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摘要：目前，CAD技術突飛猛進的發展，為機械制造業提供了強大的技術支持。從CAD的概念及應用、CAD技術在機械設計中的優點、CAD技術在機械設計中的不足和CAD技術的發展趨勢四個方面對這個問題進行了論述，提出了一些思考。

關鍵詞：CAD；機械設計；應用

1CAD技術在機械設計中的優點

1.1符合人的思維過程

機械設計師在設計時總是先構思后表達，由于腦海中構思出的產品形狀是三維的，因而直接建立反映產品真實幾何形狀的三維實體模型自然是理想的表達方式。這可使機械設計師更加專注于產品設計本身，而不是產品的圖形表示，符合機械設計師的創新意識，有利于設計的連續進行。由于CAD三維設計得到的三維立體圖具有直觀、易于理解等特點，不僅能促進機械設計師的思維深入，有利于設計的擴展，而且也便于與他人進行交流。

1.2縮短了機械設計周期

CAD三維機械設計有利于解決復雜的幾何造型問題。它可以由簡單幾何實體通過布爾運算等功能組合出各種復雜的幾何實體，并能自動生成相貫線和截交線，大大減輕了設計工作量，縮短機械設計周期近1/3，大幅度地提高了設計和生產效率。在用三維CAD系統進行新機械的開發設計時，只需對其中部分零部件進行重新設計和制造，而大部分零部件的設計都將繼承以往的信息，使機械設計的效率提高了3-5倍。同時，三維CAD系統具有高度變型設計能力，能夠通過快速重構，得到一種全新的機械產品。

1.3零件設計和修改非常方便

使用三維CAD系統軟件，可以在裝配環境中設計新零件，也可以利用相鄰零件的位置及形狀來設計新零件，既方便又快捷，還可保證新零件與相鄰零件的精確配合，避免了單獨設計零件出現錯誤而導致裝配的失敗。比如可以在裝配環境中根據箱體的形狀及其他的配合要求快速準確地設計出所需要的箱蓋來。

零件環境中有查找器，在完成機械零件造型時，資源查找器同時列出了完成該零件的所有命令，點擊這些命令就可以很清楚地了解完成該零件的每個步驟，并利用資源查找器中的零件回放把零件造型的全過程通過動畫連續地演示出來，使人一目了然。修改零件時，也可以點擊資源查找器中相對應的命令來完成，更方便地是在裝配環境中也可以進行零件的修改，即點擊要修改的零件就可以進入零件環境來完成零件的修改。

1.4在裝配環境中裝配零件方便直觀

運用不同的裝配關系可以把各個機械零件裝配起來。在裝配過程中，資源查找器中的裝配路徑查找器記錄了零件之間的裝配關系，若裝配不正確或發生干涉，查找器即予以顯示，同時可對零件的裝配進行靜干涉的檢查，如果發現干涉就可及時對零件等進行修改，以保證設計的正確性。另外，零件還可以隱藏，在隱藏了外部零件后，可清楚地看到內部的裝配結構。在整個機器或某個部件裝配模型完成后還能進行運動演示，對于有一定運動行程要求的，可檢驗行程是否達到要求，對于在靜態下不發生干涉而在運動中出現碰撞的也可檢驗出來，從而及時對設計進行更改，保證設計的正確性，避免了機械產品生產后才發現問題需要修改甚至報廢。同時還可以進行運動仿真，能清楚地看到機器運動的全過程。直接在計算機上對設計出的零件進行虛擬加工和裝配試驗，檢查零件加工工藝性和裝配質量(有否干涉、松動等)，從而減少昂貴的產品試驗模型費用。

1.5提高機械產品的技術含量和質量

由于機械產品與信息技術相融合，同時采用了CAD設計方法和CIMS組織生產，使機械產品設計有了新發展。三維CAD技術采用先進的設計方法，如優化、有限元受力分析等，保證了產品的設計質量。同時，大型企業數控加工手段較完善，再采用CAD/CAPP/CAM進行機械零件加工，一致性很好，保證了產品的質量。

三維機械設計不僅可以方便地描述對象的形狀、大小和位置等幾何特征，而且還可以賦予設計對象以顏色、紋理、體積、重心、慣性矩等多種信息，達到對設計對象幾何形狀確切的數學描述和工作狀態的物理模擬，從而更充分、準確、全面、真實地表達設計者的意圖。

2CAD技術在機械設計中的不足

（1）把CAD技術作為取代圖板的繪圖工具，并未實現真正的設計。目前有些單位用CAD三維軟件做出的三維模型僅為效果圖，并沒有用在整體空間設計和受力分析，還停留在平面設計上，只是把用手工出圖轉變為計算機出圖的現狀。當然計算機出圖有很多的優點，例如美觀、規范、修改容易、存檔方便等。但是如果只停留在這個階段，就失

去CAD的作用，因為CAD是輔助設計，不是輔助繪圖。

（2）精通CAD技術的設計人員不足。三維CAD技術是一個復雜多變的系統，并不是每個設計人員都能掌握得很好，大部分人員沒有受過專門的訓練，對它的功能了解不夠，他們完成的設計很可能不夠完善。

3CAD技術的發展趨勢

隨著計算機性能的提高，網絡通訊的普及化、信息處理的智能化，CAD三維技術正向規范化、智能化、集成化的方向發展。

（1）規范化。

規范化(標準化)的趨勢體現在幾個方面：數據模型的規范化(標準化)、數據交換格式的標準化和CAD資源的規范化等。數據模型應采用STEP標準體系。隨著STEP標準體系的逐步完善，它對于幾何數據、工程數據模型的思想將作為新一代CAD系統的開發指南。靠以前的一些標準接口已經無法完全滿足CAD數據交換的要求。目前，參數化特征模型的傳輸還是一個世界難題，在STEP標準基礎上，相信這一點能有所突破。

（2）智能化。

特征造型和參數設計的采用即是智能化方面的進步。軟件不僅僅是提供一些繪制的工具由人們去使用，也不再將占線面數據存儲在一起，而忽略其內在聯系。特征和參數的引入使得軟件似乎成為人類(用戶)一個更聰明的助手。CAD軟件應該更大限度地將工程數據概念集成到數據模型中，例如目前，CAD軟件的特征模型主要是解決零件幾何造型的問題，而對于后續分析、CAPP和加工的需要還考慮得不夠。

（3）集成化。

集成化是當今CAD技術發展的又一大趨勢。CAD技術不是孤立的。首先，它集成了計算機軟硬件、數據庫、外圍設備、圖形學、網絡及各個應用領域的技術。同時，它又不斷和CAM(計算機輔助制造)、CAPP(計算機輔助工藝流程規劃)、MIS（管理信息系統)、PDM(產品數據管理)以及MRP(制造資源管理)等系統相集成。由于Internet的發展，使得這些設想得以實現。如何構造在Internet體系上的CAD/CAM集成化系統將會是人們追蹤的熱點。特別是在全球經濟一體化的背景下，并行工程、異地設計制造等概念的發展和應用，基于網絡、基于WEB的協同設計制造系統大受青睞。現在已有一些標準，如解決異構系統平臺的XML和XML-3D，以及解決三維圖形、圖像在互聯網上傳輸共享的VRML標準相繼出臺，已經為我們在互聯網的構架下，建立協同設計和協同工作的環境打下了基礎。

參考文獻

［1］董超.AutoCAD三維制圖在機械設計中的應用［J］.試驗技術與試驗機，2004，（3）.

［2］趙志.AutoCAD在機械設計中的應用［J］.同煤科技，2007，（4）.

［3］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）.