古力米拉·吐達(dá)洪 Gulimira tudahonh 代丹丹 DAI Dan-dan

摘要：CAD技術(shù)是科技技術(shù)與時(shí)代發(fā)展下衍生的一種產(chǎn)物，與工科領(lǐng)域當(dāng)中的機(jī)械制圖完美結(jié)合需要設(shè)計(jì)人員在具備基本的設(shè)計(jì)理論知識(shí)的基礎(chǔ)之上精通CAD技術(shù)的基本原理和基本操作，以設(shè)計(jì)出符合實(shí)際的設(shè)計(jì)效果?；诖?，文章將從CAD的技術(shù)概念和關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行切入，分析其優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)，從而針對(duì)性分析CAD技術(shù)在機(jī)械制圖中的關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用。

Abstract： CAD technology is a product derived from the development of science and technology and the times. The perfect combination with mechanical drawing in the field of engineering requires designers to master the basic principles and basic operations of CAD technology on the basis of basic design theoretical knowledge， so as to design practical design effects. Based on this， this paper will start from the technical concept and key technology of CAD， analyze its advantages， and then analyze the key technology application of CAD technology in mechanical drawing.

關(guān)鍵詞：CAD技術(shù);機(jī)械制圖;關(guān)鍵技術(shù)

Key words： CAD technology;mechanical drawing;key technologies

中圖分類(lèi)號(hào)：G642? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：1674-957X（2021）22-0085-02

1? CAD技術(shù)概述

1.1 CAD技術(shù)簡(jiǎn)介

CAD技術(shù)又稱(chēng)為計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)，是利用計(jì)算機(jī)以及計(jì)算機(jī)相關(guān)功能輔助設(shè)計(jì)人員進(jìn)行設(shè)計(jì)工作的技術(shù)，通常用于工程和產(chǎn)品設(shè)計(jì)當(dāng)中。CAD技術(shù)中有線(xiàn)框模型、實(shí)體造型、工程數(shù)據(jù)庫(kù)、用戶(hù)界面技術(shù)為工科領(lǐng)域和設(shè)計(jì)行業(yè)的設(shè)計(jì)與制造帶來(lái)便捷。CAD技術(shù)作為機(jī)械制圖中所使用的核心技術(shù)，是由二維平面技術(shù)發(fā)展而來(lái)，幫助設(shè)計(jì)師結(jié)合設(shè)計(jì)目標(biāo)運(yùn)用設(shè)計(jì)理念、設(shè)計(jì)理論、技術(shù)操作將設(shè)計(jì)具象化，并運(yùn)用CAD技術(shù)圖像進(jìn)行展現(xiàn)。

1.2 CAD技術(shù)中的關(guān)鍵技術(shù)

1.2.1 線(xiàn)框模型

CAD技術(shù)中的線(xiàn)框模型技術(shù)是二維平面技術(shù)的延伸和發(fā)展，在二維平面制圖的基礎(chǔ)上增加了表示深度的Z坐標(biāo)，將二維平面技術(shù)中的直線(xiàn)和圓弧進(jìn)行擴(kuò)展，采用擴(kuò)展后的線(xiàn)條表示設(shè)計(jì)目標(biāo)的邊界和輪廓。線(xiàn)框模型由點(diǎn)、線(xiàn)、面而組成，能夠用其制作任意模型的視圖，并且模型的視圖之間能夠保持正確、合理的投影關(guān)系，為機(jī)械制作、設(shè)計(jì)等多個(gè)領(lǐng)域的繪制工作帶來(lái)便捷。

1.2.2 實(shí)體造型

實(shí)體造型（Solid modelling）是在CAD技術(shù)中將建模與三維實(shí)體進(jìn)行連貫的技術(shù)。早于20世紀(jì)70年代，實(shí)體造型理論、實(shí)體造型算法便被繪制人員進(jìn)行應(yīng)用，到20世紀(jì)80年代，國(guó)內(nèi)外便已研發(fā)出實(shí)體造型系統(tǒng)。在CAD技術(shù)中心的實(shí)體造型單元中將立方體、圓柱體、椎體和球體等基本要素進(jìn)行納入，為設(shè)計(jì)人員的設(shè)計(jì)步驟提供素材。CAD技術(shù)中實(shí)體造型技術(shù)為機(jī)械制圖和設(shè)計(jì)行業(yè)的設(shè)計(jì)工作創(chuàng)設(shè)出一個(gè)虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境，在設(shè)計(jì)界面中幫助設(shè)計(jì)者利用可編的宏命令、動(dòng)態(tài)模型操作等實(shí)現(xiàn)界面的高度優(yōu)化。

1.3 工程數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)

我國(guó)相較于發(fā)達(dá)國(guó)家，工程數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)起步較晚，但是在數(shù)年來(lái)的科技技術(shù)的發(fā)展與幫助之下，目前工程數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)已經(jīng)取得較為客觀(guān)的進(jìn)步。雖說(shuō)現(xiàn)階段CAD技術(shù)中的工程數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)的功能尚未完善，但是也能夠滿(mǎn)足機(jī)械制圖和設(shè)計(jì)行業(yè)的日常工作，例如多庫(kù)多表的操作、模式的修改、版本更新與管理、文本與圖形的管理、變長(zhǎng)屬性和長(zhǎng)記錄的修改和讀寫(xiě)以及對(duì)部分較為復(fù)雜的對(duì)象進(jìn)行表述等。

2? CAD技術(shù)的優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)

2.1 設(shè)計(jì)呈現(xiàn)更直觀(guān)

傳統(tǒng)的機(jī)械制圖技術(shù)中使用二維平面技術(shù)是便于設(shè)計(jì)者將設(shè)計(jì)構(gòu)思與設(shè)計(jì)目標(biāo)相結(jié)合，做出相應(yīng)的設(shè)計(jì)成果向用戶(hù)進(jìn)行呈現(xiàn)，但是由于二維平面設(shè)計(jì)技術(shù)的局限性，較多功能和構(gòu)思無(wú)法實(shí)現(xiàn)，而CAD技術(shù)則有效改善這一問(wèn)題。CAD技術(shù)將三維構(gòu)想進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，在機(jī)械制圖過(guò)程中，CAD技術(shù)能夠直觀(guān)呈現(xiàn)出零件之間的適配程度，提高和確定了零件數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)度。除此之外，在機(jī)械制圖結(jié)束后還能夠運(yùn)用CAD技術(shù)進(jìn)行仿真檢驗(yàn)，檢查零部件的設(shè)計(jì)是否存在不合理，若出現(xiàn)不合理之處便于設(shè)計(jì)者及時(shí)修改，保證零部件的設(shè)計(jì)達(dá)到使用和設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。

2.2 設(shè)計(jì)周期更短

隨著CAD技術(shù)在機(jī)械制圖中廣泛運(yùn)用，經(jīng)實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，使用CAD技術(shù)進(jìn)行機(jī)械制圖能夠縮短設(shè)計(jì)周期。另外，CAD技術(shù)的保存功能能夠?qū)崟r(shí)保存設(shè)計(jì)樣本，便于設(shè)計(jì)者利用CAD技術(shù)能夠根據(jù)相似零部件的形狀、構(gòu)造和性能設(shè)計(jì)出新的機(jī)械零件，從而縮短設(shè)計(jì)周期。

2.3 數(shù)據(jù)安全有保障

CAD技術(shù)為機(jī)械制圖等相關(guān)設(shè)計(jì)者提供了一個(gè)優(yōu)質(zhì)的設(shè)計(jì)平臺(tái)，設(shè)計(jì)師的設(shè)計(jì)操作均可早CAD技術(shù)上得到實(shí)現(xiàn)，并且設(shè)計(jì)樣本、操作記錄等都能夠保存在CAD技術(shù)的用戶(hù)儲(chǔ)存器當(dāng)中，避免了傳統(tǒng)圖紙?jiān)O(shè)計(jì)中樣本丟失、數(shù)據(jù)泄露的問(wèn)題。與此同時(shí)，CAD技術(shù)中的保存功能為機(jī)械制圖過(guò)程提供了安全保障性，以便于設(shè)計(jì)者出現(xiàn)電腦操作失誤或者樣本丟失時(shí)能夠及時(shí)找回。另外，設(shè)計(jì)者通過(guò)CAD技術(shù)的加密功能能夠保障設(shè)計(jì)操作的私密性，防止設(shè)計(jì)被他人竊取，為設(shè)計(jì)者的數(shù)據(jù)提供安全保障。

3? CAD技術(shù)在機(jī)械制圖中的技術(shù)應(yīng)用

3.1 在幾何畫(huà)法中的應(yīng)用

在機(jī)械制圖過(guò)程中，由于零部件的設(shè)計(jì)需要呈現(xiàn)出復(fù)雜的設(shè)計(jì)元素，所以在設(shè)計(jì)者在進(jìn)行頁(yè)面布局過(guò)程中需要結(jié)合合理的光影效果、光學(xué)效果分布點(diǎn)線(xiàn)面，所以利用CAD技術(shù)將點(diǎn)、線(xiàn)、面的坐標(biāo)進(jìn)行定位，創(chuàng)建出不同的視口，實(shí)現(xiàn)零部件的主視效果、俯視效果、左視效果。除此之外，在機(jī)械制圖過(guò)程中使用CAD技術(shù)可以通過(guò)CAD技術(shù)中的實(shí)體造型技術(shù)將設(shè)計(jì)目標(biāo)的三維立體模型進(jìn)行構(gòu)建，利用著色面和著色線(xiàn)選取三維立體模型中的線(xiàn)元素和面元素，并且將其放置在對(duì)應(yīng)位置，從而便于對(duì)其特點(diǎn)進(jìn)行分析。

3.2 在組合視圖中的應(yīng)用

機(jī)械制圖是一個(gè)系統(tǒng)的過(guò)程。在實(shí)際的機(jī)械制圖過(guò)程中利用CAD技術(shù)需要將多個(gè)幾何元素進(jìn)行組合，在確定了設(shè)計(jì)目標(biāo)的平面之后，在此基礎(chǔ)上構(gòu)建出設(shè)計(jì)目標(biāo)的幾何結(jié)構(gòu)，并且結(jié)合設(shè)計(jì)目標(biāo)的設(shè)計(jì)需求對(duì)幾何體進(jìn)行立體旋轉(zhuǎn)，確定其正確方向，再將幾何體元素放置在相應(yīng)的位置上，從而實(shí)現(xiàn)三維立體模型的構(gòu)建。在這個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程中若有傳統(tǒng)的紙質(zhì)繪圖或者二維平面繪圖軟件進(jìn)行操作，不僅操作復(fù)雜而且呈現(xiàn)效果不佳，而CAD技術(shù)的眾多強(qiáng)大功能則能夠進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，幫助設(shè)計(jì)人員在較短的設(shè)計(jì)周期內(nèi)完成設(shè)計(jì)目標(biāo)的制作，從而提高自身的設(shè)計(jì)效率。

3.3 在剖視圖中的應(yīng)用

機(jī)械制圖過(guò)程中剖視圖的應(yīng)用效果是影響設(shè)計(jì)目標(biāo)效果呈現(xiàn)的關(guān)鍵因素。在機(jī)械制圖過(guò)程中，剖視圖普遍應(yīng)用在多孔槽的零部件設(shè)計(jì)當(dāng)中，利用合理的設(shè)計(jì)理念和想象空間將零部件的剖切面，將設(shè)計(jì)圖中的虛線(xiàn)進(jìn)行分配與放置，因CAD技術(shù)中心的線(xiàn)條較多、交叉重疊現(xiàn)象較多，導(dǎo)致部分設(shè)計(jì)者難以想象多孔槽零部件的性質(zhì)，而通過(guò)CAD技術(shù)利用其中的剖切功能，對(duì)零部件進(jìn)行剖切，從而觀(guān)察零部件的內(nèi)部切面，從而繪制出該零部件的剖視圖。需要繪制人員注意的是，在剖視圖的制作過(guò)程中需要從不同角度，采用不同方法對(duì)零部件進(jìn)行剖切，從而繪制出不同角度的剖視圖，以便加深對(duì)零部件切面和構(gòu)造的理解。

4? CAD技術(shù)繪制內(nèi)燃機(jī)軸承實(shí)例

4.1 打開(kāi)軟件，按照軸承數(shù)據(jù)模型繪制數(shù)據(jù)（圖1）

4.2 用修剪操作對(duì)圖形進(jìn)行修改，得到軸承數(shù)據(jù)模型初始圖（圖2）

4.3 對(duì)中間紅色輔助線(xiàn)位置進(jìn)行偏移（圖3）

4.4 以紅線(xiàn)為軸執(zhí)行“繪圖-實(shí)體-旋轉(zhuǎn)”命令（圖4）

4.5 最后通過(guò)著色，得到軸承圖（圖5）

5? 總結(jié)

CAD技術(shù)在不斷發(fā)展過(guò)程中，其中的線(xiàn)框模型、實(shí)體造型、工程數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)、用戶(hù)界面技術(shù)等技術(shù)的不斷優(yōu)化為機(jī)械制圖過(guò)程帶來(lái)便捷，提高了設(shè)計(jì)效率。為了保障機(jī)械制圖的效率和質(zhì)量，設(shè)計(jì)者在使用CAD技術(shù)過(guò)程中應(yīng)該結(jié)合自身扎實(shí)的理論基礎(chǔ)，結(jié)合合理的想象空間和設(shè)計(jì)理念，通過(guò)CAD技術(shù)明確零部件的結(jié)構(gòu)構(gòu)造和使用途徑，從而在幾何畫(huà)法、組合視圖、剖視圖、裝配圖中進(jìn)行合理應(yīng)用，從而繪制出更加直觀(guān)、更加合理的機(jī)械制圖。

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