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1、CAD技术在机械设计中的发展与应用机械制造业是我国最基本的工业产业链，也是工业化生产的主要产业之一。而机械零件在加工前要经过详细的图纸分析设计，才能确定零部件结构的具体尺寸参数1，2。CAD是一款基于计算机技术的多功能辅助软件，将其与机械设计相结合是该行业的发展必然。通过计算机技术，CAD能将各种设计信息包括数字、文字和图形信息存储在计算机中，并且可以进行快速检索和数据处理。CAD技术的出现，使整个机械设计行业向前迈了一大步。 1.CAD技术的发展及其系统的组成 （1）CAD技术的发展 CAD技术最早的名称为交互式图形学研究计划，于60年代麻省理工大学诞生。因为计算机设备在当时的应用成本较高，
2、所以只有通用汽车和波音航空公司开发并使用这种技术3。 到了70年代，随着计算机设备的成本开始下降，使得交互式绘图系统开始为美国工业界广泛使用。之后PC机的出现让CAC技术走上了迅猛发展的道路。Versa CAD公司推出了强大的CAD软件功能，但其昂贵的价格使得该软件并没有得到普及。到如今，CAD技术开始广泛应用到电子、机械、运输及航空等各个部门之中，而且随着信息技术的不断发展，CAD技术的应用领域还在不断延伸4。 （2）CAD系统的组成 CAD系统由硬件系统和软件系统两部分组成，在硬件系统方面，它包括工程项目工作站、PC（个人计算机）、图形输入输出设备等。在软件系统方面，它主要包括CAD软件设
3、计和相关的辅助设计模型。CAD软件主要包括三类，即交互式图形显示软件、CAD应用软件和相应的数据管理软件。辅助设计模型则是帮助提高零件设计效率的标准件库。而不同的CAD绘制内容，可能会导致多种CAD系统同时运行，影响正常工作，所以此时就需要能够统一配置系统的数据资源库进行协调。 2.CAD技术在机械设计中的作用及应用现状 （1）CAD技术在机械设计中的作用 一方面，CAD的应用有助于促进设计及生产一体化的实现。CAD广泛应用到机械设计领域中，极大地缩短了设计周期，实现了对成本的有效控制。另一方面，在机械设计领域引入CAD技术，受现代化理念的影响，极大地增强了机械产品的立体感，有利于开拓设计人员
4、的思维，激发创新灵感。 （2）CAD技术在机械设计中的应用现状 CAD技术在机械设计中主要应用于以下几个方面。 二维绘图。这是最常见的应用，用来代替手工绘图。 图形级符号库。将复杂图形分解成多个简单的图形与符号，先存放在库中，需要时可调出，通过编辑修改后插入其他图形中，从而使图形设计更加快捷方便。 参数化设计。标准化的零部件的尺寸参数需经常变动，此时可通过参数化设计新建图形数据库，调出后输入新的尺寸即可生成新图形。 三维造型。应用实体造型方式设计零部件的结构，通过消隐及着色处理后可显示物体的真实形状，同时可作装配与运动仿真，以便观察是否有干涉现象。 工程分析。应用较为广泛的有有限元分析、优化设
5、计、运动学和动力学工程分析。 3.CAD技术在机械设计中的具体应用 （1）CAD技术在零件装配图实体生成中的应用 基于CAD技术的三维建模方法有三种，第一种是线框模型，第二种是表面模型，第三种是实体模型。大多数拥有实体模型的CAD软件中，基本上都包含一些基础体系，供机械设计者选用，可减少基础劳动，提高设计效率。对于一些较为复杂的零件，也可将其分解成一些基本体，再通过三维实体造型对其进行布尔运算，计算后即可得到零件具体三维模型。 （2）基于CAD技术的模具集成制造 事实上，一个较为完善的CAD系统本身就是由许多个模块有机结合、共同作用而成，而这些模块要发挥作用及在工程中具体应用，都要以工程数据库
6、为基础，在工程数据库的统一管理下，通过CAD技术，便可进行模具的设计与制造。 4.CAD技术在机械设计中的发展展望 对于机械制造企业来说，要想在激烈的市场竞争中占有一席之地，保持竞争优势，就要提升机械零件设计水平，提高自主创新能力。从某种程度上说，机械制造企业要拥有强大的竞争力，必须有先进的机械设计水平与创新能力。站在长远角度看，对于机械设计来说，二维向三维的过渡十分必要，而在机械设计领域中引入先进的CAD技术也是发展必然。 5.结语 CAD技术能够帮助人们根据自己的想法进行机械产品的设计，使头脑中的立体结构可以通过计算机的辅助转变为三维实体造型。通过CAD技术，能够进行统一的数据分析，更好地帮助设计人员完善设计方案，使之更为科学化。从机械制造的发展形势看，CAD技术必然会在机械设计方面大放异彩。