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【摘 要】机械设计属于一种技术含量较高的工作，在机械设计过程中灵活使用CAD软件，可提高设计质量以及设计效率。随着CAD技术的不断成熟，CAD软件的各项功能也不断加强，并成为机械行业中极为重要的技术。文章主要介绍CAD软件在机械设计领域中的优势以及CAD软件在机械设计领域中的实际应用，并分析CAD技术的应用趋势，旨在为机械设计者提供参考。
【关键词】机械设计；CAD软件；实际应用
一、机械设计实践的现状
机构设计发展经历较长的时间，在几个世纪以来，人类通过传统的手工绘图的方式去表达自身的设计理念以及想法。工程师的语言就是设计图纸，其不仅体现了工程设计技术师的结果以及思想落实，还为技术人员之间的沟通交流帶来了极大的便利性。但随着工业革命以及科学技术的快速发展，特别是著名的计算技术的大发展，为机械设计的发展提供了空前的资源以及有效操作性，使手工绘图的方式逐渐被淘汰。当前，机构设计的手段主要为1970时代开始由手工绘图转变为计算机绘图，其将绘图效率以及质量提升到了新的层次。
现阶段，CAD技术主要以二维绘图软件AUTOCAD为代表，在机械设计实践中只是教会学生操作和绘制简单的零件图，而用AUTOCAD绘制装配图以及进行有关的工程分析是非常不便且很难实现。为此，为了能够方便地绘制装配图，在机械设计实践教学和毕业设计中逐步地采用了CAXA电子图版、开目CAD等二维绘图软件作为绘图工具，辅助完成零部件设计。当前，我国制造业已全面完成甩图板工程，二维CAD技术的普及结束了手工绘图的历史，对减轻人工劳动强度，提高经济效益起到了很明显的作用。随着技术的发展，CAD技术正从二维CAD向三维CAD过渡，有相当一部分CAD应用较早的企业已完成了从二维CAD向三维CAD转换，并取得了巨大的经济效益和社会效益。企业需要掌握三维CAD技术的专业人才，掌握三维CAD技术已成为工科院校毕业生最基本的要求。因此，在机械设计实践教学中采用三维 CAD技术，已成为我们现在机械设计实践教学改革的重要内容和亟待解决的问题。
二、CAD软件在机械设计领域中的优势
（一）与人的思维相匹配
一般来讲，设计师在进行机械设计时往往先构思机械模型再绘制机械图形。由于设计师在构思过程中脑海里呈现的产品都属于三维结构，而借助CAD软件进行设计能够得到更直观的机械产品，随着STEP标准体系的逐步完善，它对于几何数据、工程数据模型的思想将作为新一代CAD系统的开发指南。这样不仅能激发设计师的思维能力，也便于设计师与同行进行交流。目前，参数化特征模型的传输还是一个世界难题，在STEP标准基础上，相信这一点能有所突破。
（二）减少设计周期
CAD软件能够将结构简单的实体通过运算等功能进行转换，以此组合出各种结构复杂的实体。同时，CAD软件还具有自动生成截交线以及相贯线等线条的功能，有效减少设计师的工作量，缩短设计师的工作周期，有效提高机械设计的实际效率。此外，设计师在使用CAD软件进行设计时，只要对一些零部件进行适当的调整，而其余零部件都是自动继承之前的信息，从而提高机械设计的工作效率。设计师还可以利用CAD的高度变形功能，将一些零散的零部件进行快速重构，便能形成一种新型的机械产品。
（三）使用便利
使用CAD软件，不仅能在装配环境中绘制新零件，还能利用其余零件的形状、位置来开发新零件。如此一来，设计师既能快速便捷的进行操作，还能确保新零件以及相邻零件之间能够精确配合，有效提高零件装配的精准度。例如，设计师可在装配环境中依照箱体形状以及箱体之间的配合要求来设计箱盖。此外，CAD软件的修改功能也十分强大，设计师既可以通过点击软件中资源查找器的相关命令来完成对零件的修改，也可以在装配环境中对相关零件进行修改。
（四）零件装配更为直观
在使用CAD软件对各种零部件进行装配时，软件的装配路径管理器能够自动记录零件之间的各种装配关系。如果装配出现错误或出现干涉，装配路径管理器便会立即显示，并对零件装配过程进行有效的静干涉检查，以此为设计师提供参考。同时，CAD软件还具有隐藏零件的功能。如果想清楚了解装配的内部构造，可将外部零件进行隐藏，便能掌握装配的内部构造。
（五）机械产品更为逼真
CAD软件不仅能快速描绘出各种零件的大小、位置以及形状，还能为零件赋予颜色、体积、惯性矩以及纹理等信息，以此将机械产品更逼真的呈现给设计师。从20世纪60年代至今，三维建模技术的发展经历了线框建模、曲面建模、实体建模、特征建模、参数化建模、变量化建模，以及当今正在研究的产品集成建模、行为建模等发展过程。如此一来，设计师便能通过观察机械产品细节对实体模型进行细微调整，以此全面地表达自己的设计意图。
三、CAD软件在机械设计领域中的实际应用
（一）二维绘图
二维绘图是CAD软件最为基础的功能，设计师可通过CAD软件简单描绘出实体的二维形状。例如，设计师可使用CAD软件简单绘制出零件的主视图、俯视图、左视图、解剖图等，以便为后面的零件装配打下基础。
（二）图形、符号库
设计师在使用CAD软件时，可将复杂的零件图形进行分解，以此形成多个简单的符号以及图形。同时，将分解的符号和图形进行储存，在需要的时候将符号和图形调出，经过简单的编辑修改后再将这些图形和符号插入到其它的图形中。
（三）三维造型
三维造型是CAD软件最为强大的功能，设计师可借助系统已存的实体造型来绘制零件结构，再将零件结构图进行着色处理以及消隐处理，便可显示出零件的真实形状。此外，CAD系统的实体造型还能用于运动仿真以及零件装配等工作，以便设计师观察零件图是否存在干涉情况。
（四）参数化设计
一般来讲，系列化零部件以及标准化零部件往往有着较为相似的构造，设计师在使用这种零部件时只需对其尺寸进行相应调整，便能直接用于其它的零部件设计。对此，设计师可借助CAD软件的参数化功能来建立庞大的图形程序库，在调用时只需对已存的零部件尺寸赋以新的参数，便能生成一个全新的零件图形。
（五）工程分析
CAD软件具有优化设计、动力学分析以及有限元分析等多种功能，设计师可根据设计对象的特征以及应用采取相应的分析方法。例如，设计师在设计注塑模时可对实体模型进行变形分析、塑流分析以及冷却分析，确保设计的注塑模型能够满足注塑工艺的实际要求。
四、CAD软件的应用趋势
（一）集成化
目前，技术人员为了增强机械生产效率，将CAD软件以及CAM软件相结合，使CAD软件的设计结构能够直接应用到数控加工中，从而省去打印CAD图纸以及制定数控参数等环节。
（二）智能化
CAD软件系统属于人机系统，使用CAD软件的设计师在系统运行中起到决策作用。基于这一点，将人工智能以及专家系统等技术与CAD软件技术相结合，使CAD软件系统更具智能化，以便更好的用于机械加工。
（三）协同化
将CAD软件进行协同化处理，使计算机能够具备协同工作的功能，可达到远程设计的要求。基于这一点，可构建CAD网络，确保机械设计单位能够共同参与机械设计工作。
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）：49-51.
[2]李志民，王富.基于CAD在机械设计中应用的探索性研究[J].黑龙江科技信息，2015（15）：72.2015（5）：156-157.
（作者单位：徐州生物工程职业技术学院）
【关键词】机械设计；CAD软件；实际应用
一、机械设计实践的现状
机构设计发展经历较长的时间，在几个世纪以来，人类通过传统的手工绘图的方式去表达自身的设计理念以及想法。工程师的语言就是设计图纸，其不仅体现了工程设计技术师的结果以及思想落实，还为技术人员之间的沟通交流帶来了极大的便利性。但随着工业革命以及科学技术的快速发展，特别是著名的计算技术的大发展，为机械设计的发展提供了空前的资源以及有效操作性，使手工绘图的方式逐渐被淘汰。当前，机构设计的手段主要为1970时代开始由手工绘图转变为计算机绘图，其将绘图效率以及质量提升到了新的层次。
现阶段，CAD技术主要以二维绘图软件AUTOCAD为代表，在机械设计实践中只是教会学生操作和绘制简单的零件图，而用AUTOCAD绘制装配图以及进行有关的工程分析是非常不便且很难实现。为此，为了能够方便地绘制装配图，在机械设计实践教学和毕业设计中逐步地采用了CAXA电子图版、开目CAD等二维绘图软件作为绘图工具，辅助完成零部件设计。当前，我国制造业已全面完成甩图板工程，二维CAD技术的普及结束了手工绘图的历史，对减轻人工劳动强度，提高经济效益起到了很明显的作用。随着技术的发展，CAD技术正从二维CAD向三维CAD过渡，有相当一部分CAD应用较早的企业已完成了从二维CAD向三维CAD转换，并取得了巨大的经济效益和社会效益。企业需要掌握三维CAD技术的专业人才，掌握三维CAD技术已成为工科院校毕业生最基本的要求。因此，在机械设计实践教学中采用三维 CAD技术，已成为我们现在机械设计实践教学改革的重要内容和亟待解决的问题。
二、CAD软件在机械设计领域中的优势
（一）与人的思维相匹配
一般来讲，设计师在进行机械设计时往往先构思机械模型再绘制机械图形。由于设计师在构思过程中脑海里呈现的产品都属于三维结构，而借助CAD软件进行设计能够得到更直观的机械产品，随着STEP标准体系的逐步完善，它对于几何数据、工程数据模型的思想将作为新一代CAD系统的开发指南。这样不仅能激发设计师的思维能力，也便于设计师与同行进行交流。目前，参数化特征模型的传输还是一个世界难题，在STEP标准基础上，相信这一点能有所突破。
（二）减少设计周期
CAD软件能够将结构简单的实体通过运算等功能进行转换，以此组合出各种结构复杂的实体。同时，CAD软件还具有自动生成截交线以及相贯线等线条的功能，有效减少设计师的工作量，缩短设计师的工作周期，有效提高机械设计的实际效率。此外，设计师在使用CAD软件进行设计时，只要对一些零部件进行适当的调整，而其余零部件都是自动继承之前的信息，从而提高机械设计的工作效率。设计师还可以利用CAD的高度变形功能，将一些零散的零部件进行快速重构，便能形成一种新型的机械产品。
（三）使用便利
使用CAD软件，不仅能在装配环境中绘制新零件，还能利用其余零件的形状、位置来开发新零件。如此一来，设计师既能快速便捷的进行操作，还能确保新零件以及相邻零件之间能够精确配合，有效提高零件装配的精准度。例如，设计师可在装配环境中依照箱体形状以及箱体之间的配合要求来设计箱盖。此外，CAD软件的修改功能也十分强大，设计师既可以通过点击软件中资源查找器的相关命令来完成对零件的修改，也可以在装配环境中对相关零件进行修改。
（四）零件装配更为直观
在使用CAD软件对各种零部件进行装配时，软件的装配路径管理器能够自动记录零件之间的各种装配关系。如果装配出现错误或出现干涉，装配路径管理器便会立即显示，并对零件装配过程进行有效的静干涉检查，以此为设计师提供参考。同时，CAD软件还具有隐藏零件的功能。如果想清楚了解装配的内部构造，可将外部零件进行隐藏，便能掌握装配的内部构造。
（五）机械产品更为逼真
CAD软件不仅能快速描绘出各种零件的大小、位置以及形状，还能为零件赋予颜色、体积、惯性矩以及纹理等信息，以此将机械产品更逼真的呈现给设计师。从20世纪60年代至今，三维建模技术的发展经历了线框建模、曲面建模、实体建模、特征建模、参数化建模、变量化建模，以及当今正在研究的产品集成建模、行为建模等发展过程。如此一来，设计师便能通过观察机械产品细节对实体模型进行细微调整，以此全面地表达自己的设计意图。
三、CAD软件在机械设计领域中的实际应用
（一）二维绘图
二维绘图是CAD软件最为基础的功能，设计师可通过CAD软件简单描绘出实体的二维形状。例如，设计师可使用CAD软件简单绘制出零件的主视图、俯视图、左视图、解剖图等，以便为后面的零件装配打下基础。
（二）图形、符号库
设计师在使用CAD软件时，可将复杂的零件图形进行分解，以此形成多个简单的符号以及图形。同时，将分解的符号和图形进行储存，在需要的时候将符号和图形调出，经过简单的编辑修改后再将这些图形和符号插入到其它的图形中。
（三）三维造型
三维造型是CAD软件最为强大的功能，设计师可借助系统已存的实体造型来绘制零件结构，再将零件结构图进行着色处理以及消隐处理，便可显示出零件的真实形状。此外，CAD系统的实体造型还能用于运动仿真以及零件装配等工作，以便设计师观察零件图是否存在干涉情况。
（四）参数化设计
一般来讲，系列化零部件以及标准化零部件往往有着较为相似的构造，设计师在使用这种零部件时只需对其尺寸进行相应调整，便能直接用于其它的零部件设计。对此，设计师可借助CAD软件的参数化功能来建立庞大的图形程序库，在调用时只需对已存的零部件尺寸赋以新的参数，便能生成一个全新的零件图形。
（五）工程分析
CAD软件具有优化设计、动力学分析以及有限元分析等多种功能，设计师可根据设计对象的特征以及应用采取相应的分析方法。例如，设计师在设计注塑模时可对实体模型进行变形分析、塑流分析以及冷却分析，确保设计的注塑模型能够满足注塑工艺的实际要求。
四、CAD软件的应用趋势
（一）集成化
目前，技术人员为了增强机械生产效率，将CAD软件以及CAM软件相结合，使CAD软件的设计结构能够直接应用到数控加工中，从而省去打印CAD图纸以及制定数控参数等环节。
（二）智能化
CAD软件系统属于人机系统，使用CAD软件的设计师在系统运行中起到决策作用。基于这一点，将人工智能以及专家系统等技术与CAD软件技术相结合，使CAD软件系统更具智能化，以便更好的用于机械加工。
（三）协同化
将CAD软件进行协同化处理，使计算机能够具备协同工作的功能，可达到远程设计的要求。基于这一点，可构建CAD网络，确保机械设计单位能够共同参与机械设计工作。
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）：49-51.
[2]李志民，王富.基于CAD在机械设计中应用的探索性研究[J].黑龙江科技信息，2015（15）：72.2015（5）：156-157.
（作者单位：徐州生物工程职业技术学院）