机械CAD技术的发展及应用

机械CAD技术的发展及应用

张博

西安建筑工程技师学院 陕西省西安市 710038

摘要：机械CAD技术是CAD技术的一个重要的应用分支，顾名思义，是以机械领域为应用领域的技术类型。在科技环境不断发展的背景下，国家对这一领域的重视程度日益提高，机械CAD技术也取得了持续的发展，在各个方面都更加完善。机械CAD技术具有很多方面的优势，其在石油机械、农业机械、矿山机械等领域中的应用，也都取得了显著的效果，极大的推动了机械制造业的发展，因而具有重要的应用价值。

关键词：机械；CAD技术；发展；应用

前言：我国从上个世纪中后期开始进行机械CAD技术的研究，经过几十年的发展，机械CAD技术在工业领域中逐渐得到了广泛的应用。目前，在机械工业发展当中，机械CAD技术已经发挥出了越来越大的作用，在机械产品整个设计过程中几乎都能涵盖。例如，在信息数据的计算、分析、存储方面，以及图像的处理、设计方面，都可借助机械CAD技术提高工作效率。随着机械CAD技术的不断发展，其应用领域也日益扩大。

一、机械CAD技术的基本概述

    机械CAD技术也就是计算机辅助设计技术，机械设计人员将预想设计对象通过计算机完成数据分析、信息处理、图形建模，最终对完整的设计方案加以形成。在机械CAD技术中，融合了计算机的特点和人的特点，运用计算机高速运算设计人员的创新性想法、逻辑思维，并向设计人员将运算结果及形成模型直观体现，让设计人员能够更好的设计参考与修改编辑。在当前机械工业过程中，机械CAD技术都有着广泛的应用。例如，运用CAD设计软件开展机械设计，能够实现更高效的数控仿真、实体渲染、绘图建模。CAD技术已经成为了现代化制造业中不可或缺的重要内容，对于智能制造、产品设计等，都有重要的价值。

二、机械CAD技术的发展历程

    CAD技术的雏形始于上世纪中期，利用旋风计算机，借助阴极射线管，形成了图像终端，为CAD技术的产生提供了条件。此后，在CAD技术方面进行了大量的研究，随着CAD论文的发表及相关专业术语的出现，逐渐形成了CAD技术产业，发展为初级应用阶段。到了上世纪中后期，在软件开发项目CADAM1、CADAM2中，诞生了CATIA软件，将传统仅仅依靠油泥模型对曲面近似表达的工作方式发生了转变，在曲面和曲线的处理操作中，可以使用计算机完成，CAD技术也由此迈上了一个新的台阶。在首次智能CAD国际性学术会议后，诞生了一本论文集，将CAD研究和人工智能进行了整合。此后以实体造型技术为基础，制作出了大型CAD和CAM软件。运用实体造型技术，可以对零件全部属性精确表达，从理论方面为CAD、CAE、CAM模型表达提供了基础，将CAD技术推向了更高的高度。此后，又出现了参数化实体造型的方式，其主要特点在于，是以特征为基础，可以实现全数据相关和全尺寸约束，并且提供了尺寸驱动设计修改的功能，标志着CAD技术的深度进一步扩展。此后，在智能CAD专题学术会议中，对智能CAD技术的进展情况进行了交流和总结，使智能CAD研究的重点、方法、方向、范畴等都得到了明确。我国在1983年首次召开了CAD专题工作会议，对我国CAD技术的发展进步发挥了重要的作用。到了上个世纪末期，开发技术人员在参数化技术的基础上，提出了变量化技术，此项技术属于实体造型技术，相比于参数化技术具有更高的先进性。此后，我国在CAD应用工程方面也展开了大量的研究，推动了我国CAD产业的起步和发展。时至今日，随着技术水平的不断进步，我国的CAD产业也逐渐发展成熟，在工程机械等领域当中也得到更为广泛的应用。

三、机械CAD技术的应用优势

（一）降低设计成本

    在应用机械CAD技术之后，相比于传统机械设计，在企业产品设计成本方面，可以实现明显的下降。借助机械CAD技术，能够将整个机械设计过程，通过计算机设备做出模拟规划。这样，能够将相同的设计标准更好的应用在图纸设计、产品生产等诸多环节中。研究人员设计效率得到了明显的提升，同时也促进企业产品设计成本的大大下降。

（二）优化产品设计

    在产品设计过程中，运用机械CAD技术，有利于对绿色设计理念加以融入，进而在整个生命周期当中，可以最大限度的减少对资源、环境等方面的负面影响。运用该技术进行设计，可以使产品的可回收性、可拆卸性大大增强，进而在具体设计环节中，有效的融入这些特性。另外，运用机械CAD技术，能够动态模拟产品情况，保证了从理论角度上能够实现设计的产品。而且，还能够对设计效果更加直接的观测，进而直观的优化产品设计方案。

（三）提高智能程度

    机械CAD技术的运用，有利于促进设计智能化程度的提升。例如，在具体设计当中，设计人员可以借助存储功能、绘图工具等，高效完成数据设计，并可以将相关的特征参数引入其中。设计的时候可以满足机械结构可变量设计、信息标准化与规范化集成等方面的要求，解决了以往人工完成过程中造成大量资源浪费的情况。运用机械CAD技术，实现了智能化处理，可以根据实际情况，为设计人员提供参数推荐，设计人员进行对比后，选择最为合理的方案执行，大大提高了智能化程度和效率。

四、机械CAD技术的实际应用

（一）在石油机械领域的应用

    早在上个世纪末期，我国就有学者提出了对石油机械CAD技术进行大力发展的构想。与石油机械的特殊性相结合，专门研发一些特定的软件，从而能够对吊环、卡盘、钻机底座等石油机械专用零件执行CAD设计。在石油机械CAD技术的应用之下，可以达到更高的网络化、虚拟化设计水平，满足了动态与静态分析石油机械设备相结合的要求，进而使石油机械设计和生产的过程更为顺畅，效率也大大提升。

（二）在农业机械领域的应用

    在农业机械CAD技术的应用方面，将机械CAD技术作为应用平台，发挥农业机械设计建模、动力机械库、农业机械零件库等功能，对农业机械专用CAD平台加以建立，达到较高的通用性、高效性水准。当前对于农业机械CAD技术的应用发展中，其智能化程度正在日益提高。尤其是在人机交互方面，达到了更高的应用水平。能够实现对设计人员常用操作的准确记录，进而将设计人员工作量有效减轻。

（三）在矿山机械领域的应用

    运用矿山机械CAD技术，对于矿山机械产品质量的提升，以及矿山机械设计便捷程度的提高，都有着积极的作用。利用机械CAD技术，能够在装配矿山机械的过程中，利用建立模型的方式，为设计人员提供各个零部件之间的相互配合关系，提高了对设计效果观察的直观性。如果检测到存在装配错误的情况，还可以及时发出预警提示，让设计人员能够准确调整，进而使矿山机械设计精准性得到了显著的提升。

结论：机械CAD技术是一项具有代表性的技术类型，从最初的研究发展阶段，过渡到当前的大规模商用阶段。该项技术的应用，能够使设计人员的工作量大大减少，实现了设计人员工作效率的提升。在科技不断发展的背景下，制造业产业升级要求日益提升，因而机械CAD技术也得到了更高的发展。其在各个领域中都得到了广泛的应用，取得了十分理想的成效。
参考文献：

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