CAD制图技术在机械工程中的开发与应用

王亚静

摘要 CAD技术的由于其较强的适用性在很多领域广泛使用，使其成为几十年来最具有成效的工程技术之一。特别是在机械工程领域根据行业特点对CAD技术的开发和应用进行了阐述，并指出了CAD的今后主要研究方向。

关键词 CAD制图；机械工程；开发应用

中图分类号TH126 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2012）67-0101-02

0 引言

CAD技术是指计算机辅助设计技术，CAD技术由于其较强的适用性，在很多领域都得到快速发展，并缩短了设计周期，提高了设计质量和设计效率，正因为如此诱人的应用技术，使其成为几十年来被各行业广泛应用的工程技术之一。CAD制图设计软件不断升级，以促进现代机械设计、制造业、室内装饰、园林规划等行业的快速发展，CAD技术特别在机械工程领域中应用最多，成为机械工程中最常见的机械设计软件。

CAD绘图技术经过几十年的程序开发和不断完善，能够根据自己的想法绘制出任意的二维或三维机械图形，相对于传统手工绘图，CAD技术的应用大大提高了绘图速度、精确度和灵活性。目前，CAD技术已经广泛应用于航空航天、轻纺、美工、建筑、电子、化工、机械、造船等很多领域，其应用带来了巨大经济效益和不断丰厚的成果，尤其在机械工程上应用让机械工程行业飞速发展。

1 CAD在机械工程中的应用开发

计算机以惊人的发展速度给很多行业带来了巨大的改革，20年前人们会为在PC机上开发出一套Fortran绘图语言而津津乐道，而今天大多数工程技术人员都能用CAD软件随心所欲的绘制出直线、圆等基本绘图要素，甚至柱体、锥体、球等二维结构图。人们利用计算机技术的巨大进步开发出来了广大而又实用的各种画图工具，就像要盖一栋大楼，强大的应用工具已经为这座大楼烧好了砖，建好了梁，设计者只需要根据自己的设计思想将这些素材拼接到一起。

1.1 CAD技术的开发及普及

机械CAD制图技术的开发与应用基于微机硬件平台上的各种C++语言及Windows 环境，利用Borland C+、Microsoft C ++、Visual C等程序设计语言能够便于组织复杂的数据结构对象或可视化程序设计语言，Windows 操作平台为CAD用户提供了良好的图形用户界面(GUI)和丰富的图形开发工具和素材库。这些应用平台的开发可以让用户把更多的精力放在软件数据结构和核心算法上，使绘图更加精准，效率大大提高。

CAD绘图软件具有广泛的适应性，它能够在各种计算机操作系统和工作平台上运行，其良好的用户界面为用户提供了各种操作命令和交互菜单，方便了用户操作，其多文档设计环境能够让非计算机专业人员很容易的学会使用。人们完全可以在实践中掌握各种应用操作并根据自己需要开发应用技巧，让自己的绘图设计更加简便。CAD能够支持40多种图形显示设备（分辨率从320×200到2048×102），鼠标器30多种、各种数字仪、绘图仪、打印机，这些方便的应用都为CAD绘图技术的普及创造了条件。

1.2 针对机械产品的CAD技术应用

针对现有的机械工程行业，CAD软件第三方开发团队组织力量进行二次开发，使得CAD软件具有针对机械产品的功能模块或运行环境，通过这种软件支持在开发，机械工程用户可拥有更多的资源和工具，CAD软件在实际机械产品设计使用中不断予以完善和提高。但一个软件的完善过程需要人们不断的投入人力和物力，仅靠一两个人的努力是很难实现这一宏伟目标的，尤其是想开发出既通用，还能满足专业绘图人员需要的软件，困难就更大。今天，CAD制图软件开发团队通过集团化分工和协作的工作方式，使其在机械产品设计中进一步发展，使得任何的机械产品只要能被想到，就能通过CAD软件设计出来。

在机械产品设计中，会经常遇到孔、齿轮等国家或地方的标准元件，或个人设计中经常使用的一些重复图形，这些图形的重复绘制大大增加了工作量。而在使用机械CAD软件时，完全可以按照素材类型，将这些常用的图形保存起来建立素材库。一般来说，谁具有的素材越多，谁就能以更快的速度完成绘图，绘图质量也越高，为此，CAD软件开发人员在开发软件时就已经将常用的素材建库保存到了软件中，对于部分机械产品而言，用户完全可通过“搭积木”的方法，将产品绘制出来。另外，软件开发人员通过将所保存块的大小定为一个基本单位，以便用户更方便地使用插入块，比如说，定义模块的大小为90×80×75，当需要插入100×80×75或120×80×75大小的窗口时，用户就可以根据需要将原始定义模块进行缩小或放大就可以了，完全省去了定义两个不同模块的麻烦。机械图形素材库的使用，大大节约了计算机资源的空间，提高了机械产品绘图人员的工作效率。

2 CAD技术在机械工程中的研究方向

经过十几年的发展，在机械工程产品开发与设计中CAD绘图技术已得到了广泛应用，但仍有许多等待人们去探索和研究的问题。笔者认为，CAD制图技术在机械工程中应该朝着以下这几个方向开发与研究。

2.1 基于特征(feature )的实体模型创建开发

为更好地表达产品的生产管理信息与技术完整信息，设计人员开发了特征建模方式, 即将产品的设计、工艺、制造信息与产品的拓扑信息、几何信息结合起来。它包括了特征识别、特征映射、特征的定义与分类、特征验证、特征表达、特征数据模型等具体内容。

2.2 CAD软件集成化开发

今后集成化是CAD发展的主要方向，即把CAPP、CAM、CAE等与CAD集成到一个系统模块之下。这样设计人员就能轻松的进行各种制图、分析、计算、建模及生成数控加工指令，随时设计绘图过程，甚至可以直接驱动原型机，绘制出设计对象的三维模型。另外，采取适当措施保证各功能模块之间信息流畅，避免各模块之间因格式转换或信息交流造成的数据丢失，也是保证集成化模块设计成功的关键。为此，设计人员尽量采用了用统一的数据格式，减少转换和接口，这已经成为了CAD 系统集成化设计的最佳方案。

2.3 变量几何技术的拓扑关系开发

在传统的参数化设计中，首先用户根据需要选定模型，给定几个参数，然后系统对参数做出反应，计算出结果。如输入长方体的长宽高，系统就会显示出一个具有该参数的长方体。在这中参数化设计中，系统首先选定了一个约束，并以此为依赖，如上述中“长方体”。 这种参数化设计的约束（或者说被动约束）使得设计本身受到制约，用户很难修改约束，更无法通过该约束条件来实现特定的设计目标。为此，人们设计了变量几何，通过它来施加主动约束而达到变量化设计的目的，这种设计的应用大大提高了参数化设计灵活性程度和应用范围，而且往往能达到特殊的设计效果。

3 结论

随着CAD制图技术不断发展，其在机械产品设计中的应用越来越重要，一个机械设计人员不会CAD技术是不行的，但即会了，在市场化经济快速发展的今天，操作熟练程度也是很重要的。因此，在实际应用中机械设计人员必须要不断的熟悉CAD绘图软件中常用的操作命令和快捷实用方式，并通过大量绘图来练习基本操作命令，以便提高自己的绘图速度。CAD绘图技术在机械产品开发中作为关键的共性技术之一，已经促进了人们工作模式、思想观念、生产方式的转变，相信，其也必将对我国经济乃至世界经济的发展产生巨大促进作用。

参考文献

[1]徐功森.机械制造行业的生产特点及发展趋势[J].中小企业管理与科技，2010.

[2]王杰，程明远，李士晓.浅谈机械设计加工中应注意的几个问题[J].科技信息，2011.