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摘要：随着我国社会经济和科技水平的飞速发展和提高，其CAD辅助设计也得到了突飞猛进的进步，这为过程装备制造的工程设计提供了非常重要和强大的保障。本文主要阐述了CAD辅助设计的概述，分析了三维CAD辅助设计在机械设计中的优点，并对CAD辅助设计在过程装备设计中的应用和应用优势进行了探讨。
关键词：CAD计算机辅助设计；过程装备设计；应用
中图分类号： S611 文献标识码： A 文章编号：
一、CAD辅助设计的概述
1.1 CAD辅助设计的概念
CAD即为计算机辅助设计技术，它是将设计资料传输到计算机当中去，并通过相应的计算机技术使计算机能够自动的进行程序的编制，从而对设计方案进行优化，并绘制出零件或产品的结构图。CAD辅助设计具有机械产品及工程的几何建模、分析计算、绘制图形、仿真试验、生成设计文件以及数据库管理等特点。随着计算机相关技术的飞速发展，CAD辅助设计在机械制造领域中的应用范围也越来越广，并在机械产品的设计比例中占据了重要的位置。
1.2 CAD软件的功能
目前，企业常用的CAD软件的模块功能主要包括以下几个方的内容，即：(1)CAPP功能。即计算机辅助的工业设计。它主要是对材料定额、工艺的设计任务及内容等进行管理，从而提高机械设计的标准化，确保机械设计的高效率、高质量。(2)二维绘图功能。它是当前CAD辅助设计在机械设计应用当中的主要功能，它利用计算机进行智能绘图，转变了原有手工绘图的方式，能够有效的减轻设计人员的工作任务量。(3)PDM功能。即对产品数据的管理功能。它能够实现机械设计的标准化、规范化，从而确保工艺卡、图纸、技术资料以及加工代码等的可靠性和安全性。
二、三维CAD辅助设计在机械设计中的优点
经过对三维CAD 的切身体验，认为三维CAD体系比二维CAD在设计机械设备时拥有的更大的优点，主要有以下几个方面：
2.1 零件设计更加方便
采用三维CAD 系统，能够在装配环境设计新零件，也能够参照附近的零件位置大小、形状完成新零件的设计，这样提高了速度还更方便，减少了单独设计导致整体失败的几率。资料查找器中有一个零件回放，能够将整个流程视频呈现，更直观易懂。
2.2 装配零件更加直观
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，若装配不正确即予以显示，另外，零件还可以隐藏,在隐藏了外部零件的时候,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，对于有一定运动行程要求的，可检验行程是否达到要求，及时对设计进行更改，避免了产品生产后才发现需要修改甚至报废。
2.3 縮短了机械设计周期
使用三维CAD 系统，设计时间是之前的三分之二，缩短了设计时间提升了设计效率。采用三维CAD 技术展开新机械的开发研究时，只需要重新设计和生产其中小部分的零配件，其他的一大部分零配件仍旧使用之前的信息功能，大幅度的提升了机械设计的效率是以前的三到五倍。并且，三维CAD 技术具备高度变形设计功能，可以经过快速的重新组织，生产制作出全新的机械设备。
2.4 提高机械产品的技术含量和质量
由于机械产品与信息技术相融合, 同时采用CAD和CIMS 组织生产, 机械产品设计有了新发展。三维CAD 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、运动方针和优化设计等, 保证了产品的设计质量。同时,大型企业数控加工手段完善,再采用CAD/CAPP/CAM 进行机械零件加工,一致性很好,保证了产品的质量。
三、CAD辅助设计在过程装备设计中的应用
在过程装备工程的实际设计过程中，CAD辅助设计在其中的应用范围主要包括CAE软件、CAD/CAM软件以及生成零件装配设计图等。CAD辅助设计在设计的过程中，能够有效的对过程装备工程设计的方法和手段进行优化和更新，转变过去传统的设计模式，通过积极的引进和系统当前国内外先进的设计现代化理念，不断的提高和推动我国过程装备制造行业的壮大和发展。目前，CAD辅助设计在过程装备工程设计过程中的应用情况主要体现在以下的几个方面，具体内容如下：
3.1 零件与装配图的实体生成
(1)零配件的实物模型
三维CAD 建造模型有三种模式：表面模型、线框模型以及实物模型。在具备实物建模能力的CAD软件中，都有一些基本的建模系统。在AutoCAD的软件中，三维实物建模模块中，软件就供给了球体、立方体、圆锥体、圆柱体、楔形体和环状体六种最基础的体系。针对构造简单的零配件，利用软件对它的结构构造解析，把它分解成多个基本体，再对基本体进行三维实物组合，再利用交、差、并等计算公式进行精确的计算，就可以获得零配件的三维实物模型。
一些相对来说繁杂的零件，很少会成功分裂成若干个基本体，那样之后的基本体会比较多，不易成型。因此，只有基本体的话，是不能够达到三维实体造型的目标。所以，应该现在二维几何中描绘大小，再从三维中进行拉伸或者是旋转，在新的基本体上经过交、并、差后得出的就是我们要求的一个三维实体模型。
(2)实体装配图的生成
在零件实体构造完成后, 利用机器运动分析过程中的资料,在运动的某一位置,按各零件所在的坐标进行“装配”，这一过程可用CAD 软件的三维编辑功能实现。
3.2 模具CAD/CAM 的集成制造
现代经济的不断发展下，科学技术也在不断的发展中，生产厂家的生产方法也在日益提高，从人工策划和制作图纸到CAE/CAD/CAM，生产制造业正日益的朝着电子化和数字化方向前进。并且，模型CAM/CAD 技术，差不多笼罩了整个现代社会制造业。
要由多少个功能模块组合形成一个完整的CAM/CAD 的软件体系。一般有图形编辑、三维制图、仿真模拟、曲面造型、有限元分析、数控加工、动态显示灯。这些功能模块要在软件数据库的基础上，开展统一的管制，软件数据库数据的主要来源之一是实物造型。
3.3 CAE机械软件
CAE在机械工程设计当中的软件系统的实际功能主要包括：结构优化设计、工程数值分析、运动学／动力学仿真、强度寿命预估与设计评价等等。在设计的过程中，CAE系统软件要在等CAD 技术解决完机械产品的造型问题之后，方可进行产品刚度、强度、材料、寿命、合理性、运动特性以及结构等方面的动态特性问题和其他问题的设计。
四、CAD辅助设计在机械设计应用中的优势
4.1 加大地提升了机械设计的便捷性
将CAD 技术引入到机械设计领域中，零部件设计可以借助相邻2 个零件的位置及形状实现，不但极大地提高了便捷性，而且还可以确保所设计的零件与相邻零件的匹配精准度，有效地解决了之前单独进行零件设计可能存在的匹配性问题。除此之外，借助资源查找器中的零件回放功能可以以动画的方式再现零件造型过程，极大地提高了直观性。
4.2 实现了对机械设计周期的有效控制
在机械设计领域中引入AutoCAD 技术大大地减少了机械设计时间，设计效率得到明显提升。在新的机械开放设计的过程中引入AutoCAD 技术，之前的零部件信息大多数都可以使用，只有少数零部件需要进行重新设计和制造，在很大程度上提高了工作效率。除此之外，CAD 系统的变型设计能力也十分突出，通过快速重构便可以得到新产品。
4.3 机械产品的技术水平及质量均有一定程度的提升
在机械产品设计及生产领域中引入现代化的信息技术，为机械产品的进一步发展注入了新的活力。CAD 技术涵盖诸如有限元分析、产品虚拟设计以及优化等一系列先进设计方法，大大地提高了机械产品的设计和质量水平。
4.4 零件装配环节的直观性有所提高
在机械装配过程中，零件相互间的装配关系被如实记录在资源查找器中的装配路径查找器中，一旦装配有误将会及时提示。与此同时，还可以隐藏零件，外部零件被隐藏之后，内部装配结构变得清晰可见，机械装配完毕之后可以进行动作演示，如果有动作要求，可以对其是否达标进行检验，如果不达标可以及时进行改善，最大限度地降低了由于产品报废所导致的损失。
五、CAD 前沿技术与发展趋势
5.1 图形交互技术
因为CAD 软件体系是创造出新产品的工具，一定要简单易学好掌握。在一个具备智能化、友好的环境中可以拓展设计师的大脑，发散思维，可以集中全部精神投入在创作中。所以，软件的图标菜单智能化设计、导航可动设计以及拖放式的造型这些人性化的设计，给设计员操作供給了方便。除此之外，手写输入法、语音识别以及特别手势模块这些更人性化简便的技术也在探索研究中。
5.2 智能CAD 技术
因为CAM/CAD 的软件应用越来越广泛，对智能化的要求也越来越高。设计是一个具备高智能化的人类创造性活动。CAM/CAD朝着智能化发展是必然的。智能设计是在信息化、知识化的前提下，知识仓库是创建设计的基础，设计师在开发新产品时所需的数据和理论能够及时精确的获取，智能化的辅助设计师设计，而且能够智能化的了解设计师的意思、自动化检查错误、提出合理的建议、回答问题等。还具备推测能力，即使设计新手使用软件创造新产品也能得心应手，创新设计时现在设计的核心发展方向，工程师正在努力把创新技术和人工智能技术综合在一起放在CAD的软件中，运用智能化的设计、建议模块去指导在创新产品、创新技术、创新系统时遇到的设计问题，我们得到的新产品和工程体系更具备创新性。
结束语
过程装备设计工作，是一个需要认真、严谨对待的工作，要想做好这样的工作，就需要一个相对完善的可操作的软件作为支持。过程装备设计中广泛应用到CAD辅助设计，积极地扩大它在机械设计领域内的应用范围，不断地在实践过程中总结经验教训，加大对新技术的将研究、开发和应用，从而促进机械制造行业的现代化、智能化发展。
参考文献：
[1]张夕琴.CAD/CAE技术在机械设计中的应用[J].装备制造技术，2012(04).
[2]刘元林, 王洪英, 王国权.AutoCAD 在机械设计中的应用实践[J].煤矿机械,2002(12).
[3]孙正兴.基于特征的机械设计CAD系统研究[J].机械设计，2010(08).
[4]董超.AutoCAD三维制图在机械设计中的应用[J].试验技术与试验机，2012(09).
[5]韩忠愿，熊模华，钟毅芳等.现代机械工程设计的特点及CAD辅助设计的走向浅析[J].机械设计，2011(03).
关键词：CAD计算机辅助设计；过程装备设计；应用
中图分类号： S611 文献标识码： A 文章编号：
一、CAD辅助设计的概述
1.1 CAD辅助设计的概念
CAD即为计算机辅助设计技术，它是将设计资料传输到计算机当中去，并通过相应的计算机技术使计算机能够自动的进行程序的编制，从而对设计方案进行优化，并绘制出零件或产品的结构图。CAD辅助设计具有机械产品及工程的几何建模、分析计算、绘制图形、仿真试验、生成设计文件以及数据库管理等特点。随着计算机相关技术的飞速发展，CAD辅助设计在机械制造领域中的应用范围也越来越广，并在机械产品的设计比例中占据了重要的位置。
1.2 CAD软件的功能
目前，企业常用的CAD软件的模块功能主要包括以下几个方的内容，即：(1)CAPP功能。即计算机辅助的工业设计。它主要是对材料定额、工艺的设计任务及内容等进行管理，从而提高机械设计的标准化，确保机械设计的高效率、高质量。(2)二维绘图功能。它是当前CAD辅助设计在机械设计应用当中的主要功能，它利用计算机进行智能绘图，转变了原有手工绘图的方式，能够有效的减轻设计人员的工作任务量。(3)PDM功能。即对产品数据的管理功能。它能够实现机械设计的标准化、规范化，从而确保工艺卡、图纸、技术资料以及加工代码等的可靠性和安全性。
二、三维CAD辅助设计在机械设计中的优点
经过对三维CAD 的切身体验，认为三维CAD体系比二维CAD在设计机械设备时拥有的更大的优点，主要有以下几个方面：
2.1 零件设计更加方便
采用三维CAD 系统，能够在装配环境设计新零件，也能够参照附近的零件位置大小、形状完成新零件的设计，这样提高了速度还更方便，减少了单独设计导致整体失败的几率。资料查找器中有一个零件回放，能够将整个流程视频呈现，更直观易懂。
2.2 装配零件更加直观
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，若装配不正确即予以显示，另外，零件还可以隐藏,在隐藏了外部零件的时候,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，对于有一定运动行程要求的，可检验行程是否达到要求，及时对设计进行更改，避免了产品生产后才发现需要修改甚至报废。
2.3 縮短了机械设计周期
使用三维CAD 系统，设计时间是之前的三分之二，缩短了设计时间提升了设计效率。采用三维CAD 技术展开新机械的开发研究时，只需要重新设计和生产其中小部分的零配件，其他的一大部分零配件仍旧使用之前的信息功能，大幅度的提升了机械设计的效率是以前的三到五倍。并且，三维CAD 技术具备高度变形设计功能，可以经过快速的重新组织，生产制作出全新的机械设备。
2.4 提高机械产品的技术含量和质量
由于机械产品与信息技术相融合, 同时采用CAD和CIMS 组织生产, 机械产品设计有了新发展。三维CAD 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、运动方针和优化设计等, 保证了产品的设计质量。同时,大型企业数控加工手段完善,再采用CAD/CAPP/CAM 进行机械零件加工,一致性很好,保证了产品的质量。
三、CAD辅助设计在过程装备设计中的应用
在过程装备工程的实际设计过程中，CAD辅助设计在其中的应用范围主要包括CAE软件、CAD/CAM软件以及生成零件装配设计图等。CAD辅助设计在设计的过程中，能够有效的对过程装备工程设计的方法和手段进行优化和更新，转变过去传统的设计模式，通过积极的引进和系统当前国内外先进的设计现代化理念，不断的提高和推动我国过程装备制造行业的壮大和发展。目前，CAD辅助设计在过程装备工程设计过程中的应用情况主要体现在以下的几个方面，具体内容如下：
3.1 零件与装配图的实体生成
(1)零配件的实物模型
三维CAD 建造模型有三种模式：表面模型、线框模型以及实物模型。在具备实物建模能力的CAD软件中，都有一些基本的建模系统。在AutoCAD的软件中，三维实物建模模块中，软件就供给了球体、立方体、圆锥体、圆柱体、楔形体和环状体六种最基础的体系。针对构造简单的零配件，利用软件对它的结构构造解析，把它分解成多个基本体，再对基本体进行三维实物组合，再利用交、差、并等计算公式进行精确的计算，就可以获得零配件的三维实物模型。
一些相对来说繁杂的零件，很少会成功分裂成若干个基本体，那样之后的基本体会比较多，不易成型。因此，只有基本体的话，是不能够达到三维实体造型的目标。所以，应该现在二维几何中描绘大小，再从三维中进行拉伸或者是旋转，在新的基本体上经过交、并、差后得出的就是我们要求的一个三维实体模型。
(2)实体装配图的生成
在零件实体构造完成后, 利用机器运动分析过程中的资料,在运动的某一位置,按各零件所在的坐标进行“装配”，这一过程可用CAD 软件的三维编辑功能实现。
3.2 模具CAD/CAM 的集成制造
现代经济的不断发展下，科学技术也在不断的发展中，生产厂家的生产方法也在日益提高，从人工策划和制作图纸到CAE/CAD/CAM，生产制造业正日益的朝着电子化和数字化方向前进。并且，模型CAM/CAD 技术，差不多笼罩了整个现代社会制造业。
要由多少个功能模块组合形成一个完整的CAM/CAD 的软件体系。一般有图形编辑、三维制图、仿真模拟、曲面造型、有限元分析、数控加工、动态显示灯。这些功能模块要在软件数据库的基础上，开展统一的管制，软件数据库数据的主要来源之一是实物造型。
3.3 CAE机械软件
CAE在机械工程设计当中的软件系统的实际功能主要包括：结构优化设计、工程数值分析、运动学／动力学仿真、强度寿命预估与设计评价等等。在设计的过程中，CAE系统软件要在等CAD 技术解决完机械产品的造型问题之后，方可进行产品刚度、强度、材料、寿命、合理性、运动特性以及结构等方面的动态特性问题和其他问题的设计。
四、CAD辅助设计在机械设计应用中的优势
4.1 加大地提升了机械设计的便捷性
将CAD 技术引入到机械设计领域中，零部件设计可以借助相邻2 个零件的位置及形状实现，不但极大地提高了便捷性，而且还可以确保所设计的零件与相邻零件的匹配精准度，有效地解决了之前单独进行零件设计可能存在的匹配性问题。除此之外，借助资源查找器中的零件回放功能可以以动画的方式再现零件造型过程，极大地提高了直观性。
4.2 实现了对机械设计周期的有效控制
在机械设计领域中引入AutoCAD 技术大大地减少了机械设计时间，设计效率得到明显提升。在新的机械开放设计的过程中引入AutoCAD 技术，之前的零部件信息大多数都可以使用，只有少数零部件需要进行重新设计和制造，在很大程度上提高了工作效率。除此之外，CAD 系统的变型设计能力也十分突出，通过快速重构便可以得到新产品。
4.3 机械产品的技术水平及质量均有一定程度的提升
在机械产品设计及生产领域中引入现代化的信息技术，为机械产品的进一步发展注入了新的活力。CAD 技术涵盖诸如有限元分析、产品虚拟设计以及优化等一系列先进设计方法，大大地提高了机械产品的设计和质量水平。
4.4 零件装配环节的直观性有所提高
在机械装配过程中，零件相互间的装配关系被如实记录在资源查找器中的装配路径查找器中，一旦装配有误将会及时提示。与此同时，还可以隐藏零件，外部零件被隐藏之后，内部装配结构变得清晰可见，机械装配完毕之后可以进行动作演示，如果有动作要求，可以对其是否达标进行检验，如果不达标可以及时进行改善，最大限度地降低了由于产品报废所导致的损失。
五、CAD 前沿技术与发展趋势
5.1 图形交互技术
因为CAD 软件体系是创造出新产品的工具，一定要简单易学好掌握。在一个具备智能化、友好的环境中可以拓展设计师的大脑，发散思维，可以集中全部精神投入在创作中。所以，软件的图标菜单智能化设计、导航可动设计以及拖放式的造型这些人性化的设计，给设计员操作供給了方便。除此之外，手写输入法、语音识别以及特别手势模块这些更人性化简便的技术也在探索研究中。
5.2 智能CAD 技术
因为CAM/CAD 的软件应用越来越广泛，对智能化的要求也越来越高。设计是一个具备高智能化的人类创造性活动。CAM/CAD朝着智能化发展是必然的。智能设计是在信息化、知识化的前提下，知识仓库是创建设计的基础，设计师在开发新产品时所需的数据和理论能够及时精确的获取，智能化的辅助设计师设计，而且能够智能化的了解设计师的意思、自动化检查错误、提出合理的建议、回答问题等。还具备推测能力，即使设计新手使用软件创造新产品也能得心应手，创新设计时现在设计的核心发展方向，工程师正在努力把创新技术和人工智能技术综合在一起放在CAD的软件中，运用智能化的设计、建议模块去指导在创新产品、创新技术、创新系统时遇到的设计问题，我们得到的新产品和工程体系更具备创新性。
结束语
过程装备设计工作，是一个需要认真、严谨对待的工作，要想做好这样的工作，就需要一个相对完善的可操作的软件作为支持。过程装备设计中广泛应用到CAD辅助设计，积极地扩大它在机械设计领域内的应用范围，不断地在实践过程中总结经验教训，加大对新技术的将研究、开发和应用，从而促进机械制造行业的现代化、智能化发展。
参考文献：
[1]张夕琴.CAD/CAE技术在机械设计中的应用[J].装备制造技术，2012(04).
[2]刘元林, 王洪英, 王国权.AutoCAD 在机械设计中的应用实践[J].煤矿机械,2002(12).
[3]孙正兴.基于特征的机械设计CAD系统研究[J].机械设计，2010(08).
[4]董超.AutoCAD三维制图在机械设计中的应用[J].试验技术与试验机，2012(09).
[5]韩忠愿，熊模华，钟毅芳等.现代机械工程设计的特点及CAD辅助设计的走向浅析[J].机械设计，2011(03).