摘要：随着CAD技术的迅猛发展，在机械设计方面给予强大的技术帮助，CAD技术在机械制造业中的应用已经成为现在发展社会关注的重点。本文概述了CAD技术概念，阐述了机械设计中CAD技术的优势，并对CAD技术在现代机械设计中的应用进行了详细分析。
关键词：CAD技术；机械设计；优点；应用
引言：随着科技的发展，CAD技术在多个学科领域得到了广泛应用，并获得了一定的成绩和良好的经济效益。尤其在现在机械设计当中，CAD技术发挥着重要作用，它将成为现代机械设计中具有活力的发展环节。
一、CAD技术概述
CAD（Computer Aided Design）是计算机辅助设计的英文缩写，是利用计算机强大的图形处理能力和数值计算能力，辅助工程技术人员进行工程或产品的设计与分析，提高工作效率，达到理想的目的，并取得创新成果的一种技术。CAD技术可将计算机绘图、有限元、人工智能等有机结合，将计算机手段应用到性能分析、方案决策等常规性设计中，进而提高设计效率与产品质量。
二、机械设计中CAD技术的优势
在机械设计中运用CAD技术进行设计，体现出CAD技术多方面的优点，在以下几个方面深有体会：
机械制造业的设计周期。机械设计中使用CAD设计软件，能够设计新的基本体在机械制造业的装配环境中，还可以在软件中通过机械零件的形状及位置设计新的基本体，同时要保证新设计出来的基本体能和机械零件准确的配合。在机械制造业的设计中使用CAD软件进行设计，一定程度上提高了设计效率与生产的进度，如果使用CAD软件对机械进行新的设计，仅仅需要制造和重新设计机械中的部分基本体，将机械设计大部分的设计保留以便继承机械原本的信息，这样的做法在很大的程度上提高了机械设计的速度，CAD绘图软件在提高机械设计效率的同时还拥有较高改变设计能力，可以通过对零部件的重新变性，形成一种新颖的机械产品。
装配零件更加直观。在装配过程中，资源查找器中的装配路径查找器记录了零件之间的装配关系，若装配不正确即予以显示，另外，零件还可以隐藏，在隐藏了外部零件的时候，可清楚地看到内部的装配结构。整个机器装配模型完成后还能进行运动演示，对于有一定运动行程要求的，可检验行程是否达到要求，及时对设计进行更改，避免了产品生产后才发现需要修改甚至报废。
机械设计产品的技术跟质量含量都明显提升。如今在组织生产、机械产品设计中人们会大量运用CAD、CIMS这两个技术。三维CAD技术会依据产品的特点优化设计、进行虚拟设计等前位的技术方法,根据这种方案会大幅度提高机械设计产品技术以及质量。在大型公司若是加工像这样的产品在不断完善的情况下,再合理运用CAD、CAPP、CAM这些软件,会使得效果锦上添花。
三、CAD技术在现代机械设计中的应用
3.1多维绘图中应用CAD技术
利用CAD技术进行机械设计时所需要解决的信息就是在数据和图形方面，计算机辅助技术的工作量占大概80%。绘制比较传统的设计图是多维图形需要解决的问题，绘制多维图形时要选择合适且功能较好的绘图软件，现有的CAD绘图软件大多数是以交叉绘图为主，可以绘制不同的图形以及对图形进行编辑，这些软件在多维画图中还具有区分层次、填充剖面、给图形赋予属性、交换图形以及调用图块等功能，但是通常是在CAD绘图软件的通用软件包上才能发挥CAD软件真正的功能。目前，大部分的设计人员都拥有全面、有效的CAD设计理念，现在很多机械制造业的计算机辅助软件系统都在不断的应用与摸索中，提高了机械制造业的设计水平，设计人员也逐渐了解了计算机辅助软件中图纸信息、图形分析的重要性。
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3.2零件设计中应用CAD技术
三维CAD技术在零件设计中的应用，主要体现在两个方面。一是对于单个的零件进行设计，主要通过利用CAD技术进行建模来实现。二是在原装的机械中，进行新的零件的设计。通过对相邻的零件进行分析来设计新的零件，保证各零件之间的切合度，该过程还可以通过动画形式变现出来，便于工作人员对新旧零件工作状态的了解与掌握。
三维CAD建造模型有三种模式：表面模型、线框模型以及实物模型。在具备实物建模能力的CAD软件中，都有一些基本的建模系统。在AutoCAD的软件中，三维实物建模模块中，软件就供给了球体、立方体、圆锥体、圆柱体、楔形体和环状体六种最基础的体系。针对构造简单的零配件，利用软件对它的结构构造解析，把它分解成多个基本体，再对基本体进行三维实物组合，再利用交、差、并等计算公式进行精确的计算，就可以获得零配件的三维实物模型。若是复杂的零件，要达到三维实体造型，应该在二维几何中描绘大小，再从三维中进行拉伸或者是旋转，最后在新的基本体上经过交、并、差计算后得出。在零件实体构造完成后，利用机器运动分析过程中的资料，在运动的某一位置，按各零件所在的坐标进行装配，这一过程可用CAD软件的三维编辑功能实现。
例如钣金件的设计，钣金件的传统设计方法一般是直接在平面图纸上手工绘制出来。设计人员使用几何画法原理，通过图解法和解析法在平面图纸中将模型的主要信息表达出来。目前随着计算机技术的普及和发展，钣金制造行业使用计算机及相应设计软件进行设计已经得到应用推广，譬如利用CAD技术基于参数化模型进行设计，大大降低工作量，提高设计效率和正确率，合理利用材料，从而节约成本。
四、CAD技术在机械设计中的发展趋势
CAD/CAM系统应用逐步深入,逐渐提出智能化需求。设计是一个含有高度智能的人类创造性活动。智能CAD/CAM是发展的必然方向。智能设计在运用知识化、信息化的基础上,建立基于知识的设计仓库,及时准确地向设计师提供产品开发所需的知识和帮助,智能地支持设计人员,同时捕获和理解设计人员意图、自动检测失误,回答问题、提出建议方案等。并具有推理功能,使设计新手也能做出好的设计来,现代设计的核心是创新设计,人们正试图把创新技法和人工智能技术相结合应用到CAD技术中,用智能设计、智能制造系统去创造性指导解决新产品、新工程和新系统的设计制造,这样才能使我们的产品、工程和系统有创造性。
虚拟现实技术在CAD中已开始应用，设计人员在虚拟世界中创造新产品，可以从人机工程学角度检查设计效果，可直接操作模拟对象，检验操作是否舒适、方便，及早发现产品结构空间布局中的干涉和运动机构的碰撞等问题，及早看到新产品的外形，从多方面评价所设计的产品.虚拟产品建模就是指建立产品虚拟原理或虚拟样机的过程.虚拟制造用虚拟原型取代物理原型进行加工、测试、仿真和分析，以评价其性能，可制造性、可装配性、可维护性和成本、外观等，基于虚拟样机的试验仿真分析，可以在真实产品制造之前发现并解决问题，从而降低产品成本.虚拟制造、虚拟工厂、动态企业联盟将成为CAD技术在电子商务时代继续发展的一个重要方向。
五、结束语
CAD技术在现代机械设计方面的重要应用，是一种前沿技术的发展和创新，在很大程度上提高了机械产品的性能，为机械的设计质量和水平提供了强有力的支持，进而充分发挥在现代机械设计的重大作用，提高机械设计的水平，有效地满足了机械设计的现代化发展需求。
参考文献：
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[3]张柏华.CAD技术在机械工程设计中的发展与应用[J].中国科技投资,2017(20)。
论文作者:余锋
论文发表刊物:《电力设备》2019年第8期
论文发表时间:2019/9/18
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