浅析CAD在机械设计中的应用现状与发展趋势

吴宗明

摘要：随着我国的科技发展越来越快，各种信息技术发展越来越成熟，计算机技术在各个行业应用也变得越来越广泛。计算机辅助技术在机械设计中的应用不仅发展了机械设计行业还提高了我国机械制造业的竞争力。本文简单介绍了计算机辅助技术及其系统的组成，主要阐述了计算机辅助技术在机械设计中的应用现状和未来的发展趋势，以期为机械设计人员提供帮助。

关键词：CAD；机械设计；应用

随着信息化时代的到来，越来越多的人开始接触新媒体，开始接触计算机。人们利用计算机技术来进行各种设计和各种计算，将计算机辅助技术用于机械产品的设计中，把计算机的数据信息化优势充分的展现出来。这种新兴的计算机技术可以快速分析不同的方案从而有助于设计人员选择最优的设计方案，还具有各种设计信息资料的高效检索能力，这样不仅可以提高设计人员的工作效率还能够保证设计的质量。计算机辅助技术在改变人们生活的同时，也在不断的改变着机械设计行业。

1 CAD技術及其系统的组成

CAD技术也称为计算机辅助技术，其系统的核心组成部分就是软件系统和硬件系统。所谓的软件系统主要由计算机辅助软件和有关的计算机辅助模型构成，而硬件系统主要是由各种重要设备构成，如图形的输入设备、图形的输出设备、计算机等。

CAD系统的发展离不开它的硬件和软件系统，目前计算机硬件技术非常厉害，但是软件和硬件是相互依存的，只有不断提高计算机辅助软件和计算机辅助模型才能真正的提高CAD技术水平。计算机辅助软件可以分为三类，第一类是交互式图形显示软件，第二类是CAD应用软件，第三类是CAD数据管理软件。而计算机辅助模型主要是标准件库，它的目的是提高设计的效率。在实际的机械设计过程中，需要绘制的内容不同，因而多种CAD系统都在同时运行，在这种情况下就要对系统进行协调，这就需要统一的数据资源库。

CAD技术是由很多具有功能的模块组成，例如就我们熟悉的AutoCAD，它包括的功能有①平面绘图：AutoCAD可以用于绘制基本图形。②绘图辅助工具：可以通过正交、捕捉追踪等辅助工具帮助用户更快更好的绘图。③编辑图形：将创建好的图形通过编辑功能进行缩放、移动、旋转以及修剪等达到美化图形的目的。④标注尺寸：对图形进行标注可以让人们对图形的认识加深，标注尺寸可自行设定。⑤书写文字：能够在创建对象的任何地方书写文字。⑥图层管理功能：可以给图形对象设定一个图层。⑦三维绘图：绘制三维立体图，对创建实体进行编辑。⑧网络功能：可以将绘制的图形上传到网络，便于大家共享。⑨数据交换：提供多种图形图像数据交换格式。

2 CAD在机械设计中的应用现状

2.1 CAD技术的优势

CAD技术具有很多优势，它不仅与人的思维相适应，还有助于效率的提高、便于设计成果的修改。这些优势都使得CAD在机械设计中的应用越来越广泛。

（1）与人的思维相适应

机械设计师在设计时都要先构思，再进行绘制图形。设计产品都是立体的，人在思考时脑海中想的图形也是三维的，因此通过使用CAD技术模拟真实的几何形状，让设计师的思维更好的表达出来，激发设计师创作灵感，使设计师能够设计出更多更好的作品。CAD这种与人思维相适应的优点使得设计产品更具有创新性。

（2）有助于效率的提高

利用CAD软件可以将复杂的几何造型呈现出来，同时利用布尔运算软件可以提高计算效率，大大降低计算的时间，图形设计中截交线和相贯线的自动形成大大降低了设计师的工作量，为设计师提供了更多的时间。更重要的一点是在产品的升级过程中可以借助原有的设计数据，在原来的数据上进行修改后就又可以得到一个新的产品，这有助于效率的提高。

（3）便于设计成果的修改

CAD软件应用于机械设计中避免了以前的所有设计成果全部修改的弊端，可以将设计的数据储存起来，便于后面的修改，大大减少了劳动力，使设计人员有更多的精力去创新。

2.2 CAD技术在机械设计中的应用现状

CAD技术目前主要是应用在二维绘图、三维实体造型方面以及性能分析与结构优化方面，以下是具体介绍：

（1）二维绘图以及三维实体造型方面的应用

最开始CAD技术产生时由于硬件的不足使得它只能够绘制一些基本的二维图形，这种平面图形与人的思维存在差异，限制了设计师思维的表达。随着时代的发展，计算机技术发展越来越好，硬件技术得到了大幅度的提高，软件系统也在不断的优化，使得三维实体造型能够发展起来。有了三维技术人们的想象力更好了，设计的产品更有新意。

（2）性能分析与结构优化

CAD技术不只是一种绘图工具，更是一种优化设计的技术。在产品设计时需要对产品的性能进行分析，然后再将其结构优化，最后将产品的性能和产品的外形设计结合，利用计算机技术分析零部件，优化零部件，这样才能得到好的产品。

3 CAD技术在机械设计中应用的发展趋势

对于CAD技术来说，它未来的发展方向应该向着智能化、集成化、虚拟化发展，这样才能不断促进我国机械设计行业的发展，才能走在科学技术的前端。

3.1智能化

CAD系统需要变得更加智能化。智能化的CAD系统具有专家的头脑，还有大量的经验，能够对复杂的问题进行深入剖析，能够运用自己的知识库进行推理。人工智能技术可以加速CAD系统智能化，可以发展机械设计。

3.2集成化

机械产品在设计过程中需要多种技术的相互配合，不仅只有CAD技术，还需要CAM技术。两者相结合就可以做到CAD设计的结果用于数控仿真，再生成数控加工程序，最后就可以在数控机床上进行实体加工。相信在未来会有更多这样的集成模式出现，未来的CAD技术应该是集成化的。

3.3虚拟化

虚拟技术是一种新技术，设计师在虚拟世界进行产品的设计，对虚拟产品进行结构、舒适度等方面的检查。这种利用虚拟产品代替真实产品，可以在虚拟模型中将真实产品存在的问题解决，大大降低了测试的费用。

4结语

CAD技术应用于我国的机械设计必将推动我国机械行业的发展，但是我国的CAD技术与发达国家相比还是有一些差距，因此我国要加强CAD技术的研发，要不断向着智能化、集成化、虚拟化方向发展，为我国机械设计奠定基础。

参考文献：

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