浅析机械CAD的应用现状及发展趋势

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  摘 要:随着科学技术的不断更新与快速发展,在机械设计领域广泛地应用各类新的计算技术、新工艺以及设计方法等,使得机械设计过程得以丰富和完善。此外,随着计算机技术的发展,CAD技术在工程设计与机械制造等领域得到了广泛的应用,并对制造技术的快速发展起到了一定的促进作用。机械CAD技术的应用,改善设计方法,提高效率和经济效益。本文通过阐述CAD技术在我国发展现状,展望CAD技术的发展前景,试图对于CAD技术在机械设计中的应用起到一定的参考价值。
  关键词:CAD技术;机械设计;应用现状;发展前景
  引言
  CAD技术推动了几乎一切领域的设计革命,对加速工程建设和缩短产品开发周期、提高产品质量、降低成本、增强企业的市场竞争能力与创新能力发挥重要作用。CAD技术已成为衡量国家科技与工业现代化的重要标志之一,成为企业信息化的重要技术基础。
  一、CAD的概述
  CAD,即Computer Aided Design(计算机辅助设计)的简称,是一种用计算机硬、软件系统辅助人们对产品或工程进行设计的方法与技术,包括设计、绘图、工程分析与文档制作等设计活动,它是一种新的设计方法,也是一门多学科综合应用的新技术。
  CAD技术不仅限制在自动绘图和三维建模,而已形成一种广泛的、综合性的关于设计问题的解决方案,它涉及以下基础技术。
  (1)图形处理技术。如二维交互图形技术、三维建模技术及其他图形输入输出技术。
  (2)工程分析技术。如有限元分析、优化设计方法、物理特性计算(如面积、体积、惯性矩等计算)、模拟仿真以及各行各业中的工程分析技术。
  (3)数据管理与数据库交换技术。如产品数据管理(PDM)、数据库、异构数据间的数据交换和接口等。
  (4)文档处理技术。如文档制作、编辑及文字处理等。
  (5)界面开发技术。如图形用户界面、网络用户界面、多通道多媒体智能用户界面等。
  (6)基于Web的網络应用及开发技术。
  二、机械CAD的主要功能和特点
  CAD技术由于在程序设计中引入了计算机的帮助,因而在进行方案设计,性能分析等等一系列方面与传统的设计方式有着显著不同。CAD技术可以更高效的、迅捷、可靠地完成工作,对于产品的标准化尤其具有极强的推进作用。CAD技术中由于有着计算机的参与,对于整个程序流程提出了形式化的要求,这时CAD技术区别于传统设计的最大特点。
  任何设计都表现为一个过程,每个过程都有一系列设计活动组成。活动间既有串行的设计活动,也有并行的设计活动。目前设计中大多数活动都可以用CAD技术来实现,但也有一些活动目前还很难用CAD技术实现,如设计的需求分析、设计的可行性研究等。将设计过程中能用CAD技术实现的活动集成在一起就构成了CAD过程。随着CAD技术的发展,设计过程中越来越多的活动都用到CAD工具加以实现,因此,CAD技术的覆盖面将越来越广,以致整个设计过程都是CAD过程。
  三、机械CAD的应用现状
  我国的CAD技术起步于20世纪六十年代末。但随着社会的快速发展国家综合能力提高,社会对各行各业都提出了新的要求作为机械专业的重点软件之一CAD有着不可替代的作用。CAD技术主要用于图形绘制方面,在图形绘制方面有着方便快捷等很多其他软件不具备的优点。因此目前在我国得到了广泛的使用和认可。
  在“八五”和“九五”计划期间,国家大力进行CAD技术的推广应用,启动了CAD应用工程。1992年,以“甩掉图板”为突破口,启动了CAD应用工程,经历8年努力,CAD普及和推广工作取得了巨大成就。使CAD技术得到普及并取得显著效益,提高了企业创新能力、产品开发能力和市场竞争能力,推动国产CAD软件产业化。但是,CAD软件是一个技术科技密集型产品,由于国内的企业对于国产CAD软件的青睐,使得国产的CAD软件面临的世界上高水平的CAD软件的竞争较小,这不利于国内CAD软件技术上的进一步提高和创新。
  我国目前CAD技术在机械设计中的应用现状中另一个值得注意的一点就是三位CAD技术的兴起。三维造型软件中越来越多的应用CAD技术。三维造型可以克服二维作图低层次的不足,尽管目前二维的CAD软件仍占据较大的市场份额,但是三维的CAD软件的发展速度令人关注。
  四、CAD技术的发展趋势
  发展方向主要表现为集成化、网络化、智能化、标准化、CAD文件管理和光盘存档标准和CAD一致性测试标准。此外,STEP技术将进一步发展,此技术深刻影响着产品建模、数据管理及接口技术等。
  虚拟现实技术已经在CAD技术中有着初步的尝试,虚拟现实使得设计师可以在一个虚拟的现实中进行机械设计,可以方便检测设计对象的舒适度、方便程度等。虚拟技术一旦实现,便使得机械设计的产品在投入生产之前便发现其可能存在的问题,便于对问题进行解决,极大地节约了成本,因此虚拟制造、虚拟工厂、动态企业联盟将成为CAD技术在电子商务时代继续发展的一个重要方向。
  五、结语
  随着信息化技术的不断发展,计算机辅助技术在机械设计中的应用也越来越广泛,并改变了传统的机械设计的模式。CAD技术可以使得计算机涉入到人们的机械设计活动中来,并依靠三维构图等技术对于机械设计提供必要的帮助。总之,CAD 在机械设计领域中的应用,可以促进机械产品设计水平的全面提升,并且发展前景非常广阔,在促进我国机械设计持续发展方面发挥着重要的作用。
  参考文献
  【1】童秉枢 吴志军 李学志 冯娟。机械CAD技术基础(第三版).北京:清华大学出版社,2008
  【2】侯永亮, 王力杰, 李淑利, 吕建军, 赵洁 机械CAD的应用现状及发展趋势- 《中国机械》 2015年8期
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