摘 要：将CAD技术运用于机械设计中，能有效解决机械的重复性设计与资源利用率低等问题，极具经济效益，也能缩短产品的研发周期。本文主要分析了机械设计中CAD技术的优势，探讨了机械设计中CAD技术的运用，还研究了CAD技术的发展。
关键词：CAD技术；机械；设计；装配
机械制造行业在我国经历了比较久的历史，并且随着科学技术的不断发展，机械设计中逐渐使用了CAD技术。这种技术能实现机械设计全面水平的提高，能更好的符合现代化机械设计的要求，为实现机械设计的更好发展提供了技术支持。
1 机械设计中CAD技术的优势
通过使用CAD技术，发现这种技术具有独特的优点：
1.1 零件设计便捷
使用CAD技术，可以通过相邻零件的位置与形状来设计新零件，相当便捷，防止了设计单独零件引起的装配问题。资源查找器中的零件回放可以直接以动画形式演示零件的制造过程，比较直观形象。
1.2 零件装配直观
在实际的零件装配时，资源查找器记录了相关的装配过程，如果装配不对就会直接显示，另外，当零件隐藏于外部时，能看清零件内部的装配结构。当整个机器完成了模型装配后，还可以运动演示，能检验行程的规范性，及时更改设计。
1.3 缩短机械设计的制造时间
使用CAD技术，可以节省大约三分之一的机械设计时间，有效提高了设计与生产的效率。在用CAD技术开发和设计新机械时，只需重新设计部分零件，很多零部件的设计还会继承传统信息，能提高了3—5倍的机械设计效率。再者，CAD技术的变形能力较强，能实现快速重构，然后获取全新的机械产品。
1.4 有效提升科技含量
这种技术在机械设计中使用了信息技术，并且使用了CAD CIMS组织生产，能让机械产品设计发生新的进展。
CAD技术通过使用产品的虚拟设计和有限元受力设计等先进的设计方法，来有效确保设计质量。
2 机械设计中CAD技术的运用
当机械设计中使用了CAD技术后，有效更新了传统的设计手段与方法，避免了传统机械设计中存在的瓶颈与缺点，在设计时引入先进的设计技术，使得机械制造得到了长足的发展。
2.1 零件与装配图的生成
（1）零件建模
CAD技术主要通过使用三种方法：线框模型、表面模型和实体模型来完成建模。完备的CAD技术具有实体建模功能，并包括了一些基本体系。比方说，在CAD技术实现实体模块造型时，主要涉及到圆柱体、圆锥体、环状体、球体、立方体及楔形体等六种基本的体系。就简单结构的零件来说，可以将其进行结构分析，主要划分为多个基本体，然后再实施基本体的实体造型，完成布尔运算，取得零件实体模型；就结构比较复杂的零件而言，很难把它分解成基本体。这时因为实现分解或组合后会存在较多的基本体，所以很难成型。所以，如果单单有基本体系的作用，不能实现机器零件的实体造型需要，这时就需使用二维几何元素定义零件中的截面轮廓，然后借助旋转与伸拉等方式在三维实体造型中获取基本体，再借助布尔运算，取得实体造型。
（2）生产装配图
当完成了零件的实体构造后，可以使用机器运动来分析实体的构造过程。一旦机器运动到一个特定位置后，就应该结合零件的实际坐标点来完成装配。在进行实际的装配时，可以使用CAD技术中的三维软件来编辑机械设计。
2.2 模具集成制造
科学技术与经济的迅猛发展，也带动了机械制造行业中的生产技术的提高，在传统设计模式中逐渐转加入了信息化元素。一般比较完整的CAD技术，都存在曲面造型、图形编辑、三维绘图、仿真模拟、数控加工、有限元分析和动态显示等多个模块。但是，应该注意的是，工程数据库是上述多个模块中的基础，它主要来自零件的实体造型。
2.3 运用CAE软件
在机械设计的CAE软件中，存在强度评价、寿命评估、动力学、结构优化设计和工程数值分析等种种功能。在解决了物品的造型后，才能有效处理CAE软件中的刚度、寿命、动态特性、强度和合理性等因素。
2.4 多维几何绘图技术
通过使用CAD技术来实现机械设计，首先应该处理的问题主要应该在数据与图形方面，计算机辅助技术的工作量占到了其中的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，很多设计人员都具备了比较全面系统的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。
3 CAD技术的发展
3.1 图形交互技术
CAD软件是机械产品中的创新工具，要求好学易用，到时相关人员用起来才能得心应手。一个良好的智能化工作环境能帮助设计师开拓思路，避开传统束缚，让设计师将精力全部集中于创造性工作当中。所以，可以通过智能化图标菜单、“拖放式”造型和动态导航器等工具的人性化功能，让设计师在设计时更加方便。另外，目前已经开始研究笔输入法草图识别、语言识别与特征手势建模等新技术。
3.2 智能CAD技术
随着CAD/CAM系统的深入使用，逐渐提出智能化需求。设计是一个极具智能的创造性活动，CAD/CAM的智能发展已经成为了一种必然趋势。智能设计应该在知识化与信息化的前提下，构建完善的知识设计仓库，以便能在最短时间里为设计师提供研发产品所需的技术与知识，以智能化知识支持设计人员，并且获取与理解设计人员的设计意图，并自动检测设计中存在的问题，提出有效的处理方法。这种技术还有推理功能，即便设计师是新手，也能设计出好的作品来，现代化的机械设计应该注重创新性，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。
3.3 虚拟现实技术
CAD技术中已经普遍使用了虚拟现实技术，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，另外，随着协同技术、网络技术、概念设计面向产品的整个生命周期设计理论和技术的成熟和发展，利用基于网络的CAD/CAPP/CAM/PDM/ERP集成技术，实现真正的全数字化设计和制造，已成为机械设计制造业的发展趋势。
参考文献：
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