李乖云

江西省化學工業(yè)學校 江西 南昌 330001

引言

隨著CAD技術的迅速發(fā)展，CAD專業(yè)繪圖軟件已被廣泛地運用于機械設計中?！肮こ讨茍D”是一門以機械制圖為基礎，對機械圖形的基本原理與方法進行研究的學科。其主要目的是使學生具備一定的繪畫和閱讀機械圖形、空間想象和思考能力，并具備繪畫的實踐能力。CAD是一種功能齊全、用途廣泛的通用繪圖軟件，是一種在機械制圖和機械設計中非常有用的輔助工具[1]。因此，掌握CAD與機械制圖之間的關系，合理地選取CAD的切入點，將極大地改善機械制圖的教學質(zhì)量和效果，從而使CAD與機械制圖之間的差距得到理順，并制定出合理的教學思路，使電腦的優(yōu)勢和人類的聰明才智得到最大限度的發(fā)揮。

目前，計算機技術已越來越多地應用于機械制造，CAD技術是從計算機技術衍生出來的。在機械加工中，如何運用CAD技術，充分利用CAD技術，既能提高制圖精度，又能使產(chǎn)品的設計更加合理，因而在機械制圖中起著舉足輕重的作用。如何促進CAD和機械制圖技術的有機結(jié)合，也是目前機械制造行業(yè)所關心的問題。

1 CAD技術簡述

CAD技術是一項以計算機為基礎進行輔助設計的技術，在機械制造行業(yè)中具有舉足輕重的地位，因此，在產(chǎn)品設計過程中，要根據(jù)不同的設計方案，進行比較、分析、計算，最終得出最優(yōu)方案[2]。利用CAD技術，可以實現(xiàn)圖形的復制、刪除、放大、平移等功能，使得設計方案更具科學性，降低了設計者的工作負擔，并在建筑、機械、航空等各個方面得到了廣泛的應用。

2 CAD技術在機械制圖中的重要作用

首先，隨著計算機技術的發(fā)展，機械繪圖CAD的應用越來越廣泛，例如圖像處理，機械工程的現(xiàn)代化設計，在現(xiàn)代的企業(yè)中，CAD的基礎知識和三維模型的使用越來越多。其次，計算機輔助設計是現(xiàn)代繪圖的一個重要手段，可以減少設計時間，提高工作效率，使新的產(chǎn)品更逼真、更直觀。充分發(fā)揮設計師的想象力，提前知道新產(chǎn)品被接受的程度，提高新產(chǎn)品的成功概率。最后，CAD技術是建立在機械制圖的基礎上，通過學習機械制圖的知識，使其具備繪制3D圖形和手工繪制的能力，并建立起創(chuàng)意的思維。

3 機械制圖與機械CAD的關系

近幾年，以電腦為基礎的資訊科技迅速發(fā)展，其應用領域亦日益廣泛，為將機械制圖與機械CAD技術有機地結(jié)合，提供了極好的機遇與技術支撐。在機械制圖中應用CAD技術，對提高制圖效率和質(zhì)量、體現(xiàn)整體設計效果和關鍵點、提高設計精確度做出了重大貢獻。

3.1 提高繪圖的工作效率和質(zhì)量

利用計算機CAD技術實現(xiàn)機械制圖，可減輕人工制圖帶來的種種不便，通過計算機及其有關軟件的自動處理和改進功能，極大地縮短了制圖過程中所需要的圖形計算和制作模型的時間。同時，在基本的直線、曲線、圓、多邊形等基礎圖形的運用上，可以使用各種不同的方法來生成圖形，而在這些工具的幫助下，可以提供正交、物體捕捉、極軸追蹤、捕捉追蹤等功能，使得操作人員能夠很容易地反映出幾何圖形的特點，并且便于在設計圖中確定重要的標定點。

3.2 高精度的設計，為實現(xiàn)產(chǎn)品的各個環(huán)節(jié)打下基礎

CAD設計軟件比人工繪制的精度要高得多，這極大地減少了設計中的計算和后續(xù)的制造環(huán)節(jié)的煩瑣。例如，利用CAD技術，可以在設計階段迅速地決定新產(chǎn)品的位置和外形，并將新產(chǎn)品與周圍部件進行準確的匹配，從而避免由于手工設計而造成的產(chǎn)品尺寸和精度偏差[3]?？傊?，計算機輔助設計在現(xiàn)代機械制圖中的地位非常重要。它基于機械制圖原理，是一種以機械制圖為代表的計算機繪圖工具，極大地提高了機械制圖的現(xiàn)代化水平，同時也體現(xiàn)出了CAD技術本身的實用價值。

3.3 把握設計要領，展示立體效果

與傳統(tǒng)的手工繪圖方法相比，CAD技術能夠獲得非常好的立體效果，通過3D實體和曲面的方式，能讓設計圖更加生動、具體，讓設計者能夠直觀地感受和觀察設計的思維，在設計過程中發(fā)現(xiàn)問題，并加以改進，從而在CAD機械繪圖中，提升設計者對設計理念的理解，并進行進一步的創(chuàng)新。

4 將機械繪圖和CAD相結(jié)合的重要性

4.1 可以發(fā)揮更大的作用

在實際應用中，CAD技術要與機械圖紙相結(jié)合，方能發(fā)揮其應有的作用。所以，在應用CAD軟件時，一定要全面了解和掌握有關的原理，從而為CAD軟件的應用提供科學的基礎。在進行機械制圖CAD中，由于涉及的內(nèi)容較為復雜，其自身的作用也是千差萬別。所以在實際操作中，沒有扎實的機械制圖基礎，又沒有把CAD技術和機械制圖結(jié)合起來，不但不能做出好的圖紙，而且還會給制圖帶來很大的麻煩。

4.2 可以畫出更好的圖形

CAD技術和機械制圖的有機結(jié)合，能生產(chǎn)出高質(zhì)量、高性價比的產(chǎn)品。機械繪圖在機械工程中占有舉足輕重的地位，是機械工程師必須具備的基礎技能。在進行實際測繪時，操作人員必須準確地測量物體的長度和角度。然而，由于各種因素的影響，如果在測量中出現(xiàn)數(shù)據(jù)錯誤，將會對圖形的設計產(chǎn)生很大的影響，從而對整個項目造成無法估量的損失。因此，在進行工程制圖工作時，應加強對制圖工具的使用方法的掌握，這不僅會給作業(yè)人員帶來困難，而且還會使作業(yè)人員的工作熱情受到影響。

4.3 設計呈現(xiàn)更直觀

在傳統(tǒng)的機械設計中，一般都是采用二維平面技術，通過把設計理念與設計目標有機地結(jié)合在一起，從而達到預期的效果，然而由于二維平面技術的限制，許多功能和概念都不能被實現(xiàn)，而CAD技術可以有效地解決這個問題。CAD技術將會實現(xiàn)3D概念，在制圖時，可以直觀地顯示出各部件的匹配情況，從而有效地提升產(chǎn)品的精度。另外，在完成了圖紙之后，還可以利用CAD技術對零件進行模擬，以確定零件的設計有沒有不合理的地方，如果有什么不合理的地方，可以讓設計者進行改進，以確保零件的設計符合設計要求。

4.4 設計周期更短

技術相結(jié)合為廣大的機械繪圖工作者提供了一個良好的平臺，可以將設計者的許多設計思想與想法通過CAD技術得以實現(xiàn)，同時還可以將總體的設計思想和運行紀錄保留下來，從而有效地解決了以往的數(shù)據(jù)丟失、數(shù)據(jù)丟失等問題。此外，CAD技術中的存儲功能也為機器繪圖提供了安全保證，可以使設計者在計算機上發(fā)生錯誤或樣品遺失時，可以快速地恢復。此外，設計者還可以利用CAD技術的密碼技術來保護設計作業(yè)的隱私，避免設計被盜用，保證設計人員的資料安全。

5 CAD與機械繪圖技術結(jié)合應用

5.1 在組合體視圖中應用

通常，在機械視圖中，利用線面解法和形體分析方法，可以科學地分析和掌握直線的投射特性，并掌握基本幾何體的投射特性，并在此基礎上，對實體模型進行對比和分析，使其特定的形態(tài)和相互關系得到系統(tǒng)的整理和總結(jié)。此外，利用CAD技術進行組合體視圖的繪制和顯示，也可以利用CAD技術中的3D實體模型來實現(xiàn)產(chǎn)品的造型設計。具體來說，可以通過不同的組合來構(gòu)建一個基本的幾何體，再根據(jù)一個合適的坐標來顯示三維運動的方向，當各個零件被移動到對應的位置時，就可以利用組合的方法來完成整個零件的繪制。通過以上的描述，我們可以通過CAD技術，快速、準確地繪制出更多、更復雜的結(jié)構(gòu)圖，從而提高繪制的效率。

5.2 在畫法幾何中應用

CAD技術在繪畫幾何領域的具體運用，能夠通過利用坐標的方法，實現(xiàn)對點、線和面的繪制。此外，還可以在視圖選項中設置4個視角，包括主視圖、左視圖、俯視圖和西南軸線視角，并在繪制選項中單擊實體功能，從而建立完整的3D模型。在立體建模中，充分利用了著色線和色面的作用，并相應地選擇了特定的線面。利用以上的運算，詳細地分析了在不同位置的線條與面向投影線的特征，并結(jié)合了關于點、線的抽象知識和具體的立體圖形，從而使其能夠熟練地掌握物體的投影技術。

5.3 在剖視圖中應用

剖面圖一般用于帶有多孔槽的零件，通過切割想象斷面，觀察和分析零件的結(jié)構(gòu)，會發(fā)現(xiàn)在機械制圖中存在大量的虛線，而且形狀也比較復雜。所以，在繪制橫斷面時，往往會產(chǎn)生線的交叉和重疊，從而使繪制者難以對物體的本質(zhì)進行想象。

CAD技術在剖面上的運用，不但可以構(gòu)建出一個科學的零件模型，而且還可以通過CAD的切割功能，對零件進行科學的切割，從而得到零件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和特性。此外，利用CAD技術進行剖面圖的繪制，也可以利用剖面的不同剖面方式，對不同部位的零件進行切割，從而提高對剖面的認識和掌握。通過不同的開孔和立體視圖，可以全面地觀察剖面，并繪制出零件的真實外形。

5.4 在裝配圖中應用

機械制圖工作，不僅要把機械零件的構(gòu)造和零件畫出來，還要把多個零件的裝配工作結(jié)合起來，形成一個整體。這類圖形的繪制難度較大，總體上也較復雜。借助CAD技術，可以對零件的真實狀況進行建模，并根據(jù)零件的裝配工藝設定圖紙，從而使裝配人員可以更直觀地理解零件的相互關系，從而可以利用圖紙和3D模型，將各種零件的組裝方法展示出來，從而為以后的組裝打下堅實的基礎。CAD技術可以有效構(gòu)造出不同的配制工藝，減少操作員組裝的困難，同時也可以對組裝工藝有一個清晰的認識。

5.5 在基本機械形狀中的繪制

在機械繪圖階段，設計者經(jīng)常會用到多邊形、橢圓形等圖形，所以，在一些常見的圖形上，必須要有規(guī)律地排列，這樣一來，在制作機械圖紙的時候，就會變得更加的方便和快捷，從而大大提升了制圖的工作效率。

6 CAD與機械繪圖相結(jié)合的實例

6.1 將組裝圖紙分解為零件圖紙進行技術培訓

在二維平面的訓練中，著重于對零件進行拆繪技能的培訓，繪制出已分離的零件的邊緣輪廓，并依據(jù)原圖上的各個視圖及其投影關系，對被遮蔽的部位進行補繪，并進行工藝檢驗，并按照零件圖的規(guī)定，選取相應的表示方式和規(guī)格。這對于剛學會拆解組裝圖紙的學生來說，是一個很大的挑戰(zhàn)，他們不但要記住零件的結(jié)構(gòu)和外形，而且要熟悉零件的位置圖。

6.2 在二維平面上進行組裝和拆卸的動力學仿真

根據(jù)3D軟件中的組裝和拆卸步驟，將這些零件的二維圖形轉(zhuǎn)換成三維動畫，讓學生掌握三維動畫中的零件和組裝之間的關系。學生在觀看安全閥的立體視圖時，腦中已經(jīng)形成了一個立體的圖像，可以捕捉到二維的圖像，并將其轉(zhuǎn)化為二維的圖像。

7 融合教學中注意的問題

“機械制圖”教學應及時關注新國標，明確繪圖方法的簡單化，注重繪圖方法的準確性。在培養(yǎng)學生繪畫實踐能力的同時，注重實踐性，在繪畫幾何方面，應適度選擇適合的范圍，不要過分追求理論體系的完整，從而失去其實用價值。

CAD課程教學強調(diào)要做好技術項目。認真執(zhí)行機械繪圖的原理，熟悉CAD技術的使用，按照國家標準制定的機械圖紙規(guī)范，一定要注意圖紙和參數(shù)。

8 結(jié)束語

隨著信息技術的飛速發(fā)展，CAD技術已經(jīng)被廣泛地應用于各行各業(yè)，其應用的范圍也在不斷擴大。將CAD技術和機械制圖緊密結(jié)合在一起，既可以使機械制圖的品質(zhì)得到最大化，又可以提高繪圖的精度，從而更好地了解到機械零件的特性，從而為機械工程的順利進行打下堅實的基礎。