【摘 要】計(jì)算機(jī)輔助繪圖軟件AutoCAD的誕生和發(fā)展，為機(jī)械工業(yè)設(shè)計(jì)帶來(lái)了實(shí)質(zhì)性的變革。AutoCAD強(qiáng)大的輔助圖形設(shè)計(jì)和三維實(shí)體造型功能使其在機(jī)械工程設(shè)計(jì)中得到了廣泛的應(yīng)用，改變了傳統(tǒng)的機(jī)械繪圖方式，使機(jī)械繪圖工作變得輕松而高效。目前，AutoCAD已經(jīng)成為機(jī)械工程技術(shù)人員必不可少的繪圖工具之一。

【關(guān)鍵詞】AutoCAD；機(jī)械工程；繪圖

CAD（Computer Aided Design）指計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，是計(jì)算機(jī)技術(shù)的一個(gè)重要應(yīng)用領(lǐng)域。AutoCAD則是美國(guó)Autodesk企業(yè)開(kāi)發(fā)的一個(gè)交互式繪圖軟件包，是用于二維及三維設(shè)計(jì)、繪圖的系統(tǒng)工具，可以使用它來(lái)創(chuàng)建、瀏覽、管理、打印、輸出和共享設(shè)計(jì)圖形。

1.用AutoCAD繪制機(jī)械圖形的一般步驟

在系統(tǒng)地學(xué)習(xí)和利用AutoCAD機(jī)械設(shè)計(jì)繪圖之前，需要先認(rèn)識(shí)AutoCAD軟件和了解機(jī)械設(shè)計(jì)制圖國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。雖然同一幅圖有很多種繪制方法，但了解機(jī)械設(shè)計(jì)的一般步驟還是非常重要的，畢竟這是行業(yè)前輩多年的經(jīng)驗(yàn)積累。

1.1機(jī)械設(shè)計(jì)制圖國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)簡(jiǎn)介

1.1.1線型要求

為了便于機(jī)械工程的CAD制圖需要，可將GB/T17450中所規(guī)定的8種線型分為以下幾組。在繪圖過(guò)程中，當(dāng)遇到兩個(gè)以上不同類型的圖線重合時(shí)，應(yīng)遵循以下的優(yōu)先規(guī)則：

①可見(jiàn)輪廓線和棱線（粗實(shí)線，A型線）。②不可見(jiàn)輪廓線和棱線（虛線，F(xiàn)型線）。

③剖切平面跡線（細(xì)點(diǎn)畫(huà)線，G型線）。④軸線和對(duì)稱中心線（細(xì)點(diǎn)畫(huà)線，G型線）。

⑤假想輪廓線（雙點(diǎn)畫(huà)線，K型線）。⑥尺寸界線和分界線（細(xì)實(shí)線，B型線）。

1.1.2字體要求

機(jī)械工程的CAD制圖所使用的字體，應(yīng)按GB/T13362.4～13362.5中的要求，做到字體端正、筆畫(huà)清楚、排列整齊、間隔均勻，具體要求如下：

①數(shù)字：一般應(yīng)以斜體輸出。②小數(shù)點(diǎn)：進(jìn)行輸出時(shí)，應(yīng)占一個(gè)字位，并位于中間靠下處。③字母：一般應(yīng)以斜體輸出。④漢字：漢字在輸出時(shí)應(yīng)采用國(guó)家正式公布和推行的簡(jiǎn)化字。⑤標(biāo)點(diǎn)：符號(hào)標(biāo)點(diǎn)應(yīng)按其含義正確使用，除省略號(hào)和破折號(hào)占兩個(gè)字位外，其余均為一個(gè)符號(hào)占一個(gè)字位。

1.1.3標(biāo)注要求

機(jī)械工程的CAD制圖中所使用的尺寸線的終端形式（箭頭）有如下幾種供選用：

①在圖樣中一般按實(shí)心箭頭、開(kāi)口箭頭、空心箭頭、斜線的順序選用。

②當(dāng)尺寸線的終端采用斜線時(shí)，尺寸線與尺寸界線必須互相垂直。

③同一張圖樣中一般只采用一種尺寸線終端形式。當(dāng)采用箭頭標(biāo)注位置不夠時(shí)，允許用圓點(diǎn)或斜線代替箭頭。

④當(dāng)圖形中的尺寸以毫米為單位時(shí)，不需要標(biāo)注計(jì)量單位，否則必須注明所采用的單位代號(hào)或名稱，如cm（厘米）、nm（納米）等。

⑤圖形的真實(shí)大小應(yīng)以圖樣上所標(biāo)注的尺寸數(shù)值為依據(jù)，與所繪制圖形的大小及畫(huà)圖的準(zhǔn)確性無(wú)關(guān)。

1.2機(jī)械制圖一般步驟

對(duì)于大多數(shù)零件圖和裝配機(jī)械圖，繪制的一般步驟都大同小異，其主要步驟順序如下：

（1）設(shè)置繪圖環(huán)境，如圖形界限、捕捉設(shè)置、坐標(biāo)設(shè)置和單位設(shè)置等。

（2）設(shè)置圖層，一般為不同線型設(shè)置不同的圖層，也可以為不同類型的對(duì)象設(shè)置不同的圖層。

（3）繪制中心軸線。中心軸線可以是一條、兩條也可以是多條，主要根據(jù)所繪圖形的結(jié)構(gòu)而定。

（4）根據(jù)中心線確定主要結(jié)構(gòu)的位置和形狀。

（5）繪制并修剪細(xì)節(jié)部分。

（6）標(biāo)注尺寸。

（7）標(biāo)注文字。

（8）繪制圖框以及技術(shù)要求，并設(shè)置打印輸出。

2.三維CAD技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)中的優(yōu)點(diǎn)

2.1零件設(shè)計(jì)更加方便

使用三維CAD系統(tǒng)，可以裝配環(huán)境中設(shè)計(jì)新零件，也可以利用相鄰零件的位置及形狀來(lái)設(shè)計(jì)新零件，既方便又快捷，避免了單獨(dú)設(shè)計(jì)零件導(dǎo)致裝配的失敗。資源查找器中的零件回放還可以把零件造型的過(guò)程通過(guò)動(dòng)畫(huà)演示出來(lái)，使人一目了然。

2.2裝配零件更加直觀

在裝配過(guò)程中，資源查找器中的裝配路徑查找器記錄了零件之間的裝配關(guān)系，若裝配不正確即予以顯示，另外，零件還可以隱藏，在隱藏了外部零件的時(shí)候，可清楚地看到內(nèi)部的裝配結(jié)構(gòu)。整個(gè)機(jī)器裝配模型完成后還能進(jìn)行運(yùn)動(dòng)演示，對(duì)于有一定運(yùn)動(dòng)行程要求的，可檢驗(yàn)行程是否達(dá)到要求，及時(shí)對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行更改，避免了產(chǎn)品生產(chǎn)后才發(fā)現(xiàn)需要修改甚至報(bào)廢。

2.3縮短了機(jī)械設(shè)計(jì)周期

采用三維CAD技術(shù)，機(jī)械設(shè)計(jì)時(shí)間縮短了近1/3，大幅度地提高了設(shè)計(jì)和生產(chǎn)效率。在用三維CAD系統(tǒng)進(jìn)行新機(jī)械的開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)時(shí)，只需對(duì)其中部分零部件進(jìn)行重新設(shè)計(jì)和制造，而大部分零部件的設(shè)計(jì)都將繼承以往的信息，使機(jī)械設(shè)計(jì)的效率提高了3～5倍。同時(shí)，三維CAD系統(tǒng)具有高度變型設(shè)計(jì)能力，能夠通過(guò)快速重構(gòu)，得到一種全新的機(jī)械產(chǎn)品。

2.4提高機(jī)械產(chǎn)品的技術(shù)含量和質(zhì)量

由于機(jī)械產(chǎn)品與信息技術(shù)相融合，同時(shí)采用CAD CIMS組織生產(chǎn)，機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)有了新發(fā)展。三維CAD技術(shù)采用先進(jìn)的設(shè)計(jì)方法，如優(yōu)化、有限元受力分析、產(chǎn)品的虛擬設(shè)計(jì)、運(yùn)動(dòng)方針和優(yōu)化設(shè)計(jì)等，保證了產(chǎn)品的設(shè)計(jì)質(zhì)量。同時(shí)，大型企業(yè)數(shù)控加工手段完善，再采用CAD/CAPP/CAM進(jìn)行機(jī)械零件加工，一致性很好，保證了產(chǎn)品的質(zhì)量。

3.AutoCAD技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

無(wú)論是機(jī)械設(shè)計(jì)行業(yè)的設(shè)計(jì)師還是繪圖員，都需要掌握在AutoCAD中設(shè)計(jì)和繪制零件圖、裝配圖、三維模型等專業(yè)技能。

3.1零件與裝配圖的實(shí)體生成

3.1.1零件的實(shí)體建模

用計(jì)算機(jī)繪制三維圖形的技術(shù)稱為三維幾何造型。AutoCAD 2004可繪制的三維圖形有線框模型、表面模型和實(shí)體模型3種類型。在許多具有實(shí)體建模功能的CAD軟件中，都有一些基本體系。如在AutoCAD的三維實(shí)體造型模塊中，系統(tǒng)提供了六種基本體系，即立方體、球體、圓柱體、圓錐體、環(huán)狀體和楔形體。對(duì)簡(jiǎn)單的零件，可通過(guò)對(duì)其進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，將其分解成若干基本體，對(duì)基本體進(jìn)行三維實(shí)體造型，之后再對(duì)其進(jìn)行交、并、差等布爾運(yùn)算，便可得出零件的三維實(shí)體模型。

對(duì)于有些復(fù)雜的零件，往往難以分解成若干個(gè)基本體，使組合或分解后產(chǎn)生的基本體過(guò)多，導(dǎo)致成型困難。所以，僅有基本體系還不能完全滿足機(jī)器零件三維實(shí)體造型的要求。為此，可在二維幾何元素構(gòu)造中先定義零件的截面輪廓，然后在三維實(shí)體造型中通過(guò)拉伸或旋轉(zhuǎn)得到新的“基本體”，進(jìn)而通過(guò)交、并、差等得到所需要零件的三維實(shí)體造型。

3.1.2實(shí)體裝配圖的生成

在零件實(shí)體構(gòu)造完成后，利用機(jī)器運(yùn)動(dòng)分析過(guò)程中的資料，在運(yùn)動(dòng)的某一位置，按各零件所在的坐標(biāo)進(jìn)行“裝配”，這一過(guò)程可用CAD軟件的三維編輯功能實(shí)現(xiàn)。

3.2模具CAD/CAM的集成制造

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，制造行業(yè)的生產(chǎn)技術(shù)不斷提高，從普通機(jī)床到數(shù)控機(jī)床和加工中心，從人工設(shè)計(jì)和制圖到CAD/CAM/CAE，制造業(yè)正向數(shù)字化和計(jì)算機(jī)化方向發(fā)展。同時(shí)，模具CAD/CAM技術(shù)、模具激光快速成型技術(shù)（RPM）等，幾乎覆蓋了整個(gè)現(xiàn)代制造技術(shù)。

一個(gè)完整的CAD/CAM軟件系統(tǒng)是由多個(gè)功能模塊組成的。如三維繪圖、圖形編輯、曲面造型、仿真模擬、數(shù)控加工、有限元分析、動(dòng)態(tài)顯示等。這些模塊應(yīng)以工程數(shù)據(jù)庫(kù)為基礎(chǔ)，進(jìn)行統(tǒng)一管理，而實(shí)體造型是工程數(shù)據(jù)的主要來(lái)源之一。

4.結(jié)語(yǔ)

AutoCAD軟件在機(jī)械工程中是必不可少的工具，是我們高效完成機(jī)械制圖的強(qiáng)有力保障。因此，我們?cè)趹?yīng)用的過(guò)程中要善于的積累繪圖技巧，不斷建立自己的素材庫(kù)使之真正成為自己工作中的“好工具”從而達(dá)到事倍功半的效果。 [科]

【參考文獻(xiàn)】

[1]楊學(xué)元.工程制圖基礎(chǔ).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2002，8.