论CAD在机械设计中的运用

【摘 要】在机械设计中引入CAD技术，可以解决机机械企业中重复性设计多、信息资源利用率低的问题，缩短产品开发周期，具有巨大的经济效益和利用前景，从而创造出高效、安全的产品。常规几何模型通常难以胜任一些复杂曲面产品的计算机辅助设计、计算机辅助制造问题，为此，提出了应用于计算机辅助设计、计算机辅助制造的基于点的几何模型概念， 给出了基于点的几何模型的定义及其计算机辅助设计、计算机辅助制造应用流程， 研究了基于点的几何模型的几何特性、计算机辅助设计方法、计算机辅助制造方法及其计算机辅助设计、计算机辅助制造系统开发方法。

【关键词】CAD技术；机械设计；基本功能；应用领域；发展前景

一、基于点的几何模型

与逆向工程的流程不同， 基于点的几何模型的CAD/CAM应用无需建立常规的CAD模型， 具体的应用流程如图1所示。（1）对测量产品实物方式，测量产品实物后得到表面数据点集；（2）对测量数据进行处理， 直接得到基于点的几何模型；（3）对点模型实施系列CAD操作， 完成点型的设计修改， 得到新的点模型；（4）直接针对点模型进行CAM操作， 生成数控加工程序， 进而完成产品制造。

二、CAD的功能

CAD是一个可视化的绘图软件，许多命令和操作可以通过菜单选项和工具按钮等多种方式实现。它的工具栏、菜单设计、对话框、图形打开预览、文本编辑、图像处理和图形的输出预览为用户的绘图带来很大方便。

（1）平面绘图功能。可以作用多种方式创建直线、圆、椭圆、多边形、样条曲线等基本图形对象，完成对实体的绘制，并对关键点进行编辑操作。

（2）绘图辅助工具。CAD提供了正交、对象捕捉 极轴追踪、捕捉追踪等辅助绘图工具正交功能是帮助用户方便地绘制水平、垂直直线；对象捕捉是帮助用户拾取几何对象上的特殊点；极轴追踪功能可以使所画斜线及在不同角度上定位的点变得更加容易。

（3）编辑图形。CAD具有强大的编辑功能，除基本的移动、复制、旋转、修剪、缩放操作外，可以轻松地对图形进行阵列、拉伸、延长对象、倒角、倒圆角等操作，变幻出更多丰富的效果。

（4）标注尺寸。可以创建多种类型尺寸，并对标注的外观自行设定。

（5）书写文字。能方便地在图形的任何位置、沿任何方向书写文字，设定字体、倾斜角度及宽度缩放比例等属性。

（6）图层管理。图形对象都位于某一图层上，可設定图层颜色、线型、线宽等特性。图层的定义，是整个CAD软件最为关键的设置，合理的使用图层功能，既可以为绘图工作打下良好的基础，又可以大大提升绘图的质量。

（7）三维绘图。可创建3D实体及表面模型，能对实体本身进行编辑。CAD具有较强的三维功能，可以很方便的绘制轴测图，并可进行表面着色与阴影处理，使三维绘图功能也更加完善。

三、计算机辅助设计的发展及重要性

机械设计是机械工程的重要组成部分，是机器生产的前提，同时也是决定机械性能的最主要因素，一部机器的质量及工作性能的好坏很大程度上取决于设计质量，狭义的机械设计仅指技术性的设计过程，广义的机械设计是指设计者根据使用要求和现有的条件，对机械的工作原理、结构、刚度和强度、各个零部件的材料和形状尺寸、以及润滑方法、力和能量的传递方式等进行分析、构思和计算，并将其形成具体的描述以作为机械制造依据的工作过程。这不仅是一个创造性的工作，同时也是建立在丰富的成功经验基础上的工作，只有将两者结合起来，才能设计出高质量的机器。

20世纪60 年代初，麻省理工学院的一名研究生发表了题为《人机对话图形通信系统》的论文，首次提出了交互技术及计算机和图形符号的存储采用分层的思想，为CAD 技术的确立提供了理论支撑。随着这一理论的不断完善，众多行业的领军人物开始认识到计算机辅助技术的重大作用，并投入重金研发。美国的IBM公司开发了以大型机为基础的CAD 系统，该系统具有绘图、数控编制等功能，之后有关计算机辅助设计的研制与开发接踵而至，通用汽车公司研制出了用于汽车设计的DAC-1系统，洛克希飞机公司研发的CADAM系统，适用于不同阶段的飞机设计。

四、结论

计算机辅助技术能够使设计人员对本身的设计思维中的三维建模直接设计，设计理念中存在数据集合参数与设计的思路，便能在三维建模中研究、分析如何整体设计机械的过程，让设计数据得到统一使用，争取分析出更理想、完善的设计思想与方案。在使用CAD技术进行机械设计时，把已经建立且完全统一的数据库作为基础，对整体的零部件和设计进行各方面的探析，从长远方向来观察，CAD技术在以后的发展道路中必定取代其他的绘图软件。随着计算机技术不断的提高，网络信息的便利性、普及化及多媒体的使用情况，CAD技术已经慢慢朝着标准、集成、开放、智能等多方面快速发展，如何正确对待CAD技术的发展，对目前技术领域CAD绘图软件的开发以及企业怎样准确的应用规划自身的CAD技术系统，具有思考的意义。

作者简介：闫小磊，女，满族，1982年12月生，籍贯：吉林省吉林市；2006年毕业于吉林师范大学计算机专业 辽宁工程技术大学硕士研究生。

参考文献：

[1]发展前景展望[M].中国校外教育，2011（12）

[2]陈建良，童水光.应用于CAD_CAM的基于点的几何模型[M].计算机集成制造系统，2006（12）