CAD在机械制造领域的应用与前景

摘 要 随着社会现代化的发展，CAD技术越来越多的在机械制造领域发挥着重要的作用。CAD在现代制造领域中朝着智能化，协同化的方向发展。本文论述了CAD在现在机械制造领域的实际应用，以及未来CAD在机械制造领域发展的前景。

关键词 CAD 机械制造 应用 前景

一、CAD在机械制造技术领域中的发展现状

CAD 就是用计算机来进行各种工业产品的设计和工程设计， 它改变了过去人们在绘图板上用手工的绘图工具和方法进行设计的状况。当然我们不能简单地把计算机辅助设计与绘图等同起来。广义地说， CAD 蕴涵着更丰富的内容， 往往包括CAD 、CAM 、CAE ， 就是用计算机和相应的软件来进行产品的设计、制造和工程分析， 我们往往把计算机在这些方面的综合应用概括地称为CAD 技术。在国际CAD 市场上， 主要的软件产品被分为高端、中端和低端CAD 系统。高端CAD 系统提供复杂的产品全生命周期解决方案， 包括制造企业所用的三维CAD（ 含有复杂曲面功能） 、CAM，PDM， CAE 和数字化制造等模块； 中端产品则主要集中在三维CAD（ 包含一般的曲面设计功能） 和小型的PDM 系统， 也包含了一些互联网支持； 低端产品主要是二维CAD 系统。主要的高端CAD包括法国的CATIA， 美国的U G ；中端CAD的主要产品有SolidWorks，以及Autodesk 公司的MDT 和Inventor；PTC 公司的Pro/ Engineer 则是介于高端和中端之间的CAD 系统。而低端CAD主要产品我们常用的AutoCAD。

CAD/CAM 技术源于工业发达国家的航空工业。CAD/CAM 技术伴随着计算机技术日新月异地发展而迅速发展起来。目前CAD/CAM 技术日趋成熟， 已广泛应用于航空、航天、汽车、造船、机械、轻工、纺织、电子、电器、建筑和工程设计等领域， 成为工业发达国家制造业保持竞争优势、开拓市场的重要手段， 有力地促进了全世界高新技术的发展和新产品的迅速更新换代。有人预言， 在90 年代， 世界范围内将会出现一场计算机软件工业革命， 它对世界经济发展产生的影响可与18 世纪工业革命相比拟。30 年来， 工业发达国家的CAD 技术不断创新， 系统不断完善， 逐步发展形成一个从研究开发、生产制造、推广应用到销售服务的完整的高技术产业， 相应产生了一批高技术产业公司， 从事于CAD 硬件平台的制造、软件的开发、市场销售、服务与咨询等方面的工作。这些公司尽管胜败、沉浮、兼并、合作随时可见， 并面临着很大的风险， 但从全局看， 他们的发展推动了CAD 技术的发展， 形成了CAD 商品、市场和产业， 从而推动了社会生产的发展。现在， 发达国家的CAD 商品以其领先一步的优势， 争夺着发展中国家的CAD 市场， 以获取高产出的最大利润。

二、CAD在机械制造技术领域中的应用

1、缩短制造周期

在产品造型技术方面， 特征造型技术和参数化设计技术在三维CAD 系统中、特别是在中端CAD系统中得到了普遍应用。在很多的实体建模功能的CAD软件中，存在一些基本体系。如在AutoCAD的三维实体造型模块中，针对一些简单的零部件，可以对其进行结构分析，把它拆分为若干个基本体，再进行三维实体造型，之后对其进行交、并、差等布尔运算，以此来得到实体模型。一些复杂的零件在改造的过程中，其基本体是很难拆分开的，导致最后拆分的基本体较多，最后很难成型。所以，仅有基本体系还无法满足机械三维实体造型的要求。为此，可在二维几何元素构造中先定义零件的截面轮廓，然后在三维实体造型中通过拉伸或旋转得到新的“基本体”，进而通过交、并、差等得到所需零件的三维实体造型。

过去产品的开发经常由同一地域的设计小组在企业内部完成，近年来， 这些工作更多地由分布在不同地理和区域的设计小组完成， 这是一种高层次的、公司之间的、具有协作性的产品开发方式 即使在一个公司内部， 产品开发也可能是通过不同类型的软件和硬件环境实施的因此CAD在机械制造领域的应用提高了工作效率，缩短了周期。

2、提高机械制造零件的质量、保证制造成本

现代机械产品与信息技术是有很密切的关系的，同时采用了CAD设计方法和CIMS组织生产，现代机械生产有了新的发展，三维CAD技术利用先进的设计方法，如优化、有限元受力分析等，提升了机械设计的水平。现代大型工厂的数控技术比较成熟，再采用CAD/CAPP/CAM进行机械零件加工，保障了产品的一致性，质量也较好。

三、CAD在机械制造技术领域中的前景

CAD技术一直处于不断发展与探索之中。应用CAD技术起到了提高企业设计效率、优化设计方案、减轻技术人员的劳动强度、缩短设计周期、加强设计标准化等作用。并行设计、协同设计、智能设计、虚拟设计、敏捷设计、全生命周期设计等设计方法代表了现代产品设计模式的发展方向。随着人工智能、多媒体、虚拟现实、信息等技术的进一步发展，CAD技术必然朝着集成化、智能化、协同化的方向发展。

CAD 公司通过使他们的系统能够显示更大的装配件来解决这些问题。许多CAD 系统允许只加载轻量级的装配体模型以用于显示， 不必将所有的数据都拖进来。一些CAD 软件允许工程师们采用子装配件的压缩表示， 以避免内部的细节。当前所做的努力中遗漏了一样， 这就是软件的体系结构。CAD 系统应允许由一个中央服务器来控制大型的模型， 在这样的系统中， 设计者可以一边查看在其他机器上的模型内容， 一边工作。这样的系统必须采用复杂的数据管理， 系统将模型数据发送给每一个需要的用户， 同时跟踪几十个（ 甚至上百个） 远程工作站上的设计更改。以后， 虚拟模型应用将不再以一个独立的产品出现， 这些特殊应用功能将被包含在主流的CAD 系统中。我们有理由相信未来CAD在机械制造领域中扮演着越来越重要的角色，CAD的发展也会促使机械制造领域的革新。

参考文献：

[1]董云飞.浅谈CAD技术在工程设计中的应用[J].山西建筑，2007（7）：33-35.

[2]王其芳.三维CAD技术对机械设计的影响[J].煤矿机械，2007（4）：94-95.

[3]杨济民，叶晖，张乐.机械CAD/CAE/CAM软件系统现状综述[J].计算机辅助设计与制造，1995（1）：21-26.

[4]许锦泓.机械CAD技术与CAD教学[J].嘉兴高等专科学校学报，2000（6）：42-44.

（作者单位：长江大学文理学院机电与信息工程系）

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