陳格

（云南工業(yè)技師學(xué)院 云南省曲靖市 655000）

引言

近些年來，CAD以其諸多優(yōu)勢在很多行業(yè)中獲得了普遍的運用，且得到了極佳的成效與經(jīng)濟效益。CAD技術(shù)掌控了當代機械設(shè)計和機械制造的新趨勢，并研發(fā)與應(yīng)用先進方式和先進技術(shù)，在革新原有設(shè)計和制造方式上，具備極為關(guān)鍵的作用。因此，CAD必定會在當代機械設(shè)計和制造方面具備廣闊的發(fā)展空間。

1 CAD技術(shù)在機械設(shè)計中的應(yīng)用分析

1.1 CAD在機械設(shè)計中的應(yīng)用方式

CAD屬于機械設(shè)計中應(yīng)用相對廣泛的技術(shù)，且在機械設(shè)計方面通常應(yīng)用于如下幾點：設(shè)計幾何建模、工程項目分析研究、設(shè)計方案的審核與評估、計算機制圖輔助、設(shè)立工程項目數(shù)據(jù)庫和數(shù)據(jù)庫操作以及工程項目設(shè)計方案的處置、檢索、更換等等。當前時期，進行機械設(shè)計的過程中，CAD的運用重點集中在計算機二維制圖與三維造型、性能研究、結(jié)構(gòu)改善這兩個環(huán)節(jié)。

（1）在CAD出現(xiàn)的早期僅可以實現(xiàn)部分簡單的二維制圖，發(fā)展到現(xiàn)在，CAD出現(xiàn)了質(zhì)的跨越，自己研發(fā)最初的計算機輔助制圖，變成了具備重要意義上的輔助設(shè)計。當前，機械制造業(yè)中運用相對較多的CAD技術(shù)二維繪圖工具為：AutoCAD，CAXA電子圖版（機械版2009）、開目CAD軟件、機械設(shè)計師CAD軟件以及TH-PCCAD軟件。如今的機械設(shè)計師己逐漸具備有效且全方位的實行計算機輔助進行機械設(shè)計的理念。與此同時，當前大部分機械制造企業(yè)應(yīng)用的CAD技術(shù)經(jīng)過持續(xù)的探索與運用，整體機械設(shè)計成效獲得了很大程度的提升。此外，也逐步意識到了具備圖形的研究分析、資料共享以及信息集成化程度較高的CAD技術(shù)的關(guān)鍵地位。

（2）進行機械設(shè)計過程中，應(yīng)用CAD設(shè)計，機械產(chǎn)品的性能與優(yōu)化設(shè)計方面均可以獲得有效的提升，就是應(yīng)用計算機輔助工程（CAE），卻并非僅替代簡單且復(fù)雜的人為工作。機械設(shè)計的時候，機械設(shè)計師能夠?qū)嵭袡C械的性能研究與優(yōu)化設(shè)計工作，且將機械產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)設(shè)計和機械性能有效整合，通過有關(guān)的計算機輔助技術(shù)進行對機械各重要構(gòu)件的動態(tài)和靜態(tài)研究以及結(jié)構(gòu)優(yōu)化工作。雖然CAD具備其優(yōu)越性，可當前，設(shè)計師運用CAD實現(xiàn)機械設(shè)計的設(shè)計成效與設(shè)計質(zhì)量依然處在初期階段，因此，需在實際工作中進行不斷的分析和實踐。

1.2 CAD在機械設(shè)計中的應(yīng)用價值

CAD技術(shù)在機械設(shè)計階段的優(yōu)勢非常明顯，不僅可以使機械設(shè)計人員的能力獲得充分發(fā)揮，還可以縮短機械設(shè)計階段消耗的時間，最終提升機械設(shè)計工作的整體成效，以下為具體分析：

（1）對機械人員能力的有效發(fā)揮有利

進行機械設(shè)計階段，設(shè)計人員往往需針對機械設(shè)計實行構(gòu)思，之后在頭腦中構(gòu)成具體的模型，可這個模型僅僅為一類理想化的表現(xiàn)模式，頭腦中形成的設(shè)計模式可否在實際的設(shè)計操作中有效執(zhí)行，依然需深入分析和研究。所以，機械設(shè)計人員進行設(shè)計階段，需將重視的方面放在機械產(chǎn)品的實際設(shè)計上，卻并非限制在怎樣將頭腦中的設(shè)計模型實行表述，而忽視了設(shè)計本身的內(nèi)涵。CAD的運用可以使機械設(shè)計人員越來越重視設(shè)計方面，而并非工程設(shè)計模型的表達方面。此外，CAD技術(shù)的應(yīng)用還可以實現(xiàn)持續(xù)操作，把機械設(shè)計人員頭腦中的設(shè)計理念更直觀準確地表達在立體圖像上，以便和別人實行溝通分析，確保機械設(shè)計人員可以進一步地進行設(shè)計，并采取擴展性的機械設(shè)計研討。

（2）降低了設(shè)計周期

機械設(shè)計屬于一類相對復(fù)雜的工作，僅僅實行人為設(shè)計工作必定需消耗更多的時間，但通過CAD技術(shù)可以把那些比較繁雜的設(shè)計工作交給CAD軟件進行制作，且可以在進行設(shè)計階段很大程度降低設(shè)計人員的任務(wù)量。借助邏輯運算把相對簡單的幾何體實行重新結(jié)合構(gòu)成需要的復(fù)雜幾何體，進而縮短機械設(shè)計花費的周期。進行機械革新的時候，也可以借助三維CAD對新式機械產(chǎn)品進行設(shè)計，且此類更新設(shè)計無需太多的改動，由于CAD可以充分考慮機械產(chǎn)品的繼承問題，可以繼承機械產(chǎn)品本具備的各類數(shù)據(jù)信息，所以，僅需針對原有的機械產(chǎn)品設(shè)計實行小規(guī)模的改動。此舉能夠切實提升機械設(shè)計工作成效，縮短進行機械設(shè)計的周期。

2 CAD技術(shù)機械制造中的應(yīng)用實踐

2.1 CAD技術(shù)在機械制造中的應(yīng)用價值

（1）便于進行構(gòu)件的修改與裝配

進行機械制造過程中，通過三維CAD軟件針對裝配條件下的構(gòu)件實行設(shè)計工作，確保機械設(shè)計的有效便捷。明確相鄰構(gòu)件實行部位和形狀，進而設(shè)計新的構(gòu)件，很大程度提升了機械設(shè)計成效，并保證了部件彼此的匹配，減少了機械制造階段構(gòu)件安裝失敗的可能性。于CAD中安裝查找系統(tǒng)，當一個機械部件設(shè)計完畢，查找系統(tǒng)就可以顯示出設(shè)計的全部指令，此類指令均可以清楚地顯示在產(chǎn)品設(shè)計的全過程中。也可以應(yīng)用回放功能，通過動畫方式展示總體機械設(shè)計環(huán)節(jié)，更加便捷。針對機械部件實行修改的時候，僅需選取查找系統(tǒng)中對應(yīng)的指令就可以實行更改。但在機械制造安裝部件的時候，查找系統(tǒng)內(nèi)的安裝路徑查找系統(tǒng)可以針對全部安裝環(huán)節(jié)實行記錄，如果安裝發(fā)生問題，查找系統(tǒng)就可以顯示出不正確的安裝，以便進行修改，更好地反映出了運用CAD技術(shù)之后，對機械制造形成的優(yōu)勢。

（2）有效提高了機械制造質(zhì)量

應(yīng)用CAD技術(shù)具備的優(yōu)化設(shè)計模式，實行先進的機械設(shè)計工作，有效提高了機械制造質(zhì)量。尤其在部分大型企業(yè)，通過數(shù)控技術(shù)、CAD技術(shù)和部分集成性有關(guān)技術(shù)的結(jié)合針對機械構(gòu)件實行制造加工，可以提升機械制造的一致性，進而提高機械制造的質(zhì)量。但在機械設(shè)計階段通過三維CAD技術(shù)，不但可以針對機械產(chǎn)品的規(guī)格持續(xù)實行準確描述，還可以對機械產(chǎn)品實行更加細致的描述。

2.2 CAD技術(shù)在機械制造中的應(yīng)用實踐

在現(xiàn)實的應(yīng)用實踐過程中，本文以圓柱凸輪進行舉例，實行測量工作。圓柱凸輪的分度數(shù)是12，動程角290°，動盤節(jié)圓直徑150mm，中心距72.44mm，滾子半徑12.5mm，圓柱凸輪旋為左旋方向。于Pro/ENGINEER中的功能實行運動仿真實驗，把得到的凸輪運動規(guī)律實行無量綱化處置，運動規(guī)律曲線分別如圖1～3所示。

圖1 無量綱位移曲線圖

圖2 無量綱速度曲線圖

圖3 無量綱加速度曲線

由上述無量綱運動規(guī)律曲線，能夠看出圓柱凸輪機構(gòu)的運動規(guī)則為正弦。該方式能夠迅速地反求得出圓柱凸輪的從動件運動規(guī)則，且實現(xiàn)計算機輔助進行機械設(shè)計和機械制造，減少了機械產(chǎn)品的研發(fā)時間。且不但在圓柱凸輪機中能夠運用，在平面凸輪機構(gòu)以及其他凸輪機中也可以應(yīng)用。

3 結(jié)論

綜上所述，由于我國CAD技術(shù)和機械制造行業(yè)的快速發(fā)展，CAD在機械設(shè)計與機械制造中的運用更加普遍，一方面推進了機械設(shè)計水平的進步，另一方面切實提升了機械制造行業(yè)的市場競爭能力?？墒窃摷夹g(shù)的研發(fā)運用效果和西方發(fā)達國家比較，依然有不小的差距。所以，需加強對CAD的研發(fā)力度，為其在機械設(shè)計和機械制造中的應(yīng)用奠定良好的根基，最終推進我國機械制造業(yè)健康、快速、穩(wěn)定地發(fā)展。

[1]李秋娟，張兵.論CAD在機械設(shè)計中的應(yīng)用及機械制造技術(shù)的新發(fā)展[J].化學(xué)工程與裝備，2010（03）：140～141.

[2]高 雄.CAD 技術(shù)在機械設(shè)計中的應(yīng)用[J].機電信息，2012（09）：116～117.