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　　CAD技术在机械工程设计中的发展与应用

　　徐凯

　　江苏金陵机械制造总厂

　　编者按：我国经济快速发展，加上我国工业4.0战略的提出，机械制造业在我国将迎来一场大的发展机遇，在机械制造业中诞生出许多科学技术，但是CAD技术在机械工程设计中最为重要，它是一切机械设计的根本，CAD的计算能力和绘图能力非常强大，本文将对CAD技术在机械工程设计中的发展与应用进行详细分析，为从事机械制造业的同行提供参考和帮助。

　　1 CAD技术概念分析

　　AutoCAD（AutodeskComputerAidedDesign）是Autodesk（欧特克）公司首次于1982年开发的自动计算机辅助设计软件，用于二维绘图、详细绘制、设计文档和基本三维设计，现已经成为国际上广为流行的绘图工具。AutoCAD具有良好的用户界面，通过交互菜单或命令执行方式便可以进行各种操作。AutoCAD 的软件优势体现在以下几个方面：

　　友好的操作界面，AutoCAD的操作环境简单便捷，菜单系统功能完善，用户在使用AutoCAD绘图时容易上手，在图形的设计、存档、修改等方面能够快速学习并使用。

　　绘图功能强大，AutoCAD不仅可以绘制二维图形，还可以绘制三维图形。用户可以在使用时根据需要选择不同的点、线、面进行绘制。此外，可以在工具栏内选择需要进行的操作使绘图更加方便，减少重复操作。

　　显示方式多样化，AutoCAD可以通过多种方式显示图形，特别是在绘制三维图形时，图纸的三视图可以直观地显示在 AutoCAD窗口中，使绘图人员的观察角度更加全面，更加整体化。

　　结构体系开放，利于二次开发，AutoCAD软件体系结构开放，二次开发人员可以根据开发需求对其进行二次开发，使其更加具有适用性和针对性。AutoCAD2008支持NET开发，NET 结合了VC++功能强大和VBA简单容易上手的特点，可以非常快速地开发出功能强大的AutoCAD 程序。

　　2 CAD技术在机械工程设计中的发展分析

　　2.1国产CAD发展分析

　　在CAD设计中，最常打交道的就是图纸了，图纸是否能够快速、准确地显示对于CAD软件的用户体验有着极其重大的影响。国产CAD凭借各自对用户的理解，逐步开发出CAD设计中比较实用的创新功能，比如自动图层、面积表格、对象断线、图块断线、等分点捕捉、统计求和、文字递增复制、CAD表格转EXCEL，可解决设计师在设计绘图中面临的一些用基本功能无法解决的难题，进一步提高操作效率。国产CAD推出了基于二维图纸的协同设计功能，不仅可以实现多人多专业协同绘图，还可以进行图纸版本管理、历史版本回溯、查看图纸变化，可以最大限度地减少错误的发生，信息沟通更充分，可以减少很多之前需要通过语言和文字进行沟通的时间，效率也得到明显的提升。

　　2.2 CAD技术在机械工程设计中的发展分析

　　CAD技术在机械工程设计中向着标准化、网络化、集约化、智能化方向发展，CAD因为其软件功能强大，使用者越来越多，其包含软件众多，软件的数据模型与其他软件是不兼容的。这严重限制了行业内部的技术交流，给CAD资源的交互带来了不小的障碍，为了机械工程设计的更好发展，CAD技术必须要向标准化发展，努力改进兼容性，现如今，在技术人员的努力下，已经大有进步，兼容性问题已经得以解决，行内技术交流变得畅通无阻。目前部分CAD软件已经具备了集成功能。设计人员可以直接导入利用CAD技术设计的模型，进行结构力学性能的分析，并结合数控机床进行加工工艺的分析和设计，最终生产制造。CAD技术的智能化是一个必然趋势，也是促使设计人员脱离传统设计方法的重要手段。在进行机械产品模型的设计时，通过特征造型与参数设计，能够促使相关设计人员只需要自由地发散思维，而不需要考虑其中内在联系，大大减少了设计人员的工作难度，并在保证产品可行性的同时，最大限度地提高其创新性。

　　3 CAD技术在机械工程设计中应用分析

　　3.1在三维模型中的应用

　　CAD的功能很多，不仅能够快捷地修改和绘制二维图形和三维模型，它输出的图形交互文件DXF文件还可以传输到其他软件中，CAD还能与外部数据库连接，实现更多地操作机械设计中零件的绘制、装配图的实体生成、工程图的设计等都离不开CAD技术。这里主要介绍零件与装配图实体的生成。CAD可以在SolidWorks 软件中构建的三维模型。获取三维模型有以下优点：在建模过程中能够直观地对模型进行观察。在Pro/Engineer还能直接模拟零件的工作状态；当建模中出现错误时，可以将错误元素快速删除然后重新绘制；绘图时的精度高，不容易出现误差。

　　图1 SolidWorks 中的三维建模

　　3.2在绘制装配零件中的应用

　　CAD 技术在机械工程设计中应用最广泛也最基础的就是计算机辅助绘图，与传统设计中的手工绘图相比，CAD技术误差的发生率也更小，且更加直观、准确，设计的工作周期也得到明显缩短。采取三维建模的方式，不但精确度得到提高， 能有效地将设计人员想要设计的零件图绘制出来，通过直接连接打印机进行打印后便能够投入生产中，其工作时间得到更大的缩减。

　　图2在绘制装配零件中的应用

　　3.3应用于精确度和质量控制

　　CAD技术的计算能力和图形处理能力是很强大的，从根源上解决了机械工程零件设计时质量不好的问题，以往零件制造成功率并不高，现如今采用CAD技术，成功率上升很快，相对于落后的设计，CAD的应用是质的提升，同时CAD技术还在应用的过程中不断完善更新，使零件和模型保持高度一致，因此机械工程设计的质量大大提升。除此之外，设计人员的思维因为CAD技术也有了极大的提高，产品的创新性和多样性也得到了提升，零件设计如果有缺陷，通过CAD技术也可以及时发现并做出更改，制造成功率显著提高。

　　4结语

　　CAD技术在机械工程设计中的运用，可以大大提高工程设计的效率和精度，提高劳动效率，数据分析和绘图工作也更加容易，简捷。本文首先对CAD进行详细概述，然后对CAD在机械工程技术中的发展进行分析，最后对CAD技术在机械工程设计中应用分析。相信CAD功能将会越来越强大，为广大机械制造从业者提供便利，促进机械行业的发展。