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【摘要】AutoCAD是全球广大技术人员普遍欢迎的一种绘图软件，在各行各业都有广泛的应用，尤其是关于机械做图方面。AutoCAD以其强大的辅助图形设计和三维实体造型功能必将改变传统的绘图方式。功能齐全的AutoCAD软件在机械设计当中承担和发挥了重要作用。
【关键词】CAD 机械设计 应用
Application of the CAD technology in the mechanical design
Guo Chunfang
【Abstract】AutoCAD is one software for drawing which is welcome widely by the most skilled personnel all over the world and is applied in every walk of life, especially used in the mechanical drawing. With the powerful aided graphics design and three-dimensional entity model function of AutoCAD, the traditional drawing way must be changed. The software AutoCAD with its complete function has shouldered and brought great function into play in the mechanical design.
【Keywords】Computer aided design (CAD) Mechanical designApplication
引言：AutoCAD以其强大的辅助图形设计和三维实体造型功能必将改变传统的绘图方式，使绘图工作变得更轻松而高效。它是进行数字和图形信息处理，以实现产品设计、造型和数控加工的自动编程软件，具有知识密集、综合性强、初始投入大的特点。它的普及应用将使产品设计制造和生产的传统模式发生深刻的变化，从而带动制造业技术的快速发展，是当前国际科技领域的前沿课题。
1．CAD的实际应用流程。机械产品工程CAD包括设计信息管理系统（PIM）、工程图纸建模（PDS）、模型驱动的装配图绘制。覆盖从草图概念化设计到装配图自动生成的全部设计过程，并提供一个基于数据库与设计过程融为一体的设计信息管理系统，这样就构成了一个完整的机械产品工程CAD系统。
而机械CAD工具是为机械设计师提供更快、更简捷绘制工程图纸的方法。它不但可使设计师甩掉图板，同时还甩掉了《机械工程设计手册》，简化了烦琐的工作，并使需要多次才能完成的操作一次完成，大大缩短了工程师绘图、改图的时间。提供了辅助编辑、辅助绘图、国标图库、矢量汉字标等功能。
为常用机构零件参数化设计提供独具特色的常用件设计模块，包括了带轮、链轮、锥齿轮等六种常用件参数化设计及参数化绘图。自动绘制设计好的工程图纸，并可按用户的需要进行尺寸驱动来实现参数化绘图。通过在Excel中采用VBA分别编制出“新建”、“打开”、“保存”、“另存为”、“退出”5个模块进行数据的录入和管理工作。CAD绘图程序采用AutoLISP语言编制，可实现两大功能模块，以便完成各类制图工作，即数据读入模块和图形绘制模块。
具体如下：
1．1 数据录入。在进行数据录入时，首先要建立相应的编号、阶段及有关信息，以便对诸多流程进行统一管理。随后即可启动DataIn.exe模块，录入数据。这里系统提供了强大的编辑功能，如复制、粘贴、剪切、删除，以及实用于数据录入工具，如切点数据拷贝、片状数据修改等，以及相应的快捷方式。对于小型应用型设计可以根据习惯，一边在平面图中建立模型，一边录入数据。对于大工程则应分开录入，再利用系统中的导入和导出工具进行数据库连接。只要对应各单位数据录入文件进行对应的程序运行，就能做出几十种适合各种场合的勘查机器。
1．2 快速绘制图形。启动AutoCAD，运行相应的图形生成模块，如：平面图、剖面图等，即可生成相应的CAD格式（dwg文件）图形文件。当然在生成图形之前，应根据工程的具体要求修改图形框、各种图形符号、表示形式，并启动Hatch.exe模块，修改或制作满足规范要求的冲填图案。
1．3 编辑图形。利用图形生成模块所得到的CAD图形往往不能满足实际的要求，这就需要利用CAD强大的编辑功能来添加和修改一些内容。这里系统还提供了适用于编辑机械工程图形的工作模块，如：模型工具、测量工具、结点工具、特殊结构编辑工具等。利用这些工具进行编辑，即可得到十分完美的图形。
1．4 快速处理试验数据。完成数据录入，即可得到相应的曲线和数据处理结果。为了适用于不同的要求，系统还根据不同的规范要求设计了不同的统计计算模块，使工作效率有了很大的提高，拓宽了软件的使用范围。
1．5 利用Excel进行数据统计。在Access窗口中利用Excel工具，将库文件转化为Excel格式文件，并重新命名，这样就形成了一系列的Excel格式的库文件。Excel具有的强大统计功能和众多的函数计算均可用于各个库文件中，以实现快速对机械设计图纸数据、工作量、各种物理力学性质等工程信息的统计与计算工作，使众多繁杂的统计工作变得简单快捷。
1．6 利用Word编辑文字报告。本系统具有根据设计任务、设计流程、材料条件、工程特点等具体情况自动生成文字报告的功能，即选择“报告”菜单中的“生成文字报告”，弹出对话框，自动打开已生成文字报告。报告以Word格式保存为工程目录下的report.doc文件，然后可在Word中对报告进行编辑。
2．使用模板文件。在建筑制图中，我们一方面要遵循国家的相关规定和规范，比如说图纸幅面、标题栏和会签栏的规格、图线、字体和尺寸标注等；另一方面，我们会经常使用一些样式和绘图环境的设置，比如说多线样式、图层设计、图形单位、精度、捕捉、栅格等，我们可以将这些常用的信息保存为一个模板文件，其扩展名为dwt.这样，我们就可以在每次绘图之前先打开该模板文件，然后在其基础上进行绘图，从而节省了宝贵的时间和精力。
3．总结绘图技巧。当前市场上有关建筑绘图的书籍和教学光盘有很多，为我们学习软件提供了有利的环境。但是并不是说书籍上和教学光盘上介绍的方法就是最好的。在掌握AutoCAD的基本绘图命令和编辑命令后，我们就可以结合建筑绘图的特点，总结出一些比较快捷的绘图方法。比如说在预留门窗洞时，有的书籍和光盘上介绍的方法是在绘制好轴线后，再使用多线绘制墙体，然后炸开墙体，并在需要插入门窗的位置对墙体进行修剪，从而留下门窗的位置。使用这样的方法，不仅比较繁琐，容易出错，而且日后不易修改。笔者建议使用如下的方法来预留门窗洞：在绘制好轴线时，先使用断开命令在轴线的适当位置进行打断，然后绘制墙体，这时绘制好的墙体就没有多余部分，不需要进行修剪，从而方便地插入门窗块，而且这种方法并没有炸开墙体，以后修改非常方便。再比如说在绘制轴号时，有的书籍和教学光盘上介绍的方法是先绘制好一个轴线圈，并在轴线圈内填入轴线号，然后拷贝这一个绘制好的轴线圈和轴线文字到其它轴线，最后修改轴线文字，从而完成轴线绘制。使用这样的方法同样让人感到非常繁琐，因此笔者建议使用如下的方法来绘制：首先定义四个带有属性的块，它们的插入点分别对应于轴线的上、下、左和右，块的属性中描述好轴线文字的大小和位置等信息，我们在绘图时就可以方便地调用这些块，完成轴线的绘制。我们还可以将这些带有属性的块保存在模板文件中，使绘图变得更加简单易行。
4．使用修改命令。对CAD绘图工作人员来说，一幅图60%－70%是修改，只有30%－40%是作图，这一点并不难理解。我们一方面要可以熟练地使用修改命令来对图形进行修改，另一方面也要总结修改的快捷方法。AutoCAD所提供的夹点就具有很强大的修改功能。通过控制夹点便能进行一些基本的编辑操作，比如说COPY、MOVE以及改变图形所在的图层等基本操作等。而且不同的图形，还有其特殊的操作，比如通过节点操作就可以完成元件的延伸和移动。
5．三维AutoCAD技术在机械设计中的应用。在设计中使用三维AutoCAD系统，可以利用相邻两零件的位置及形状来设计新零件，既方便又快捷，还可以保证新零件与相邻零件的精确配合，防止单独设计的零件会导致装配的失败。资源查找器中的零件回放可以把零件造型的过程通过动画演示出来，使人清晰可见。
在装配过程中，资源查找器中的装配路径查找器记录了零件之间的装配关系。若装配存在错误即予以显示。另外，零件还可以隐藏，在隐藏了外部零件后，可清楚地看到内部的装配结构。整个机器装配模型完成后还能进行运动演示，对于有一定运动要求的，可检验行程是否达到要求，及时更改设计，避免了产品的报废。
在用AutoCAD三维系统进行新的机械开放设计时，只需对部分零件重新设计和制造，而大部分的零件都可用以前的信息，设计的效率大大提高。同时，三维CAD系统具有高度变型设计能力，通过快速重构，可得到又一种新产品。
由于机械产品与信息技术相融合，使机械产品有了新发展。AutoCAD三维技术采用先进的设计方法，如优化有限元受力分析、产品的虚拟设计，运动仿真和优化设计等，保证了产品的设计质量，同时大型企业数控加工设备完善，保证了产品的质量。
对于部件机构的空间运动和动力学的分析讨论，在完成3D设计的概念后，在INVENTOR中加载相关的专业应用软件就可以进行，其操作和结果都和我们很熟悉的AutoCAD用户界面相似。对于应力应变分析，我们同时结合有限元分析软件如（Dynamic Designer, Visual Nastran FEA），可以对复杂的机械系统进行完整的运动学和动力学仿真。能够计算出机械系统零件的运动情况，包括位移、速度、加速度和作用力及反作用力，还可以作零件的强度和结构分析。
随着CAD在机械设计中的广泛应用，对于一个机械设计人员来说不会AutoCAD是不行的，但即使会了，速度不快，在实际应用中也是不行的。因此应用者必须要提高自己的绘图速度，当然前提是要熟悉AutoCAD中基本操作命令和快捷图标的使用，并通过大量绘图来练习基本操作命令。AutoCAD使相关的机械设计人员从繁杂的工作当中能够更快速、更准确、更科学的进行建模和作图，利用强大的软件功能，更好地为设计工作服务。
参考文献
1 杜静.机械CAD/CAE应用技术基础[M].机械工业出版社, 2002.6
2 汪勇.AutoCAD2006工程绘图教程[M].西南交通大学出版社,2006.8
3 孙玉霞.机械CAD三维设计的应用研究[J].煤矿机械. 2005.09期
4 邢郝林.机械制图和CAD课程开发的研究与探索[J].职教通讯.2005.04期
5 余诚英.机械CAD与机械制图的有机结合[J].高职研究. 2006.10
【关键词】CAD 机械设计 应用
Application of the CAD technology in the mechanical design
Guo Chunfang
【Abstract】AutoCAD is one software for drawing which is welcome widely by the most skilled personnel all over the world and is applied in every walk of life, especially used in the mechanical drawing. With the powerful aided graphics design and three-dimensional entity model function of AutoCAD, the traditional drawing way must be changed. The software AutoCAD with its complete function has shouldered and brought great function into play in the mechanical design.
【Keywords】Computer aided design (CAD) Mechanical designApplication
引言：AutoCAD以其强大的辅助图形设计和三维实体造型功能必将改变传统的绘图方式，使绘图工作变得更轻松而高效。它是进行数字和图形信息处理，以实现产品设计、造型和数控加工的自动编程软件，具有知识密集、综合性强、初始投入大的特点。它的普及应用将使产品设计制造和生产的传统模式发生深刻的变化，从而带动制造业技术的快速发展，是当前国际科技领域的前沿课题。
1．CAD的实际应用流程。机械产品工程CAD包括设计信息管理系统（PIM）、工程图纸建模（PDS）、模型驱动的装配图绘制。覆盖从草图概念化设计到装配图自动生成的全部设计过程，并提供一个基于数据库与设计过程融为一体的设计信息管理系统，这样就构成了一个完整的机械产品工程CAD系统。
而机械CAD工具是为机械设计师提供更快、更简捷绘制工程图纸的方法。它不但可使设计师甩掉图板，同时还甩掉了《机械工程设计手册》，简化了烦琐的工作，并使需要多次才能完成的操作一次完成，大大缩短了工程师绘图、改图的时间。提供了辅助编辑、辅助绘图、国标图库、矢量汉字标等功能。
为常用机构零件参数化设计提供独具特色的常用件设计模块，包括了带轮、链轮、锥齿轮等六种常用件参数化设计及参数化绘图。自动绘制设计好的工程图纸，并可按用户的需要进行尺寸驱动来实现参数化绘图。通过在Excel中采用VBA分别编制出“新建”、“打开”、“保存”、“另存为”、“退出”5个模块进行数据的录入和管理工作。CAD绘图程序采用AutoLISP语言编制，可实现两大功能模块，以便完成各类制图工作，即数据读入模块和图形绘制模块。
具体如下：
1．1 数据录入。在进行数据录入时，首先要建立相应的编号、阶段及有关信息，以便对诸多流程进行统一管理。随后即可启动DataIn.exe模块，录入数据。这里系统提供了强大的编辑功能，如复制、粘贴、剪切、删除，以及实用于数据录入工具，如切点数据拷贝、片状数据修改等，以及相应的快捷方式。对于小型应用型设计可以根据习惯，一边在平面图中建立模型，一边录入数据。对于大工程则应分开录入，再利用系统中的导入和导出工具进行数据库连接。只要对应各单位数据录入文件进行对应的程序运行，就能做出几十种适合各种场合的勘查机器。
1．2 快速绘制图形。启动AutoCAD，运行相应的图形生成模块，如：平面图、剖面图等，即可生成相应的CAD格式（dwg文件）图形文件。当然在生成图形之前，应根据工程的具体要求修改图形框、各种图形符号、表示形式，并启动Hatch.exe模块，修改或制作满足规范要求的冲填图案。
1．3 编辑图形。利用图形生成模块所得到的CAD图形往往不能满足实际的要求，这就需要利用CAD强大的编辑功能来添加和修改一些内容。这里系统还提供了适用于编辑机械工程图形的工作模块，如：模型工具、测量工具、结点工具、特殊结构编辑工具等。利用这些工具进行编辑，即可得到十分完美的图形。
1．4 快速处理试验数据。完成数据录入，即可得到相应的曲线和数据处理结果。为了适用于不同的要求，系统还根据不同的规范要求设计了不同的统计计算模块，使工作效率有了很大的提高，拓宽了软件的使用范围。
1．5 利用Excel进行数据统计。在Access窗口中利用Excel工具，将库文件转化为Excel格式文件，并重新命名，这样就形成了一系列的Excel格式的库文件。Excel具有的强大统计功能和众多的函数计算均可用于各个库文件中，以实现快速对机械设计图纸数据、工作量、各种物理力学性质等工程信息的统计与计算工作，使众多繁杂的统计工作变得简单快捷。
1．6 利用Word编辑文字报告。本系统具有根据设计任务、设计流程、材料条件、工程特点等具体情况自动生成文字报告的功能，即选择“报告”菜单中的“生成文字报告”，弹出对话框，自动打开已生成文字报告。报告以Word格式保存为工程目录下的report.doc文件，然后可在Word中对报告进行编辑。
2．使用模板文件。在建筑制图中，我们一方面要遵循国家的相关规定和规范，比如说图纸幅面、标题栏和会签栏的规格、图线、字体和尺寸标注等；另一方面，我们会经常使用一些样式和绘图环境的设置，比如说多线样式、图层设计、图形单位、精度、捕捉、栅格等，我们可以将这些常用的信息保存为一个模板文件，其扩展名为dwt.这样，我们就可以在每次绘图之前先打开该模板文件，然后在其基础上进行绘图，从而节省了宝贵的时间和精力。
3．总结绘图技巧。当前市场上有关建筑绘图的书籍和教学光盘有很多，为我们学习软件提供了有利的环境。但是并不是说书籍上和教学光盘上介绍的方法就是最好的。在掌握AutoCAD的基本绘图命令和编辑命令后，我们就可以结合建筑绘图的特点，总结出一些比较快捷的绘图方法。比如说在预留门窗洞时，有的书籍和光盘上介绍的方法是在绘制好轴线后，再使用多线绘制墙体，然后炸开墙体，并在需要插入门窗的位置对墙体进行修剪，从而留下门窗的位置。使用这样的方法，不仅比较繁琐，容易出错，而且日后不易修改。笔者建议使用如下的方法来预留门窗洞：在绘制好轴线时，先使用断开命令在轴线的适当位置进行打断，然后绘制墙体，这时绘制好的墙体就没有多余部分，不需要进行修剪，从而方便地插入门窗块，而且这种方法并没有炸开墙体，以后修改非常方便。再比如说在绘制轴号时，有的书籍和教学光盘上介绍的方法是先绘制好一个轴线圈，并在轴线圈内填入轴线号，然后拷贝这一个绘制好的轴线圈和轴线文字到其它轴线，最后修改轴线文字，从而完成轴线绘制。使用这样的方法同样让人感到非常繁琐，因此笔者建议使用如下的方法来绘制：首先定义四个带有属性的块，它们的插入点分别对应于轴线的上、下、左和右，块的属性中描述好轴线文字的大小和位置等信息，我们在绘图时就可以方便地调用这些块，完成轴线的绘制。我们还可以将这些带有属性的块保存在模板文件中，使绘图变得更加简单易行。
4．使用修改命令。对CAD绘图工作人员来说，一幅图60%－70%是修改，只有30%－40%是作图，这一点并不难理解。我们一方面要可以熟练地使用修改命令来对图形进行修改，另一方面也要总结修改的快捷方法。AutoCAD所提供的夹点就具有很强大的修改功能。通过控制夹点便能进行一些基本的编辑操作，比如说COPY、MOVE以及改变图形所在的图层等基本操作等。而且不同的图形，还有其特殊的操作，比如通过节点操作就可以完成元件的延伸和移动。
5．三维AutoCAD技术在机械设计中的应用。在设计中使用三维AutoCAD系统，可以利用相邻两零件的位置及形状来设计新零件，既方便又快捷，还可以保证新零件与相邻零件的精确配合，防止单独设计的零件会导致装配的失败。资源查找器中的零件回放可以把零件造型的过程通过动画演示出来，使人清晰可见。
在装配过程中，资源查找器中的装配路径查找器记录了零件之间的装配关系。若装配存在错误即予以显示。另外，零件还可以隐藏，在隐藏了外部零件后，可清楚地看到内部的装配结构。整个机器装配模型完成后还能进行运动演示，对于有一定运动要求的，可检验行程是否达到要求，及时更改设计，避免了产品的报废。
在用AutoCAD三维系统进行新的机械开放设计时，只需对部分零件重新设计和制造，而大部分的零件都可用以前的信息，设计的效率大大提高。同时，三维CAD系统具有高度变型设计能力，通过快速重构，可得到又一种新产品。
由于机械产品与信息技术相融合，使机械产品有了新发展。AutoCAD三维技术采用先进的设计方法，如优化有限元受力分析、产品的虚拟设计，运动仿真和优化设计等，保证了产品的设计质量，同时大型企业数控加工设备完善，保证了产品的质量。
对于部件机构的空间运动和动力学的分析讨论，在完成3D设计的概念后，在INVENTOR中加载相关的专业应用软件就可以进行，其操作和结果都和我们很熟悉的AutoCAD用户界面相似。对于应力应变分析，我们同时结合有限元分析软件如（Dynamic Designer, Visual Nastran FEA），可以对复杂的机械系统进行完整的运动学和动力学仿真。能够计算出机械系统零件的运动情况，包括位移、速度、加速度和作用力及反作用力，还可以作零件的强度和结构分析。
随着CAD在机械设计中的广泛应用，对于一个机械设计人员来说不会AutoCAD是不行的，但即使会了，速度不快，在实际应用中也是不行的。因此应用者必须要提高自己的绘图速度，当然前提是要熟悉AutoCAD中基本操作命令和快捷图标的使用，并通过大量绘图来练习基本操作命令。AutoCAD使相关的机械设计人员从繁杂的工作当中能够更快速、更准确、更科学的进行建模和作图，利用强大的软件功能，更好地为设计工作服务。
参考文献
1 杜静.机械CAD/CAE应用技术基础[M].机械工业出版社, 2002.6
2 汪勇.AutoCAD2006工程绘图教程[M].西南交通大学出版社,2006.8
3 孙玉霞.机械CAD三维设计的应用研究[J].煤矿机械. 2005.09期
4 邢郝林.机械制图和CAD课程开发的研究与探索[J].职教通讯.2005.04期
5 余诚英.机械CAD与机械制图的有机结合[J].高职研究. 2006.10