0 引言
CAD技術是由美國著名的圖形應用軟件巨頭Autodesk軟件公司研發的一系列的計算機輔助圖形設計軟件，該軟件自推出以來，由於其操作的便捷性和強大的圖形處理功能，受到了眾多工程師的親睞，其面向機械設計推出的一系列的CAD繪圖製圖軟件，極大方便了人們進行各種複雜的機械工藝設計，提高了機械工藝設計的效率。
作為機械CAD技術的行業巨頭和代表，從目前Autodesk軟件公司推出機械CAD系列繪圖和仿真軟件來看，這些軟件主要是為機械繪圖中提供二維或者三維的可視化設計，這些設計都是以計算機為基礎，以基礎的線條、架構和表面三種基本元素組成，其通過在電腦上採用這三種元素構建複雜的機械數據模型，同時還可以構建複雜的可以重複利用的機械模型，這樣機械設計工作人員在計算機上通過CAD軟件就可以完成所有的二維和三維的機械沒計圖樣的繪製，同時基於計算機仿真技術，CAD系列軟件還提供了各種模型仿真測試工具，可以對其繪製的機械圖樣進行各種規則檢測，幫助機械設計人員更好更高效地完成各種機械設計工作。雖然，目前通過CAD技術已經完全可以取代傳統的機械設計中的手工繪圖等工作，但是從目前CAD技術發展來看，其技術還有待進一步改進，在機械設計中的應用依然還存在著一定的問題，如設計進一步智能化、簡潔化等，這些都是CAD技術在未來還有待進一步改進的地方。因此，全面掌握和了解機械工藝設計中的CAD技術的應用現狀，分析CAD技術在機械工藝設計中的未來發展方向，對促進CAD技術在機械工藝設計中的進一步發展和應用具有非常重要的意義。
針對這一背景，本文通過對目前機械工藝設計中的CAD技術發展和應用現狀進行分析，總結出了目前CAD技術在機械工藝設計中應用存在的問題，探討了未來機械工藝設計中的CAD技術的發展方向，對全面瞭解CAD技術在機械工藝設計中的應用具有非常重要的作用。
1 CAD技術簡介
CAD技術是隨著計算機信息化發展而快速發展起來的一門計算機應用軟件技術，在機械工藝設計領域的應用主要是集中在零配件和相關組裝流水線圖的生成，如CAD/CAM、CAE等軟件的應用。CAD技術其徹底改變了傳統的機械工藝設計的模式和方法，通過引入現代面向對象和分佈設計觀念，有效提高了機械設計的效率。
常用的CAD技術主要是為機械設計人員提供一個可靠的機械繪圖環境，其通常將所有的機械圖劃分為線框模型、表面模型和實體模型三類，在許多的具備機械實體建模的CAD軟件中，如Autodesk公司研發的CAD機械繪圖軟件，其內部都具備了一些基本的機械結構體系，常用的機械結構體系可以方便地幫助機械設計人員快速完成各種機械工程相關的設計工作，極大減輕了其工作負擔。如在Autodesk公司研發的CAD10.1軟件中，就提供了了常用的6種基本體系結構，即球體、長方體、圓柱體、圓錐體和楔形體，這些基本體系可以滿足簡單的機械結構圖的繪製工作，在繪製簡單的機械工程結構圖的過程中，工程師只需要將其需要繪製的圖形進行分解，將其分解成多個基本體系結構就可以快速完成工程製圖。同時，目前的CAD軟件通常還可以有效支持各種機械結構的三維模型的建模，工程設計人員可以方便地通過CAD軟件完成各種三維工程設計圖紙的繪製，並且隨著CAD技術的發展，部分CAD軟件還具備了直接將已有的二維圖樣生成三維模型，進而極大地方便工程設計人員進行各種CAD三維模型的設計，如Autodesk公司研發CAD 3D系列軟件和插件就可以方便地讓工作人員進行各種三維機械模型的構建，這種模型可以和3D打印機進行連接直接生成3D打印文件進行3D模型的打印。
總之，從目前已有的機械工藝設計CAD軟件來看，大部分軟件主要是輔助設計人員完成二維機械和三維機械製圖和仿真工作，提高機械設計人員的工作效率，降低工作難度。
2 CAD技術在機械工藝設計中的應用
從目前CAD技術發展和應用來看，主要集中在以下3個方面，本節將從這3個方面對CAD技術在機械工藝中的應用進行介紹。
1)二維平面圖樣的開發和設計。二維平面圖樣的開發和設計，是CAD技術最先進入機械工藝設計領域的一項應用，其通過CAD應用軟件提供的強大的圖形處理功能，機械設計人員通過操作計算機就可以方便地完成各種機械工藝設計圖樣的開發，如圖1是使用CAD軟件進行機械零件的平面圖樣設計，同時通過該軟件平臺還可以實現對圖樣信息和設計信息的自動化管理，極大方便了設計人員進行設計工作，可以將更多的精力放到設計作品的實現和優化上。
圖1 基於CAD軟件的機械平面設計
2)三維建模和三維仿真測試。這是目前CAD技術在機械工藝設計中的應用主流，隨著計算機圖形處理技術的提升，以二維圖樣為基礎的CAD技術已經很難滿足設計日益複雜的機械工藝的設計工作需要，對CAD技術進一步改進就集中在CAD的三維可視化建模技術，如Autodesk公司在2010年研發和推出的第二代全新的CAD繪圖工具套件就集成了三維可視化建模技術，通過三維可視化建模，設計人員可以直接繪製機械零部件的三維模型，或者直接將二維圖形直接進行轉換，得到與現實非常接近的三維可視化模型，如圖2所示，給出了利用CAD軟件進行零件三維模型設計，同時設計裝配圖，相對於傳統的機械設計其有了非常巨大的進步。
圖2 基於CAD軟件的機械零件三維模型及裝配設計
3)設計與生產製造全面整合。從目前CAD技術在機械工藝設計中的應用來看，基本上已經實現了與機械工藝產品的生產的有效整合，通過CAD系列軟件提供的插件，需求設計師、方案設計師、CAD圖樣設計師、工廠生產工程師等可以方便地通過CAD設計出來的圖樣將其轉換為工業生產模型圖樣，進行各種模型製作和打樣和生產工作，極大簡化了設計到生產的處理的複雜性和難度，提高了設計人員的工作效率。實現了一個整體的信息化集中設計生產管理平臺，如圖3所示。
圖3 基於CAD軟件的自動化機械設計生產製造綜合信息平臺
3 CAD技術在機械工藝設計中的應用存在的問題及解決措施
前文已經對CAD技術在機械工藝設計中的應用現狀進行了詳細分析，總結了目前CAD技術在機械工藝設計中的應用主要集中在二維平面圖樣的設計和開發、三維建模和三維仿真測試和設計與生產製造的全面整合三個方面，從這三個方面的設計應用來看，目前CAD技術在機械工藝設計中的應用已經基本上覆蓋了從設計到生產的各個環節，但是從目前應用的效果來看，還存在著一定的問題，通過對Autodesk公司研發的系列機械CAD製圖設計軟件的應用情況來分析，目前CAD技術在機械工藝設計中的應用主要存在以下兩個方面的問題。
1)智能化程度低。從目前已有的CAD機械設計應用軟件來看，以世界領先的Autodesk系列軟件應用來看，其在機械設計繪圖領域雖然取代了傳統的手工繪圖，但是其設計還只是將大部分的工作模式搬到計算機平臺上來進行，在此過程中的大部分工作還需要人工來操作計算機完成，其智能化程度非常低，特別是在機械設計檢測和設計模式組合方面，這兩個方面需要依靠高技術的設計人員的經驗來完成，而目前CAD技術還無法解決這些問題。
針對這一問題，主要是通過引入計算機領域先進的人工智能技術和先進的智能分析算法來提升日前CAD機械製圖軟件的智能性，讓大部分的工作交由計算機來完成，從智能分析算法和人工智能技術方面進行突破，進而有效地提升目前CAD技術的智能性，進一步降低設計工作人員的工作量。
2)與生產環節的整合有待進一步加強。從目前CAD應用情況來看，雖然CAD技術在機械工藝設計中的應用已經全面地實現了從設計到生產的整合，但是從目前整合程度來看，各個環節還是脫離，特別是在各個階段的模型生成過程中，還需要針對不同的生產和設計環境進行模型糾正和重新設計模型，這導致了大量的重複工作，特別是近期的3D打印技術的發展，進一步要求了CAD技術從設計到生產環節的整合，進而對整個設計到生產的整合的緊密性有了進一步的提高。
針對這一問題，主要是從已有的先進的計算機設計技術和生產處理技術出發，如引入先進的3D建模技術和3D打印技術進行整合，利用先進的分佈式計算技術來完成整合過程中需要的大量複雜的計算需求，這樣就可以有效地解決3D模型整合過程中對計算機性能的要求，進而實現大眾化的應用，進一步提高CAD技術在設計和生產環節之間的整合力度，實現快速設計和生產需求。
4 結語
CAD技術作為機械設計領域的一項革命性技術，其引入改變了傳統的機械工藝設計的過程，實現了機械工藝沒計的計算機信息化，有效提高了機械工藝設計的效率和質量，本文通過研究和分析目前機械工藝設計中CAD技術發展及應用現狀，詳細分析了目前CAD技術在機械工藝設計中應用存在的問題，並提出了相應的對策，對促進CAD技術在機械工藝中的應用的進一步發展具有非常重要的意義。
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