关键词：机械CAD；机械制图；关系；结合
中图分类号：TH126-4文献识别码：A文章编号：1001-828X（2015）024-000-01
一、机械制图与机械CAD的简介
1.机械制图的简介
机械制图是根据机械的结构形状、尺寸大小用图样按照一定比例确切的表示出来。是表达设计者设计意图与制造要求的技术性文件。图纸是由各种图形、符号、数字和文字等组成，它是工程制造的依据，是机制制造的说明书。
2.CAD的简介
CAD是计算机辅助设计的简称，是利用计算机进行设计制图。在实际应用中它可以给设计人员带来极大的方便，简化了图纸的设计过程。例如，各种设计信息，无论数字还是图形都能存放在计算机内，需要时可以迅速索搜。另外，还可以将草图转为工作图、自动产生设计结果、灵活编辑各种图形。
二、机械制图与机械CAD两者之间的相互关系
1.机械CAD需要机械制图的基础知识支持
有些人会误解，以为CAD与机械制图是两种制图方法，一个是手工制图，一个是计算机制图，其实不然，CAD固然是计算机制图，但是它需要机械制图的基础理论知识的支持。机械CAD只是机械制图的一个辅助工具而已。如果没有基本的绘图知识、绘图的基本原理和方法，仅凭借CAD软件是无法设计出色的图样的。或者说也根本不会使用这些计算机辅助软件。所以在教学过程中在加强学生的基本功锻练的同时，也要注意与机械CAD完美结合的教学模式。
2.机械CAD是提高机械制图教学的有效途径
机械CAD是一种具有强大的绘图设计及编辑修改图形的功能的制图软件，利用它进行作图，与手工制图相比，不但有效的减少绘图时间，还可以提高图样的质量，并且相关的线条和角度会更加精准、美观。CAD还提供了正交、对象捕捉、极轴追踪、捕捉追踪等绘图辅助工具。与此同时CAD软件还可以解决手工制图中遇到的一些问题，如复杂的投影线天生问题、尺寸漏标问题、漏画图线问题、机构几何关系和运动等等，如果设计的是一个复杂的精细的零件，那么CAD软件为其提供了一个优越的条件。除此之外，老师还可以利用CAD中的三维图形变换的功能，通过CAD中的幻灯片将二维平面图形转为三维立体图形播放给学生观看，使难点抽象的知识更加形象化，这样不但容易理解还可以引发学生的学习乐趣。从而提高机械制图的教学质量。
三、机械制图与机械CAD有机结合的重要性及必要性
1.机械制图有了CAD的参与才能绘出优秀的图样
机械制图在机械工程发展的过程中有着十分重要的意义，它是整个机械设计专业工程技术人员学习的基础内容之一。在实际绘图时需要计算、测量长度及角度，如测量稍有失误就会影响整个图样的设计，存在一定的局限性。而且在进行绘图前，还要花费大量时间去学习如何熟练的操作绘图工具。这些都会使学生感到难度大、枯燥，从而失去学习的动力。而如果将CAD软件应用其中，不但可以激发学生的学习兴趣。还能轻松有效的制出复杂的图样，并且使图样准确无误、更具有实用性和广泛应用性。
2.机械CAD只有依附于机械制图才能发挥其作用
要想操作CAD制图软件必须要先掌握机械制图中的相关理论知识，这是使用CAD软件的先决条件。CAD软件制图的内容十分复杂，功能太多不容易掌握。如果没有机械制图专业知识的支撑下，就要将两者结合在一起，不但不能制出优秀的图样，而且在其过程中还会出现很多问题。所以，如果想CAD软件参与机械制图中，必须要充分的掌握专业知识、机械制图的原理，至于制图过程中的技巧方面可以由CAD软件完成，可见，机械CAD是需依附于机械制图才能发挥其作用。
四、实施机械制图与机械CAD有机结合的有效措施
1.机械制图的内容与机械CAD结合
机械制图教材中所涉及到的内容主要包括绘制机械图样的原理、基本方法、正投影的基本理论以及培养学生对图样的分析能力和思维能力。CAD则是一种计算机辅助设计软件，手工制图需要的绘图工具，如图板和图纸、铅笔、圆规和直尺等都被一个显示器和一个鼠标就所替代了，并且CAD的绘图功能要远远超于手工绘图，无论是绘图的效率还是质量都远在于手工绘图之上。但这并不意味着机械制图没有意义，如CAD中的三维模型虽然取代了手工制图方法，但是它并没有违背机械制图的理论和规范，相反，它是根据机械制图理论与标准研发的一个计算机绘图软件，CAD巧秒的弥补了传统制图的缺陷，两者要交叉使用，相辅相成。所以在实际教学中应对其内容进行调整和改革，将机械制图与机械CAD的相关内容进行有机结合。
2.机械制图的课程与机械CAD结合
在过去的机械制图实践教学过程中，都是以培养学生的CAD绘图能力为重点，可是却忽视了它的实用性，因为多数学生都是在流水线上操作，只需要会看图即可。所以要调整机械制图课程与机械CAD课程的比列。将两门课程结合起来，以CAD为主，机械制图为辅，先讲机械制图，后讲CAD，以机械制图为主线在整个课程中贯穿。形成一门有机结合的，具有实践性的新课程。
3.机械制图的教学方式与机械CAD结合
为了达到更好的教学效果，在机械制图的课堂上常会采用挂图与教学模型相结合的教学模式，这种方法是治标不治本，虽然是实物教学，但是占据了大量的课堂时间，从而减少了与学交流的时间，无法通过习题来巩固所学知识。所以，在机械制图的课程中，针对有些重点、难点的章节可以使用CAD软件进行辅助讲解。如可以将立体机件转换成所需的投影来进行分析，这样不仅省时省力而且还能达到最佳的效果。
参考文献：
摘要：在机械设计中引入CAD技术,可以解决机械企业中重复性设计多、信息资源利用率低的难题,缩短产品开发周期,具有巨大的经济效益和应用前景。
关键词：机械设计；CAD技术
1CAD技术的发展
CAD(ComputerAidedDesign)是计算机辅助设计的英文缩写，是利用计算机强大的图形处理能力和数值计算能力，辅助工程技术人员进行工程或产品的设计与分析，达到理想的目的，并取得创新成果的一种技术。自1950年计算机辅助设计（CAD）技术诞生以来，已广泛地应用于机械、电子、建筑、化工、航空航天以及能源交通等领域，产品的设计效率飞速地提高。现已将计算机辅助制造技术（Com-puterAidedManufacturing，CAM）和产品数据管理技术（ProductDataManagement，PDM）及计算机集成制造系统（ComputerItegratedmanufacturingsystem，CIMS）集于一体。
产品设计是决定产品命运的研究，也是最重要的环节，产品的设计工作决定着产品75%的成本。目前，CAD系统已由最初的仅具数值计算和图形处理功能的CAD系统发展成为结合人工智能技术的智能CAD系统（ICAD）(IntelligentCAD)。21世纪，ICAD技术将具备新的特征和发展方向，以提高新时代制造业对市场变化和小批量、多品种要求的迅速响应能力。
以智能CAD（ICAD）为代表的现代设计技术、智能活动是由设计专家系统完成。这种系统能够模拟某一领域内专家设计的过程，采用单一知识领域的符号推理技术，解决单一领域内的特定问题。该系统把人工智能技术和优化、有限元、计算机绘图等技术结合起来，尽可能多地使计算机参与方案决策、性能分析等常规设计过程，借助计算机的支持，设计效率有了大大地提高。
2三维CAD技术在机械设计中的优点
通过实际应用三维CAD系统软件,笔者体会到三维CAD系统软件比二维CAD在机械设计过程中具有更大的优势,具体表现在以下几点:
2.1零件设计更加方便
使用三维CAD系统,可以装配环境中设计新零件,也可以利用相邻零件的位置及形状来设计新零件,既方便又快捷,避免了单独设计零件导致装配的失败。资源查找器中的零件回放还可以把零件造型的过程通过动画演示出来,使人一目了然。
2.2装配零件更加直观
在装配过程中,资源查找器中的装配路径查找器记录了零件之间的装配关系,若装配不正确即予以显示,另外,零件还可以隐藏,在隐藏了外部零件的时候,可清楚地看到内部的装配结构。整个机器装配模型完成后还能进行运动演示,对于有一定运动行程要求的,可检验行程是否达到要求,及时对设计进行更改,避免了产品生产后才发现需要修改甚至报废。
2.3缩短了机械设计周期
采用三维CAD技术,机械设计时间缩短了近1/3,大幅度地提高了设计和生产效率。在用三维CAD系统进行新机械的开发设计时,只需对其中部分零部件进行重新设计和制造,而大部分零部件的设计都将继承以往的信息,使机械设计的效率提高了3~5倍。同时,三维CAD系统具有高度变型设计能力,能够通过快速重构,得到一种全新的机械产品。
2.4提高机械产品的技术含量和质量
由于机械产品与信息技术相融合,同时采用CADCIMS组织生产,机械产品设计有了新发展。三维CAD技术采用先进的设计方法,如优化、有限元受力分析、产品的虚拟设计、运动方针和优化设计等,保证了产品的设计质量。同时,大型企业数控加工手段完善,再采用CAD/CAPP/CAM进行机械零件加工,一致性很好,保证了产品的质量。
3CAD技术在机械设计中的应用
3.1零件与装配图的实体生成
3.1.1零件的实体建模。CAD的三维建模方法有三种,即线框模型、表面模型和实体模型。在许多具有实体建模功能的CAD软件中,都有一些基本体系。如在AutoCAD的三维实体造型模块中,系统提供了六种基本体系,即立方体、球体、圆柱体、圆锥体、环状体和楔形体。对简单的零件,可通过对其进行结构分析,将其分解成若干基本体,对基本体进行三维实体造型,之后再对其进行交、并、差等布尔运算,便可得出零件的三维实体模型。
对于有些复杂的零件,往往难以分解成若干个基本体,使组合或分解后产生的基本体过多,导致成型困难。所以,仅有基本体系还不能完全满足机器零件三维实体造型的要求。为此,可在二维几何元素构造中先定义零件的截面轮廓,然后在三维实体造型中通过拉伸或旋转得到新的“基本体”,进而通过交、并、差等得到所需要零件的三维实体造型。
3.1.2实体装配图的生成。在零件实体构造完成后,利用机器运动分析过程中的资料,在运动的某一位置,按各零件所在的坐标进行“装配”,这一过程可用CAD软件的三维编辑功能实现。
3.2模具CAD/CAM的集成制造
随着科学技术的不断发展,制造行业的生产技术不断提高,从普通机床到数控机床和加工中心,从人工设计和制图到CAD/CAM/CAE,制造业正向数字化和计算机化方向发展。同时,模具CAD/CAM技术、模具激光快速成型技术(RPM)等,几乎覆盖了整个现代制造技术。
一个完整的CAD/CAM软件系统是由多个功能模块组成的。如三维绘图、图形编辑、曲面造型、仿真模拟、数控加工、有限元分析、动态显示等。这些模块应以工程数据库为基础,进行统一管理,而实体造型是工程数据的主要来源之一。
3.3机械CAE软件的应用
机械CAE系统的主要功能是:工程数值分析、结构优化设计、强度设计评价与寿命预估、动力学/运动学仿真等。CAD技术在解决造型问题后,才能由CAE解决设计的合理性、强度、刚度、寿命、材料、结构合理性、运动特性、干涉、碰撞问题和动态特性等。
4CAD前沿技术与发展趋势
4.1图形交互技术
CAD软件是产品创新的工具,务求易学好用,得心应手。一个友好的、智能化的工作环境可以开拓设计师的思路，解放大脑，让他把精力集中到创造性的工作中。因此,智能化图标菜单、“拖放式”造型、动态导航器等一系列人性化的功能，为设计师提供了方便。此外，笔输入法草图识别、语言识别和特征手势建模等新技术也正在研究之中。
4.2智能CAD技术
CAD/CAM系统应用逐步深入,逐渐提出智能化需求.设计是一个含有高度智能的人类创造性活动。智能CAD/CAM是发展的必然方向。智能设计在运用知识化、信息化的基础上，建立基于知识的设计仓库,及时准确地向设计师提品开发所需的知识和帮助,智能地支持设计人员，同时捕获和理解设计人员意图、自动检测失误，回答问题、提出建议方案等。并具有推理功能,使设计新手也能做出好的设计来,现代设计的核心是创新设计,人们正试图把创新技法和人工智能技术相结合应用到CAD技术中,用智能设计、智能制造系统去创造性指导解决新产品、新工程和新系统的设计制造,这样才能使我们的产品、工程和系统有创造性。
4.3虚拟现实技术
虚拟现实技术在CAD中已开始应用,设计人员在虚拟世界中创造新产品,可以从人机工程学角度检查设计效果,可直接操作模拟对象,检验操作是否舒适、方便,及早发现产品结构空间布局中的干涉和运动机构的碰撞等问题,及早看到新产品的外形,从多方面评价所设计的产品.虚拟产品建模就是指建立产品虚拟原理或虚拟样机的过程.虚拟制造用虚拟原型取代物理原型进行加工、测试、仿真和分析,以评价其性能,可制造性、可装配性、可维护性和成本、外观等,基于虚拟样机的试验仿真分析,可以在真实产品制造之前发现并解决问题,从而降低产品成本.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.另外,随着协同技术、网络技术、概念设计面向产品的整个生命周期设计理论和技术的成熟和发展,利用基于网络的CAD/CAPP/CAM/PDM/ERP集成技术,实现真正的全数字化设计和制造,已成为机械设计制造业的发展趋势。
参考文献
[1]黄森彬主编.机械设计基础.高等教育出版社.
[2]荣涵锐.新编机械设计CAD技术基础〔M〕.北京:机械工业出版社,2002.
[3]徐建平,盛和太.精通AutoCAD2005[M].北京:清华大学出版社,2004.
[关键词]机械设计；CAD系统；优越性；设计应用
中图分类号：F407.4文献标识码：A文章编号：1009-914X（2015）03-0039-01
前言：随着人类文明的发展，机械开始被人们所研发出来，并在很大程度上帮助了人们，促进了人类社会的发展。机械从本质上讲就是人类的一种辅助工具。随着人们认识的不断加深、需要解决的问题不断增多，机械的构造也就越来越多、越来越复杂，机械是人所创造的，也是随着人类社会的进步而进步的。当前，我们所拥有的机械种类已经数不胜数，其作用也不尽相同。但是，随着当前社会的进步，尤其是经济发展得加速，人们的需求越来越多，需要解决的问题也越来越多，更多新型的、先进的机械有待于我们去开发。在这一背景下，机械设计的难度越来越大，其发展也越来越慢，似乎已经难以满足我们的需求。21世纪以来，我们已经步入了信息化时代，各种信息化手段层出不穷，在机械设计领域，也有了信息化的CAD系统。随着CAD系统的开发，机械的设计将变得更为便捷。在CAD系统下，我们可以实现设计图的快速生成，可以实现设计成果的模拟等，大大提升了机械设计的效率。如果说机械改变了人类社火，那么我们就可以说是CAD改变了机械设计，为机械设计开拓了更为宽广的空间。本文笔者就从机械的设计出发，探讨了CAD系统应用的优点以及其他的一些问题，希望能以此促进CAD系统的发展和完善，促进我国机械设计领域的快速发展。
一、CAD系统的优点及问题分析
CAD系统的出现为机械设计的发展提供了极大的便利，随着CAD系统的发展，我国的机械设计发展速度越来越快，机械的种类越来越多，而这也更满足了人们对机械的需求。从这一角度来说，CAD是具有十分优越性的一个系统，是机械设计的一个优秀工具。但是其在应用中也出现了一些问题，例如实际与设计相差较大的问题，这也制约着其作用的发挥。因此，我们要充分发挥CAD在机械设计中的作用，就必须对其优点和问题有一个清晰的认识。对于CAD系统的优点和缺点，笔者做了一定的探析，认为其主要表现在以下几个方面：
（一）助于设计效率的提升
我们以往的机械设计都较为传统，一般是设计者进行机械的多遍研究，做出大量的草图，然后再将这些草图进行分类整理，最后才形成设计图。这其中所耗费的时间是很多的，并且在整理当中，有许多的细节容易疏忽，最后造成设计的瑕疵。而CAD系统则能有效的解决这一问题。CAD是基于数字化储存和运算的系统，在这一系统下，设计师可以将自己的设计草图输入到系统当中，然后让系统进行自动分析和整理，这将大大缩短设计者的设计时间，提升设计的效率。
（二）有助于计算的精确
机械的设计尤为复杂，设计者在设计中，必须要考虑到机械的作用、体积等问题，也必须要考虑到机械内部各部件的契合度状况，因此每一部都必须进行极为精确的运算，以保证机械能够正常的运作。在之前，设计者都是进行手工运算或者利用计算器进行输入计算，这其中难免会因为环节的繁琐而出现误差。但是CAD系统下的设计只需要将这些数据输入到其中，它就能自动的完成数据的运算，这样将大大缩小设计中的误差，避免设计的失误。
（三）学习了解较为困难
我国当前的CAD技术刚刚起步，因此其普及率还较为低下，大部分的设计师还是采用传统的设计方法。而一些设计师初次接触CAD系统时，往往不能理解其原理和使用方法，而更多的设计师表示其对信息化产品缺乏敏感度，学习起来较为困难。因此，我们CAD系统的普及和学习是存在一定问题的。所以，我们必须要不断完善这一系统，使其更为简约直观，便于其应用和推广，使其真正助力于我国机械设计的发展。
（四）理论与实际的差距较大
CAD作为一种设计辅助工具，其主要是对设计进行演示，而这种演示一般都是基于图形上的，只能对其外观进行研究，而难以测试其真正的性能。例如耐压、耐腐蚀等性能都无法通过直接的CAD体现出来。所以，经过CAD生产出来的机械，难免会有一定的隐患。因此，我们在理论论证时，必须要更为全面和客观，在对CAD进行数据输入时，也必须做到更加精确，保证设计的合理性。另外，对于设计成果必须要进行全面的测试和分析，力求尽早的发现问题并解决问题。
二、CAD系统的发展前景探索
（一）智能化发展
智能化是当前CAD发展的一个趋势，而CAD的智能化发展，将大幅度的提升其作用。例如，我们可以发展其智能设计功能，使其根据要求，自动生成图纸以供参考。另外，我们还可以发展其问题纠错的智能化，我们在设计当中难免会存在一定的失误，导致机械的某些部件会存在问题，而我们发展智能纠错系统以后，CAD系统将能自动的找出这些错误并进行提醒。
（二）3D化发展
当前CAD系统能够为我们进行机械设计二维以及三维的一些演示，但是这些演示也都是基于2D平面上的，其演示效果也难以真正的尽善尽美，难免会有一些漏洞我们难以发现。随着当前3D打印等技术的发展和成熟，CAD系统也可以发展3D演示功能，将设计图进行3D的演示，更为全面具体的为我们提供设计成果的数据。
（三）简约化发展
难以学习和熟练应用是一些设计师普遍反映的问题，网络技术的发展起步较晚，而一些设计师的设计习惯也使其难以学会CAD系统，这将使得这一系统的作用难以得到最大化的发挥。因此，我们的CAD系统将会向着更为简约的方向发展，在未来，其操作一定更为简便，而设计师也乐于学习这一系统，它的作用和价值必定能得到最大化的体现和发挥。
结语：机械的设计和发展是适应人们发展需求的，因此其作用和意义不言而喻，但是随着社会的进步，经济的发展，人们对机械的要求越来越高，机械的设计难度也越来越大。CAD系统是基于计算机信息技术的一类系统，将能为机械的设计提供巨大的帮助。本文笔者就从机械设计角度探讨了CAD系统的一些问题，希望为我国的机械设计发展提供必要的帮助。
参考文献
[1]徐忠.我国CAD技术在工程设计中的应用和发展[J].西昌学院学报（自然科学版）.2006（01）.