三、

CAD 技术在高精密大型机械产品设计中的应用

3.1 高精密大型机械产品设计所面临的挑战

高精密大型机械如巨型船舶、航天器、大型水面舰艇和大飞机等，这些机械产品的制造

不同于一般的机械加工工业，由于其产品复杂度高，技术难度大，它是一个国家具有战略

性的高技术产业，是现代科技高度集成的产物，也是衡量一个国家科技、工业水平和综合国

力的重要标志之一。以大型客机为例：

 大型客机大型客机产品极其复杂，具有气动外形要求严格、设计更改频繁、产品构型众

多、零件材料和形状各异、内部结构复杂、空间紧凑、各类系统布置密集以及零组件数量巨大

等特点。美国的波音

747 大型客机，每架零件数量多达 600 万件，其中连接件为 300 万个，

风洞吹风达

15000h，电缆总长 274km。其研制阶段多、周期长。如空客 A380 大型客机，

从方案可行性到交付使用，正式进入航线，共用了

19 年时间。大型客机的寿命长，如波音

777 的设计寿命 40 年，以后还继续服务 20～30 年，总寿命可达 70 年。波音 737 和 747

客机的服务年限都超过了

40 年。一架大型飞机研制，需要全球协同，零部件供应商数千家，

如

A380 客机的供应商达 1 万多家，研制过程数据管理困难。更重要的是保证飞机安全飞行

所需的各种设备，如通信、导航、显示和飞行控制等软硬件设备都需采用高新技术。目前还有

严格的环境保护要求，如污染排放要少、噪音要低以及燃油利用率要高。所以，从飞机的整

个研制过程来看，即从顾客提出对飞机的用户要求开始，直至飞机设计、制造、交付出厂以

及投入航线后的服务工作，飞机的研制过程是一个庞大的系统工程。

3.2 与数字化定义技术结合的 CAD 技术在大型机械产品设计中的应用

大型高精密机械产品设计所面临的这些挑战促使了数字化定义技术的发展，即在数字

化协同研制的基础上，以产品数字化定义的研制过程为对象，将处于孤立和离散状态的参

与研制的不同企业

/部门/人员/信息整合起来协同工作，并得到完成任务所需的完整的数字

化产品信息描述，保证了研制过程中不同阶段、不同部门和不同团队之间工作的并行及信息

的连续和有效，充分体现了数字化技术贯穿了整个产品研制全过程，是数字化条件下的机

械结构设计的多学科优化研制模式。

CAD 技术尤其是三维 CAD 技术是实现数字化技术必不

可少的一环，因为三维模型包含了二维图纸所不具备的详细几何形状信息，另外，三维建

模中，基于形状的注释提示、关键部位的放大图和剖面图等能够更为灵活而合理的传达设计

意图。同时，一些大型的三维

CAD 应用软件如：solidworks、catiA、prone 的进一步发展