摘要：CAD技术作为机械设计领域的一项革命性技术，其引入改变了传统的机械工艺设计的过程，实现了机械工艺设计的计算机信息化，有效提高了机械工艺设计的效率和质量。本文对目前机械工程工艺设计及产品设计中CAD技术的应用及发展进行了简要的分析。
关键词：CAD技术；机械工程；设计应用
前言
CAD技术目前已经被广泛应用于机械产品的设计中，并且取得了较好的设计效果，该技术可以将抽象的产品结构变得具体化，在三维立体基础上，实现数据结构设计的优化。CAD技术的使用可以使产品设计效率提升，同时有利于确保产品设计的可靠性、准确性，可以使机械设计工作更加简化，操作方便、简单，对机械行业的发展具有很大推动作用。
1机械设计中CAD技术的优势
1.1缩短机械工程设计周期
在各类机械设计中应用CAD技术有很多明显的优势，其中较为明显的一个便是它能够很好的缩短各类机械期间的设计周期。这一技术的应用能够较好的完成零部件结构以及各项参数的精确计量与设计，能够准确的将各类零部件进行有效的结合，并形成一个人新的基本体结构。在本行业中有效的应用这一新型软件技术，能够很好的提升整个机械设计的效率与生产过程中的进度。此外，利用本技术能够将已经设计完成的机械设备按照新的要求进行及时更改与重塑，提高了机械设备以及各类零部件的可塑性与可变性，有效的缩短了设备的生产、设计周期。
1.2零部件在装配环境里方便直观
利用本软件进行机械零件的装配时，各类零部件是在整个软件中按照一定的规律进行装配的，其中的装配途径都已经在本软件的资源查找群中有相应的记录与存档，在后期机械运转时，如发现某一问题等，可以直接在软件中查找对应的区域，不必机械的其他零部件进行拆卸与分析，可以很方便快捷的找到问题根源。而在找到故障源头之后，可以直接对症下药，准确的对各类零部件进行修正，提高了整个机械的设计准确度。在整个CAD制图中，能够清晰的看到整个机械内部各个零部件之间的构造结构以及相互之间的关联性，在完成设计后需要对整个机械进行预运行，在此过程中如果发现某处出现不合理的碰撞等时，可以及时的找到问题根源，并在相应的设计中加以更正。
1.3有效提高机械产品的质量
在机械设计领域充分运用本技术，能够很好的将工业化生产与现代化信息技术进行很好的结合，为机械制造行业未来的前进趋势等指明了前进的方向。在CAD制图领域，它采用较为先进的设计理念与方式，能够较为直观方便的观察零件之间的构造关系，并且能够对不合理的设计构造之处进行及时更正与修改，这一系列的优势所在保证了整个机械产品的品质与质量。
2 CAD技术在机械工艺设计中的应用
从目前CAD技术发展和应用来看，主要集中在以下三个方面，本节将从这三个方面对CAD 技术在机械工艺中的应用进行介绍。
2.1二维平面图样的开发和设计
二维平面图样的开发和设计，是CAD技术最先进入机械工艺设计领域的项应用，其通过 CAD应用软件提供的强大的图形处理功能，机械设计人员通过操作计算机就可以方便地完成各种机械工艺设计图样的开发，如图1是使用CAD软件进行机械零件的平面图样设计，同时通过该软件平台还可以实现对图样信息和设计信息的自动化管理，极大方便了设计人员进行设计工作，可以将更多的精力放到设计作品的实现和优化上。
2.2三维建模和三维仿真测试
这是目前CAD技术在机械工艺设计中的应用主流，随着计算机图形处理技术的提升，以二维图样为基础的CAD技术已经很难满足设计日益复杂的机械工艺的设计工作需要，对CAD 技术进一步改进就集中在CAD的三维可视化建模技术，如Autodesk公司在2010年研发和推出的第二代全新的CAD绘图工具套件就集成了三维可视化建模技术，通过三维可视化建模，设计人员可以直接绘制机械零部件的三维模型，或者直接将二维图形直接进行转换，得到与现实非常接近的三维可视化模型，如图2所示，给出了利用CAD软件进行零件三维模型设计，同时设计装配图，相对于传统的机械设计其有了非常巨大的进步。
2.3设计与生产制造全面整合
从目前CAD技术在机械工艺设计中的应用来看，基本上已经实现了与机械工艺产品的生产的有效整合，通过CAD系列软件提供的插件，需求设计师、方案设计师、CAD图样设计师、工厂生产工程师等可以方便地通过CAD设计出来的图样将其转换为工业生产模型图样，进行各种模型制作和打样和生产工作，极大简化了设计到生产的处理的复杂性和难度，提高了设计人员的工作效率。实现了一个整体的信息化集中设计生产管理平台，如图3所示。
3 CAD技术在机械产品设计中的应用
CAD技术在机械产品设计过程之中的应用主要体现在零部件与装配图的实体生成、模具CAD的集成制造、CAD技术多维绘图的应用、CAE机械软件的应用等几个方面。
3.1实体生成
CAD制图在机械产品设计中的应用主要体现在实体生成等方面，论文就其应用进行了具体的介绍与分析，其中实体生成领域，主要体现在了实体的建模方面。在机械产品的实体建模方面，通常可以用到的模型便是较为常见的球形、立方体等六种结构。对于零部件的三维实体模型的构建，在利用CAD技术时，只需要以及零件内部的各种结构，将其划分为不同的结构体，然后对相应的各个基本模型进行简单的三维实体构造，随后利用立体学以及各类布尔运算等将其进行拼接，以此形成相应的零部件，在机械零件的设计与生产中，不是某种单一的模型结构构造而成的，而是多种常见模型组合而成的。
3.2模具CAD的集成制造
伴随着现代化科技的不断进步，机械制造领域对速度的要求已经越来越高，各类新兴的机械技术层出不穷，由原来的单一普通设计机床逐渐的发展到多元化数控机床，从工人的手工制图发展到了CAD软件制图，这一系列的发展与演变已经形成了机械产品制造领域的发展新方向。现阶段的机械产品新的发展方向已经由原来的单一模型设计发展到了统一模具设计，通过统一的模具设计，将各类机械产品中相同的部件有统一的模具进行设计生产，这在很大程度上提高了机械产品设计的效率，降低了设计成本。
3.3 CAD技术多维绘图的应用
由于机械产品自身的特点，使得在其产品设计过程中需要有大量的数据验算与处理，这一工作在传统的机械设计领域只能通过二维图形进行处理，在这种处理中一方面准确性难以保证；另外一方面也将耗费大量的时间与经历，不符合工业现代化的基本要求。在利用CAD绘图技术进行机械设计时，能够将其多为绘图有效的应用的本领域，很大程度上降低了机械产品的各类数据计算与处理难度，提高数据处理的准确性，在CAD多维绘图中，使用最多的便是以交瓦式制图，它能够很好的实现各类基本图库的转化，具有很好的操作简便性与准确性。
3.4 CAE机械软件的应用
CAD软件在现代机械设计过程中和CAE等软件具有异曲同工的效果，而且在设计过程之中还可以联合CAE机械系统等进行设计。另外，CAD软件还可以优化现代机械零件、分析零件寿命、强度等，并且解决机械零件在设计过程中的问题，例如结构是否合理、材料强度是否能够满足要求等。
4三维CAD技术在机械设计中的发展趋势
4.1规范化设计
CAD三维技术使得设计的对象和设计的过程模式化、规范化发展，为现代机械技术提供了一个新的发展平台。在未来的发展中，数据模型应采用STEP标准体系（与几何数据、工程数据模型的思想将成新一代CAD系统的开发指南），将会出现数据模型的规范化（标准化）、数据交换格式的标准化、CAD资源的规范化等。从机械设计界的实际情况看，当前学界的一个重难点问题（即参数化特征模型的传输）如能够在实践中有所突破，那么在STEP标准基础上，必定能够使得CAD技术在机械设计中更加规范化。
4.2智能化设计
随着三维CAD技术应用的不断深入，逐渐会提出智能化的需求，现代设计的核心是创新设计，智能设计在运用知识和信息化的基础上，能够有效的把创新技法和人工智能技术相结合，使得软件突破了传统局限，除了能够提供一些绘制的工具由人们去使用以外，还能够将占线面数据存储在一起，通过三维CAD技术能，更大限度地将工程数据概念集成到数据模型中，虚拟现实技术。
4.3集成化生产和设计
由于Internet 的发展，CAD技术在机械设计中不是孤立存在的，通过与机械设计的各项技术相结合，有利于实现真正的全数字化设计，有效的设计和创造相结合。另外，随着CAD 技术在机械设计中的不断推广运用，如何构造在Internet体系上的CAD/CAM 集成化系统将会是人们追踪的热点，结合当下已有一些标准和互联网中的构架，如：解决异构系统平台的 XML和XML-3D等，有利于建立集成化和协同化的环境。
5结语
CAD技术在机械工程设计中的应用，在很大程度上摆脱了传统设计过程中存在的不足与束缚，在设计观念上融入了现代设计的特点，进而促进了机械制造业的快速发展。
参考文献：
[1]赵阳．CAD技术在机械工程设计中的应用探究[J]．科技创新与应用，2014（07）
[2]王霄琳．机械CAD技术在机械可靠性优化设计中的应用[J]．中国科技信息，2014（16）
论文作者:刘浩
论文发表刊物:《建筑建材装饰》2015年11月下
论文发表时间:2016/9/22
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