吉林化工学院航空制造工程系
摘要：随着时代的发展与技术的革新，机械设计与制造技术也面临着创新的问题，未来机械制造技术必将实现与计算机技术、信息技术更完美的融合，智能化、自动化、高能效、低能耗将是其发展方向，而在机械设计中引入 CAD 技术可有效解除机械设计与制造中的重复设计、资源利用率低的瓶颈, 其运用与开发前景极为广阔。本文就目前CAD 在机械涉设计中的运用进行了浅析，并就基于CAD 技术引导下的机械制造技术的新发展展开了系统的阐述。
关键词：CAD 技术；机械设计；机械制造技术；新发展
随着行业发展和市场竞争的加速，工业制造与设计要求大幅度提高，符合企业需求的CAD 解决方案，不仅能够最大限度提高设计效率、提升设计品质，而且能够帮助企业实现CAD 设计标准化建设，进而提升企业整体设计水平。特别是在中国制造向中国创造转型的行业形势下，单纯的CAD 平台软件已经不能完全满足企业多元化的应用需求，发展全流程CAD 专业应用整体解决方案成为必然。只有及时掌握并运用CAD 技术的新发展, 才能逐步缩小自身与国外先进水平的差距。笔者相信，如果未来机械CAD 设计能按预期的智能化、集成化方向发展，将会为制造业用户对于多元化CAD 的应用需求带来无尽可能，以下是笔者就CAD 技术的应用及发展趋势所做的阐述与展望。
一、CAD 在机械设计中的运用
我国目前的CAD 市场上已涌现了国外CAD/CAM/CAE 高端软件、普及型三维CAD 软件、二维CAD 软件平台、国产三维CAD 软件等品种与层次多种多样的产品，市场抢占行动愈发激烈。由于三维CAD 设计所得的立体图更直观、更易理解，不但可促进机械设计师思维的深入，也有助于设计的拓展，因而其得到了广泛的运用。
1.1 缩减了机械设计的周期
三维CAD 机械设计有助于解决相对复杂的几何造型难题。其可通过简单的几何实体经布尔运算等功能构建出各式各样复杂的几何实体，可自动生成截交线与相贯线，设计工作量大为减轻，机械设计周期也在原有程度上缩减了三分之一，机械设计与生产效率得以大幅度提升。使用三维CAD 软件进行机械的开发与设计时，仅需对部分零部件进行重新设计或制造，而大部分零部件设计将承袭既有信息，使得机械设计的效率提升了3 倍以上。与此同时，三维CAD 还具备高度的变型设计能力，可经快速重构生成全新的机械产品。
1.2 零件设计与修正将更为便利
三维CAD 软件可在装配环境下进行新零件的设计，也可利用相邻零件的位置、形状来进行新零件的设计，还可保障相邻零件与新零件间的有序配合，规避了因零件单独设计时存在的错误而引发的装配失败。如可在装配环境下根据箱体的形状或配合需求，快速而精准地设计出所需的箱盖；此外，三维CAD 使得零件的修改也变得极为便利，因零件环境中配有资源查找器，在进行机械零件造型时，查找器也同时将完成该零件时的所有命令罗列出来，只要点击这些命令就可清晰地掌握该零件完成过程中的每个步骤，并可利用资源查找器中的零件回放功能将该零件造型的全部过程以动画形式演示出来，需修改零件时，也可通过点击查找器中相应的指令完成，更方便的是在进行零件装配的条件下也可进行零件修改，通过点击需修改的目标零件就可进入零件环境来完成修改[1]。
1.3 机械产品的技术含量与质量均得以提升
由于机械产品设计与信息技术的结合，我们采用CAD 设计技术与CIMS 来组织生产，使得机械产品的设计获得了新的发展。三维CAD 技术凭借其独有的有限元受力分析功能等先进的设计手段，保大大提升了设计产品的技术含量与质量。与此同时，多数企业的数控加工技术相对完善，通过采用CAD、CAM 、CAPP 技术来进行机械零件的加工，可收获良好的一致性，保障了产品的质量。三维CAD 机械设计不但可直观地描述出设计对象的形态、大小、位置等特性，还可对被设计对象赋予体积、颜色、重心等多个信息，可实现被设计对象几何形状工作状态的模拟与描述，从而更精准、全面地传达设计者的设计意图。
二、基于CAD 技术的机械制造技术的新发展
随着计算机技术的不断革新，信息技术的普及及信息处理的智能化，使得CAD 技术正趋于智能化、集成化的方向发展。
2.1 智能化
所谓智能化就是将计算机科学领域中富有智能化的学科和技术应用到机械设计CAD 系统中，如知识工程、机器学习、联想启发、推理机制、专家系统等技术。随着计算机硬件性能的迅速提高和三维CAD 技术的逐步完善，在辅助设计的基础上，融合机器学习、智能推理和技术，使机械设计的CAD 系统提高智能化的水平， 具备学习能力，应用专家的经验和知识的机制，已成为众所瞩目的发展方向。这里所指的“智能化”主要是对机器行为的描述，是基于控制理论，吸收人工智能、计算机科学、模糊数学、混沌动力学等新思想、新方法，模拟人类智能，使它具备逻辑思维、判断推理、自主决策等能力，以期得到更高的控制目标。诚然，使机械设计产品具有与人类完全相同的智能性是不可能的，也是不必要的。但是，高性能、高速的微处理器使CAD 机械设计赋予低级智能或人类部分智能，则是完全可能而又必要的。
2.2 集成化
当今CAD 技术发展的一大明显趋势为集成化，CAD 技术并非孤立存在的，首先其集合了外围设备、计算机软硬件、网络、数据库、图形学等多个应用领域的技术。同时又不断与CAM、CAPP、MIS 系统、PDM、MRP 等系统相统一。再加上互联网技术的发展，使得种种合理的设想均得以实现。如何构建基于Internet 体系的CAD、CAM 集成化系统必将成为日后发展的热点[2]。尤其是在全球经济一体化的发展背景下，基于Web 技术并兼具工程、异地设计与制造等理念的集大成者的设计制造系统将会成为机械设计与制造企业的新宠。现有的3D-XML、XML 可解决异构平台问题，其独有的多层图像表示法对复杂的几何数据具有良好的压缩能力，且生成的3D 图形精准度较高，转换后模型可维持原有CAD 模型关于产品结构、材质、尺寸等草图信息的描述，以及可实现三维图像在互联网上共享的VRML 标准编程软件的出台与运用均为日后建立协同设计与工作的环境打下了坚实的基础。
三、总结
综上所述机械制造业的发展实质是传统机械设计与制造技术与现代信息技术、自动化技术等技术的不断融合与发展，CAD 技术的进步必将推动机械设计与制造技术的进步，尽管目前我国的CAD 技术取得了喜人的成就，但与国外水平相比仍具有较大的差距，不断加大CAD 技术的研发力度是我们今后工作的重中之重， 从而促进机械制造整体的发展。
参考文献：
[1] 陈晓红. 基于CAD 在机械设计中应用的探索性研究[J]. 制造业自动化.2011.04：15-16.
[2] 李龙，李国新. 机械设计中对现代设计技术应用的分析[J]. 机电信息，2012.21：46-47.
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