CAD技术在机械工程设计的发展应用

1CAD技术的发展过程

CAD技术起源于欧美的汽车产业和航空工业，诞生于50到60年代，并伴随着计算机技术的发展，CAD技术经历了从简单的二维绘图设计到三维实体设计的发展过程。回顾CAD技术的发展足迹，大体上分为四次CAD技术革命。第一次技术革命产生于是70年代中期，伴随着飞机和汽车工业的产生与发展，飞机、汽车的设计过程中存在着许多自由曲面，这对第一代只能完成线框简单造型的CAD系统提出了更高的要求。因此，CAD系统开发者将计算机处理曲线、曲面的问题成为可能，成就了CAD系统的第一次技术革命——实现了三维曲线、曲面的造型。第二次技术革命产生于80年代，在表面模型技术的支持下，使得CAD系统仅仅能够展现出模型的表面特征，其内部结构、特性等却很难表达，使得对机械产品进行仿真分析不利。直到1979年，SDRC公司发布了I-DEAS软件，该软件能够实现完全基于实体造型技术，能够精确地显示出机械产品的内部属性，使得CAE技术得以发展。第三次技术革命产生于80年代中期，PTC公司完成了Pro/ENGINEER软件的研制，使得参数化实体造型设计方法成为现实，并充分提升了CAD系统的参数化、数据一体化技术，成为CAD技术发展的第三次技术革命。第四次技术革命产生于90年代，SDRC公司在总结了参数化设计技术的经验和不足的情况下，提出变量化技术，并将这种技术应用与I-DEASMasterSeries软件中，其独特的数据计算理念，成为CAD系统的第四次技术革命。

2CAD技术的功能应用

2.1何模型的绘制

几何模型绘制是CAD技术的最基本功能，这种功能很大程度上放开了设计人员的双手，抛开了传统手工绘图的束缚。当今CAD技术运用参数化、变量化设计理念，将参数、变量和图形等方面的信息进行有机的结合，实现了数与型的统一。在所有的CAD软件平台，比如AutoCAD、SolidWorks、Pro-E等软件平台中都具有草图绘制的功能模块，几何模型的绘制实现了绘图的标准化、智能化、一体化。

2.2实体模型的建模

三维实体建模是CAD技术的重要功能，CAD设计软件的实体造型模块中，运用特征造型和参数化设计，实现零件整体的三维实体模型的建模，这样就能将设计人员脑海中的三维图像转变成一种虚拟的实体模型。此外，CAD技术还可以实现实体模型的装配，使得机械产品在设计阶段就能够实现整个产品的直观认识。

2.3机械结构的优化

在机械工程领域，对产品进行结构的分析和优化是必不可少的过程，在CAD技术中衍生的基于三维实体模型的CAE技术能够实现对机械结构的分析和优化，其中的有限元分析功能模块能够对产品进行多方面的工程分析，并能够在计算机上针对不同产品的不同工作条件进行不同的动力学仿真、运动学仿真和振动模态分析等，从设计阶段来对产品的性能进行分析预测，然后对产品结构进行调整和改进，从而实现整个结构的优化处理。

3CAD技术的未来展望

首先，集成化是CAD技术非常重要的发展方向，当今CAD/CAM/CAE/CAPP技术的集成能够实现以实体模型为基础，建立统一的数据库，实现整个机械工程设计中机械设计、数控加工、结构分析、企业规划的统一；CAD技术还开放了二次开发的功能模块，使整个机械工程设计过程中的建模设计、分析计算和结构优化等过程变得更加智能化；伴随着“互联网+”等一系列互联网技术的推广和应用，CAD技术的网络化办公变得炙手可热，为实现基于互联网的CAD技术，整个技术内部数据的共享机制变得尤为重要。

4结语

CAD技术对于整个机械工程领域带来的影响是显而易见的，它让整个工程设计过程变得简单而又时效，极大地开放了设计者的思想，活跃了整个工程设计灵感的活力，推动了机械工程技术领域的一次又一次大的突破。相信伴随着CAD技术的不断创新和日益完善，CAD技术对机械工程设计的发展会有更强的推动力。