探究機械設計過程中CAD技術的應用

【摘 要】隨著科學技術的不斷發(fā)展，CAD技術也得到了快速的發(fā)展與進步，將其引入到機械設計中，很好的解決了機械企業(yè)中重復性設計多、信息資源的利用率低等問題，而且還能縮短產品的開發(fā)周期，對于企業(yè)而言具有巨大的經濟效益。機械設計是機械工程的基礎環(huán)節(jié)之一，它在整個機械生產中起著非常重要的關系。本文主要是對CAD技術在機械設計中的優(yōu)缺點以及應用進行簡要的分析。

【關鍵詞】機械設計；CAD技術；優(yōu)缺點；應用

隨著科學技術的不斷發(fā)展，CAD應用軟件也逐漸被廣泛的應用。在機械設計中，CAD技術很好的解決了重復性設計多、信息資源利用率低等問題。機械設計時機械工程的基礎環(huán)節(jié)之一，它在整個機械產品的生產過程中占有非常重要的位置。CAD即為計算機輔助設計，主要是設計人員利用計算機及其圖形設備進行輔助設計的一種技術。在機械設計中應用CAD技術將機械產品的研發(fā)、設計、分析、制造與技術管理等結合在了一起，不僅提高了工作效率，對于企業(yè)而言也具有巨大的經濟效益。

一、CAD技術在機械設計中的優(yōu)點

在機械產品的生產過程中，機械設計時整個生產過程的重要環(huán)節(jié)之一，而且產品的設計工作對于產品的成本而言也是非常重要的，它決定著產品大約75%的成本。隨著CAD技術的逐漸成熟，目前，在機械設計中基本已采用三維CAD技術，而三維CAD技術在機械設計中的應用主要具有以下幾個優(yōu)點:

①零件設計更加方便。三維CAD應用軟件可以在裝配環(huán)境中進行新零件的設計，也可以應用相鄰零件的位置與形狀來進行新零件的設計。這樣一來，零件設計就更加的方便與快捷，同時還避免了單獨進行零件設計而導致裝配失敗的情況。另外，在資源查找器中的零件回放還能夠將零件的造型過程利用動畫的形式演示出來，讓人對其一目了然。

②使裝配零件更加的直觀。在進行零件的裝配時，由于資源查找器中的裝配路徑查找器將零件之間的裝配關系記錄在了其中，因此，若出現(xiàn)裝配不正確的情況則會進行顯示。除此之外，零件還可以進行隱藏，要是想要看清內部的裝配結構則可以對外部零件進行隱藏。在整個機械裝配模型完成之后可以對其進行運動演示，對一些有特定運動形成要求的機械而言，需要檢驗其形成是否達到了要求，若是不符合要求則要及時的修改，從而避免產品生產后不合格或是報廢的情況出現(xiàn)。

③縮短了機械設計的周期。由于CAD技術逐漸的邁向三維的方向，而在機械設計中采用三維CAD技術，不僅縮短了機械設計的時間，還提高了設計與生產的效率。另外，三維的CAD技術還具有高度的變形能力，通過快速重構能夠得到一種全新的產品。

④提高了機械產品的技術含量與質量。將機械產品與信息技術相結合，使機械產品的設計有了新進展。三維CAD技術中采用了優(yōu)化、有限元受力分析、產品虛擬設計、運動方針等很多先進的設計方法，從而保證了機械產品的質量。

二、機械設計中CAD技術的應用

1.零件與裝配圖的實體生成

1.1零件的實體生成

應用CAD技術進行機械設計，其建模方法包括線框模型、表面模型以及實體模型三種。而很多具有實體建模功能的CAD軟件都具有一些基本的體系，例如立方體、球體、圓柱體、圓錐體、球狀體以及錐形體等。對于一些簡單的元件而言，首先可以對其進行結構分析，從而使其被分解為若干基本體，然后在對已經被分解的基本體進行三維實體造型，最后進行交、并、差等布爾運算即可使零件的三維實體模型得以生成。而對于復雜的零件而言，想要將其分解為若干個基本體是比較困難的，而且在分解后產生的基本體過多對零件的實體建模也是較為困難的。由此可見，在復雜零件的設計中，僅僅采用軟件中自帶的基本體是很難完成三維實體的造型要求的。因此，我們可以先利用二維幾何元素定義零件的截面輪廓，然后就可以在三維實體的造型中通過拉伸、旋轉等操作得到新的“基本體”，同樣，最后對其進行交、并、差等布爾運算即可得到三維實體造型。

1.2裝配圖的實體生成

在完成零件實體構造之后，利用機器運動分析中的資料，在運動的某一位置按照各零件的坐標對其進行裝配，裝配過程可以應用CAD軟件中的三維編輯功能。

2.設計技巧

2.1圖紙的設置

對于設計而言，圖紙是非常重要的，在CAD制圖中也是一樣，其設置的好壞將會直接影響到制圖的質量。因此，CAD制圖中的圖紙設置一般遵循以下原則：

①圖層數越少越好。圖層數過多將會導致設計圖的運行較為緩慢，而且由于文件占用的空間較大，也不利于圖紙的修改。因此，圖紙設置中應按照一定的規(guī)律和順序對其進行分類與排放，從而達到合理利用圖層的目的。

②慎重選擇圖像的顏色。在圖像顏色的選擇方面，若不是最終的效果圖，則不要輕易的應用真彩色與配色系統(tǒng)中的顏色。

2.2比例方面

在利用CAD軟件進行制圖時，所采用的比例最好為1：1，這樣一來，在出現(xiàn)錯誤時才能及時發(fā)現(xiàn)，而且采用比例尺進行標注容易發(fā)現(xiàn)尺寸不合理的地方。標注尺寸在設計中的應用非常方便，其能夠自動進行尺寸數字的測量，若是發(fā)現(xiàn)錯誤就會與規(guī)定數字尺寸相對比，從而使結果一目了然。另外，對調整圖與圖之間的形式、換算等都非常方便，圖紙比例的縮小與放大可以很快的進行。

三、結束語

機械設計在整個機械產品的生產中是非常重要的環(huán)節(jié)之一，CAD技術在其中的應用對確保產品質量，提高設計效率以及經濟效益等都起到而來很大的作用。目前，CAD技術在機械設計中已經得到了廣泛的應用，今后必定會更加的完善。

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