岳曉博

摘要：CAD技術(shù)是上個世紀(jì)80年代美國開發(fā)的繪圖程序軟件包，如今已經(jīng)發(fā)展為國際廣泛應(yīng)用的繪圖工具，能夠?qū)崿F(xiàn)二維及三維圖形的高效繪制，繪圖效率更高、精度更高、個性化更強，在多個領(lǐng)域中都有著普遍應(yīng)用。而CAD技術(shù)在機械設(shè)計與制造領(lǐng)域中的應(yīng)用則有效解決了機械重復(fù)設(shè)計等問題，并提高了設(shè)計效率與效益，保障資源利用率等。基于此，本文便圍繞CAD在機械設(shè)計中的應(yīng)用展開論述，重點分析了CAD技術(shù)應(yīng)用于機械設(shè)計及機械制造技術(shù)的應(yīng)用策略。

Abstract： CAD technology is a drawing program software package developed by the United States in the 1980s. Now it has developed into a drawing tool widely used internationally， which can achieve efficient drawing of two-dimensional and three-dimensional graphics， with higher drawing efficiency， higher precision and personality. It is more intensive and widely used in many fields. The application of CAD technology in the field of mechanical design and manufacturing effectively solves the problems of mechanical repetitive design， improves design efficiency and benefits， and ensures resource utilization. Based on this， this article focuses on the application of CAD in mechanical design， focusing on the application strategy of CAD technology in mechanical design and mechanical manufacturing technology.

關(guān)鍵詞：CAD技術(shù);機械設(shè)計;機械制造技術(shù)

Key words： CAD technology;mechanical design;mechanical manufacturing technology

中圖分類號：TH122? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-957X（2020）21-0193-02

0? 引言

在機械設(shè)計及機械制造技術(shù)方面，CAD技術(shù)的應(yīng)用不僅能進一步改善機械設(shè)計效率，同時還能保障機械設(shè)計的質(zhì)量，推動機械制造企業(yè)實現(xiàn)設(shè)計制造的標(biāo)準(zhǔn)化智能化，加強企業(yè)的綜合水平，更好地應(yīng)對外部競爭。在我國機械制造領(lǐng)域逐漸轉(zhuǎn)型的時代背景下，單一的CAD平臺軟件也漸漸無法滿足企業(yè)越來越多樣的需求，所以CAD平臺軟件的多元化發(fā)展也成為了當(dāng)下的迫切需求，只有全面掌握并應(yīng)用CAD技術(shù)，靈活融合CAD技術(shù)，才能不斷提高我國機械設(shè)計與制造水平，并推動行業(yè)領(lǐng)域的發(fā)展。

1? 機械設(shè)計中CAD技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢

1.1 縮短機械設(shè)計周期

三維CAD機械設(shè)計不但可以很好地改善復(fù)雜的幾何造型問題，同時還能通過簡易的集合實體和運算功能來構(gòu)建靈活的復(fù)雜性集合實體，可以自動生成相貫線及截交線，進一步降低設(shè)計工作的整體工作量，還能將機械設(shè)計的周期進行縮減，提高機械設(shè)計效率和機械生產(chǎn)效率。三維CAD軟件的應(yīng)用在機械開發(fā)和設(shè)計方面僅需重新設(shè)計或制造部分零散部件，可以承襲多數(shù)部件的設(shè)計參數(shù)信息，從而大大提高機械設(shè)計的整體效率。除此之外，CAD軟件還具有完善的變形設(shè)計能力，可以快速重建并產(chǎn)生新的機械產(chǎn)品。

1.2 便捷性的零件設(shè)計和修正

三維CAD軟件能夠在已裝配的條件下設(shè)計新的機械零件，利用原有裝配相鄰零件的位置信息和形狀信息等配置信息實現(xiàn)新零件的設(shè)計，并且新零件的適用性也能得到保障，新零件和舊零件的契合性也相對較高。通過這一方式設(shè)計新零件還可以規(guī)避獨立性機械設(shè)計可能面臨的誤差現(xiàn)象，避免裝配失敗等問題。如在裝配環(huán)境下實施零件設(shè)計時，可以進行實地考察，更為高效地獲取周邊零件的具體信息，基于此設(shè)計的零件可以很好地滿足周圍零件的需求，順利完成零件裝配。此外，三維CAD軟件還可以在零件修正方面發(fā)揮輔助作用，在零件修正時通過資源查找器尋找零件的設(shè)計步驟命令，結(jié)合這一命令了解零件的設(shè)計步驟及順序，通過查找器的有關(guān)指令完成零件修改，能夠直接點擊修改目標(biāo)實現(xiàn)零件的修改。

1.3 加強機械產(chǎn)品的技術(shù)含量及質(zhì)量水平

機械產(chǎn)品和信息技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)高效融合，并且CAD設(shè)計模式與CIMS組織生產(chǎn)使得機械產(chǎn)品的設(shè)計水準(zhǔn)得到了進一步提高。三維CAD技術(shù)采取先進的設(shè)計理念，如優(yōu)化、有限元受力分析等，這也能夠進一步提高產(chǎn)品的綜合質(zhì)量。大型企業(yè)數(shù)控加工系統(tǒng)相對較為完善，在此基礎(chǔ)上應(yīng)用CAD/CAM/CAPP等技術(shù)手段進行機械零件加工可以獲得較為顯著的收效，保證產(chǎn)品的生產(chǎn)質(zhì)量。三維機械設(shè)計不但能提高對象形狀大小等幾何信息的描述便利性，而且還可以賦予設(shè)計對象體積、慣性矩等信息參數(shù)，實現(xiàn)設(shè)計對象幾何形狀的數(shù)學(xué)描述以及運作狀況的物理模擬等，能夠更加全面且精確地表現(xiàn)出設(shè)計意圖[1]。

2? CAD在機械設(shè)計中的應(yīng)用及機械制造技術(shù)的應(yīng)用

2.1 CAD技術(shù)與機械制圖的結(jié)合，提高企業(yè)競爭實力

2.1.1 CAD技術(shù)和機械繪圖原理的結(jié)合應(yīng)用

若想充分發(fā)揮CAD技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢，機械設(shè)計制造人員需要將手工繪圖知識和CAD技術(shù)的繪圖原理、繪圖流程等理論內(nèi)容實現(xiàn)有機融合，從而提高機械制圖的綜合水平。同時，機械設(shè)計制造人員還需要具備一定的空間想象能力與圖形分析能力，才能將機械制圖中的手工繪圖原理在CAD輔助設(shè)計中得以應(yīng)用，充分發(fā)揮CAD技術(shù)的高效繪圖價值，繪制機械設(shè)計制造產(chǎn)品的三維模型，進一步加強機械產(chǎn)品生產(chǎn)的效率性與質(zhì)量?；诖?，將CAD技術(shù)和機械繪圖原理進行結(jié)合應(yīng)用能夠為企業(yè)的產(chǎn)品制造構(gòu)建更具高水平化的機械制圖技術(shù)和機械制圖標(biāo)準(zhǔn)。

2.1.2 CAD技術(shù)和機械繪圖的協(xié)調(diào)應(yīng)用

企業(yè)若想保障機械產(chǎn)品的設(shè)計制造質(zhì)量，關(guān)鍵便在于機械制造的制圖模塊，所以機械設(shè)計人員需要具備足夠的機械知識理論與機械設(shè)計專業(yè)知識，全面了解機械繪圖原理及CAD技術(shù)，實現(xiàn)機械產(chǎn)品設(shè)計制造繪圖的電子化，進一步提高機械設(shè)計產(chǎn)品的質(zhì)量水平，將機械制圖和CAD技術(shù)兩種模式進行協(xié)調(diào)應(yīng)用，需要嚴(yán)格根據(jù)圖紙設(shè)計的現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)以及人工繪圖的機械設(shè)計模式實施設(shè)計規(guī)劃，并將CAD計算機技術(shù)進行統(tǒng)一結(jié)合，滿足機械制造企業(yè)產(chǎn)品設(shè)計應(yīng)用以及發(fā)展需求。

2.1.3 機械設(shè)計制造的標(biāo)準(zhǔn)化制圖

CAD技術(shù)是融合機械制圖的現(xiàn)代化繪圖技術(shù)，包含了有關(guān)的繪圖原理及繪圖技巧等，從而在整體上達(dá)到了機械設(shè)計制造制圖標(biāo)準(zhǔn)化的目標(biāo)。機械制造企業(yè)的產(chǎn)品大多具有一定的獨特性特征，所以在結(jié)合應(yīng)用過程中需要進一步協(xié)調(diào)并優(yōu)化模塊設(shè)計，確保整體效果與作用能夠在機械產(chǎn)品的設(shè)計及生產(chǎn)中得以展現(xiàn)，使得機械制圖和CAD技術(shù)在內(nèi)容上實現(xiàn)更深一步的優(yōu)化。所以設(shè)計人員需要不斷提高自身的機械制圖設(shè)計專業(yè)水平，合理操作CAD技術(shù)軟件，利用CAD技術(shù)來提高機械制圖設(shè)計的可行性。機械制造企業(yè)需要結(jié)合產(chǎn)品開發(fā)目標(biāo)來為設(shè)計人員普及有關(guān)的制圖技巧和知識，并進行CAD軟件應(yīng)用與更新的培訓(xùn)活動，讓機械設(shè)計人員能夠按照自身的專業(yè)水平掌握CAD軟件的繪圖功能操作程序，也了解軟件繪圖的有關(guān)規(guī)律。機械制造企業(yè)還需要為設(shè)計人員創(chuàng)設(shè)和諧穩(wěn)定的工作設(shè)計環(huán)境，保證設(shè)計人員能夠在這一環(huán)境下提高自身的設(shè)計動力和三維空間想象力，不斷提高設(shè)計規(guī)劃的創(chuàng)新力，實現(xiàn)兩種模式的有效融合，提高產(chǎn)品設(shè)計及制造的創(chuàng)造力[2]。

2.2 CAD技術(shù)在機械設(shè)計制造產(chǎn)品中的應(yīng)用

2.2.1 應(yīng)用CAD技術(shù)進行產(chǎn)品建模

CAD技術(shù)中的三維建模具有多種功能工具可以做到零件的實體建模，針對零件的結(jié)構(gòu)和規(guī)格進行分析，并將其拆分為多個構(gòu)建體，再通過三維CAD技術(shù)將構(gòu)建體進行組建，運用布爾運算分析構(gòu)建體，繪制出產(chǎn)品零件的三維實體組建模型。面對一些較為復(fù)雜的零件，也可以通過三維CAD軟件的草圖繪制工具建立實體模型，需要先描出產(chǎn)品零件的截面圖，之后利用CAD軟件進行抽殼拉伸等操作，繪制零件的幾何圖形，之后按照產(chǎn)品的有關(guān)參數(shù)信息進行模型的調(diào)整，確保幾何圖形的外形和數(shù)據(jù)能夠與零件達(dá)成一致。如對于葉輪產(chǎn)品零件的設(shè)計便可以將原本的二維CAD繪圖導(dǎo)入到三維CAD軟件草圖中，之后通過變形拉伸等操作工具繪制出三維實體，能夠有效改善繪圖的效率與準(zhǔn)確性，提高繪圖與產(chǎn)品的契合性。

2.2.2 應(yīng)用CAD進行產(chǎn)品修改

根據(jù)產(chǎn)品系列劃分類別是機械制造生產(chǎn)過程中區(qū)別產(chǎn)品的重要方法，同時根據(jù)不同系列新開發(fā)產(chǎn)品和換代產(chǎn)品間的實際改變進行劃分，可能只是添加某一項性能部件或在外形規(guī)格上有所差異，都會對產(chǎn)品的參數(shù)帶來影響。應(yīng)用CAD技術(shù)則可以實現(xiàn)產(chǎn)品參數(shù)的快速變更，實現(xiàn)產(chǎn)品的換代設(shè)計。CAD技術(shù)在產(chǎn)品建模期間通常會應(yīng)用參數(shù)化建模的形式，通過參數(shù)來關(guān)聯(lián)產(chǎn)品建模過程中的各項步驟以及產(chǎn)品外形規(guī)格、結(jié)構(gòu)特征等，若對產(chǎn)品設(shè)計中的尺寸或結(jié)構(gòu)進行部分變更，通常修改產(chǎn)品設(shè)計建模中的有關(guān)參數(shù)即可實現(xiàn)產(chǎn)品的更新。通過CAD來實現(xiàn)產(chǎn)品修改不僅能快速實現(xiàn)精確化的變更，而且產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)及其他部分并不需要重新設(shè)計，有效降低了設(shè)計工作量，并提高設(shè)計效率[3]。

2.2.3 應(yīng)用CAD軟件生成實體零件圖及裝配圖

在零件裝配方面，根據(jù)產(chǎn)品裝配技術(shù)流程，應(yīng)用CAD技術(shù)實現(xiàn)零件的裝配模擬，或應(yīng)用CAD技術(shù)實現(xiàn)產(chǎn)品裝配路徑的存儲、查找，在CAD軟件中保存記錄，在后續(xù)機械運作期間若發(fā)現(xiàn)模擬裝配中有存在異常的零件，那么可以在軟件中針對裝配模擬過程來查找零件裝配流程，其他零件不需要進行拆卸便可以快速找到零件異常的成因和發(fā)生位置。在找到故障源后，也可以應(yīng)用CAD技術(shù)對有關(guān)零件進行修改，提高設(shè)計精確性，更加直觀地實現(xiàn)零件裝配，使得零件圖和裝配圖的制圖效率大大提高。

2.3 CAD技術(shù)在實體生成中的應(yīng)用

對于機械產(chǎn)品設(shè)計與制造來說，CAD技術(shù)的應(yīng)用也能夠在實體生成中發(fā)揮巨大優(yōu)勢，CAD技術(shù)應(yīng)用于實體生成中的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在實體建模中，針對目前機械產(chǎn)品的實體建模來說，能夠選擇的模型類型較為靈活，而應(yīng)用較為廣泛的主要有立方體和球形兩種。在機械零件三維實體模型構(gòu)建期間，CAD技術(shù)的應(yīng)用只需要明確零件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)特征即可，可以實現(xiàn)零件結(jié)構(gòu)的劃分，使零件形成多種結(jié)構(gòu)體，在這一條件下對基本模型進行三維實體構(gòu)造，之后應(yīng)用立體學(xué)和有關(guān)的布爾運算進行模型拼接，形成零部件的整體構(gòu)造。在機械零件的設(shè)計與生成方面，一般不會沿用單一的模型結(jié)構(gòu)類型，而是通過集中模型結(jié)構(gòu)進行結(jié)合，實現(xiàn)模型的結(jié)合應(yīng)用，保證零件模型的生成質(zhì)量[4]。

3? 結(jié)束語

隨著我國機械制造領(lǐng)域的不斷發(fā)展，CAD技術(shù)也在不斷進步與更新，在機械設(shè)計與制造中CAD技術(shù)的應(yīng)用也越來越廣泛，這不僅促進了機械設(shè)計水平的進步，同時也加強了機械制造企業(yè)的競爭能力。但CAD技術(shù)的研發(fā)與應(yīng)用與發(fā)達(dá)國家仍然具有一定差距，因此還要進一步提高CAD技術(shù)的研究深度，為機械設(shè)計和制造中的應(yīng)用提供更有利的條件，促進機械制造領(lǐng)域的長遠(yuǎn)發(fā)展。

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