主要零部件的动、静态分析，以及结构形态的优化。但是虽然CAD的技术已经为人们的工作带来了很多的好处，并且具有一定的技术优越性，但是到目前为止，相关机械人员利用CAD技术对产品进行设计的效率以及质量依旧停留在初级的水平上，仍需不断的对其进行完善。
二、CAD技术与传统技术相比较存在的优势
通过对三维CAD系统软件的应用，我们知道三维CAD技术比二维的系统软件更加具有效率，并且具有成本低的优势。是值得推广并使用的一种先进性技术。
（1）提高了效率，缩短了周期
利用三维的CAD技术软件，能在装配的环境中设计出新的零件；可以通過相邻机械零件的位置、形状等信息对新零件进行设计，节省了之前繁琐的过程，并且能够保证设计出的新零件与相邻零件的配合度，减少失败率。采用CAD三维的技术能够减少机械产品设计的周期，提升工作效率。另外，三维CAD的系统是具有高度原型设计的能力的，可以进行快速的重构，并得到新的机械产品。
（2）与以往技术相比，其更能提升产品的技术含量及质量
因为相关机械产品和信息技术进行了一定的融合，并且采取了CAD的先进设计方法，以及CIMS组织生产，也就使得机械产品的设计有了更新的发展。三维的CAD技术中采用的都是非常先进的设计方法，例如，优化、有限元受力分析等等，这些方法都有效的保证了产品的质量。另外，很多大型的企业中具有比较完善的数控加工手段，再采用CAD、CAPP、CAM等对机械的零件进行加工，具有非常好的一致性，进而保证了产品的质量。 （3）对零件进行设计和修改的时候更加方便
利用CAD三维系统的软件对零件进行设计以及计算，能够减少之前在工作中出现的失误，增加临近零件之间彼此配合的精密度，可以有效地避免由于单独进行零件设计而导致零件在组装时失败的现象。举个例子，根据箱子的形状设计出与其配合的箱子盖，通过CAD技术的运用就能够准确、快速的设计出需要的箱子盖。
三、CAD技术在机械设计中的相关技术分析
（1）实体生成的零件与装配图
关于零件的实体建模。在CAD的实体建模中有“线框、表面和实体”三种。在很多具有实体建模功能的三维CAD软件中，都涵盖了基本的特征与功能。就像在AutoCAD三维实体造型模块中，就能够提供出立方体、环状体以及球体等共六种体系。对那些结构相对比较简单的零件，可以展开一定的剖析，并分解成几个基本的体系。对那些相对而言比较简单的零件，可以先对其进行结构的剖析，将其进行分解，分成几个基本体，然后再分别的对几个基本体展开实体的造型，然后对其进行“交、并与差”的运算，这样就能够获得三维模型的实体了。其中的运算过程用CAD技术，不但能使结果更加准确，并且能够节省时间。
当遇到难以将其分解成几个基本体比较复杂的零件，尽管进行了组合或者分解，依旧不容易形成基本体，并使模型成型受到阻碍的时候，就可以采用更为先进的方式进行解决，对相关零件截面的相关轮廓在二维几何的元素中先行定义，然后经过旋转方式得到新的基本体，最后经过“交、并与差”等相关的科学运算获得三维实体造型的零件。
（2）生成实体的装配图
相关零件的实体构造已经完成之后，然后依据机器运动的相关剖析资料，根据相关零部件的坐标来开展具体的装配工作，这些都是可以凭借CAD三维的编辑功能来完成的。
（3）机械CAE软件的应用
机械 CAE 系统的主要功能是：工程数值分析、结构优化设计、强度设计评价与寿命预估、动力学/运动学仿真等。CAD 技术在解决造型问题后，才能由CAE解决设计的合理性、强度、刚度、寿命、材料、结构合理性、运动特性、干涉、碰撞问题和动态特性等。
结语：在机械的相关图案设计中，建筑CAD软件的应用非常的普及，并且为人们的工作带来了很多的方便，做出了很大的贡献。各种的CAD软件像微机版或者是局域网都为相关的设计工作者带来了非常大的方便。尽管CAD的技术是非常实用的一种技术，但是随着时代的发展人们对于科技的要求也在不断的提高，CAD技术也暴露出了很多的不足之处，并有待于进一步的开发与扩充。在三维的CAD产品设计中，可以建立充分而完整的统一数据库，并以此为基础，对整体设计或部件进行各类分析。从长远的观点看，三维CAD技术必然会替代二维绘图。随着计算机性能的提高，网络通讯的普及化、信息处理的智能化、多媒体技术的实用化，CAD三维技术正向着开放、集成、智能和标准化的方向发展。正确把握CAD技术的发展趋势，对我国CAD软件行业的开发及企业正确规划自身的CAD应用系统，都有深远的意义。
参考文献
[1] 马洪伟，许宝玲，刘晨曦.绿色冶金机械设计的关键技术[J].科技信息，2012（02）.
[2] 鲁大伟.机械产品绿色设计关键技术研究[J].科学之友，2012（07）.
[3] 赵志.CAD技术在机械设计计算中的应用研究[J].AutoCAD在机械设计中的应用，2010（08）.
[4] 榮涵锐.机械设计CAD技术基础探究[J]. 现代先进科学技术的发展论，2011（07）.
[5] 徐建平，盛和太.绿色冶金机械设计的关键技术[J].精通AutoCAD，2010（06）.
[6] 葛海霞，刘村.关于机械设计中CAD技术的运用[J].科学技术研究探讨，2011（07）.
[7] 韩石华.机械设计CAD技术基础探究[J].群文天地：下半月，2012（08）.
[8] 杜冬玲.浅析机械发展带来的社会效益和经济效益[J].价值工程，2011（11）.