CAD在機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用分析

尤士諄

（重慶工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，重慶 404100）

CAD技術(shù)是現(xiàn)代科技發(fā)展的產(chǎn)物，自誕生以來(lái)以其優(yōu)越的繪圖和圖形處理功能得到了廣泛贊譽(yù)，并被廣泛的應(yīng)用與諸多領(lǐng)域，如汽車、飛機(jī)、造船、建筑、服裝等等行業(yè)都會(huì)使用CAD進(jìn)行設(shè)計(jì)工作，但是應(yīng)用效率最高的還是機(jī)械設(shè)計(jì)領(lǐng)域。目前較為先進(jìn)的設(shè)計(jì)軟件是Auto CAD計(jì)算機(jī)輔助軟件技術(shù)，其具有很強(qiáng)的繪圖功能，操作更為便捷、靈活，對(duì)于設(shè)計(jì)人員來(lái)講它是一個(gè)非常好的幫手，能夠大大提高設(shè)計(jì)工作效率。

1 CAD技術(shù)的發(fā)展概況

CAD技術(shù)是一款以現(xiàn)代計(jì)算機(jī)圖形處理功能為基礎(chǔ)的繪圖工具，工程設(shè)計(jì)人員可以利用這項(xiàng)技術(shù)對(duì)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)進(jìn)行分析調(diào)整，直至達(dá)到理想的效果。這項(xiàng)技術(shù)自研發(fā)以來(lái)經(jīng)過(guò)了不斷的改進(jìn)，目前已經(jīng)將現(xiàn)代計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)、集成制造技術(shù)以及數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)等多項(xiàng)功能集于一身，為各類企業(yè)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)工作提供了很大便利?，F(xiàn)在的CAD技術(shù)已經(jīng)由簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)計(jì)算和圖形編輯功能，逐步發(fā)展成為人工智能技術(shù)（ICAD）。在新世紀(jì)里，ICAD技術(shù)將會(huì)朝著功能多元化的方向發(fā)展，順應(yīng)市場(chǎng)需求，為中小企業(yè)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)提供提供技術(shù)支持。通過(guò)ICAD技術(shù)可以在某一領(lǐng)域內(nèi)，模仿專家的設(shè)計(jì)過(guò)程，應(yīng)用符號(hào)推理技術(shù)就某一單一領(lǐng)域的問(wèn)題進(jìn)行解決。將人工智能處理技術(shù)和電子繪圖技術(shù)充分結(jié)合，讓計(jì)算機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)方案的制定，借助科技手段提高設(shè)計(jì)工作效率。

隨著三維動(dòng)畫(huà)技術(shù)進(jìn)入到CAD設(shè)計(jì)系統(tǒng)中，人們實(shí)現(xiàn)了將大腦中的設(shè)計(jì)思路，在計(jì)算機(jī)中通過(guò)三維模型的設(shè)計(jì)手段演示出來(lái)，方便設(shè)計(jì)人員在三維模型的立體影像中對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行修改，并將模型中的各項(xiàng)數(shù)據(jù)做好統(tǒng)一。這樣就可以對(duì)設(shè)計(jì)思路進(jìn)行完善，使設(shè)計(jì)的作品更優(yōu)秀。在進(jìn)行三維CAD設(shè)計(jì)工作中，應(yīng)該建立整個(gè)設(shè)計(jì)方案的數(shù)據(jù)庫(kù)，在此基礎(chǔ)上，對(duì)整個(gè)設(shè)計(jì)進(jìn)行分析會(huì)更為準(zhǔn)確。隨著現(xiàn)代計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)的發(fā)展，CAD三維技術(shù)正朝著開(kāi)放式、智能化、標(biāo)準(zhǔn)化的方向邁進(jìn)，對(duì)于國(guó)內(nèi)CAD技術(shù)設(shè)計(jì)的發(fā)展具有重要意義。

將CAD技術(shù)應(yīng)用于機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)方案中，可以對(duì)產(chǎn)品的性能和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化，設(shè)計(jì)人員可以運(yùn)用計(jì)算機(jī)，對(duì)產(chǎn)品的外形設(shè)計(jì)和性能設(shè)計(jì)中涉及的零部件的工作狀態(tài)及外形結(jié)構(gòu)進(jìn)行修改，從而使機(jī)械產(chǎn)品從內(nèi)部結(jié)構(gòu)到外形的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)理想化。

2 CAD技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)工作中的具體應(yīng)用

（1）實(shí)體應(yīng)用。運(yùn)用CAD技術(shù)進(jìn)行三維建模的形式包括三種，分別為線框模型；實(shí)體模型；表面模型。CAD軟件中很多能夠?qū)嶓w建模，并提供相應(yīng)的基本體系。比如使用AutoCAD軟件進(jìn)行三維實(shí)體建模過(guò)程中，系統(tǒng)能夠提供包括立方體、球體、圓柱體、楔形體在內(nèi)的多種體系。某些簡(jiǎn)單的零件，可以運(yùn)用結(jié)構(gòu)分析法對(duì)零件進(jìn)行基本體的分解，再運(yùn)用三維技術(shù)進(jìn)行實(shí)體造型，并通過(guò)對(duì)基本體交、并、差的計(jì)算，由此能夠繪制出零件的三維實(shí)體模型。但是對(duì)于某些結(jié)構(gòu)復(fù)雜的零部件往往很難進(jìn)行基本體的分解，即使分解完成也會(huì)出現(xiàn)因基本體太多而無(wú)法成型的問(wèn)題。所以應(yīng)該在二維幾何圖形中對(duì)零件的截面輪廓做好定義，之后在運(yùn)用三維實(shí)體造型技術(shù)，將零件進(jìn)行拉伸、旋轉(zhuǎn)處理，得到更為直觀的基本體模型，然后再通過(guò)交、并、差等計(jì)算出零件的三維實(shí)體造型。設(shè)計(jì)人員需要認(rèn)真統(tǒng)計(jì)機(jī)械運(yùn)動(dòng)的數(shù)據(jù)，計(jì)算出各個(gè)零件的運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)，利用CAD技術(shù)中的三維編輯處理技術(shù)按照既定的坐標(biāo)進(jìn)行零件的“組裝”。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，機(jī)械制造的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)技術(shù)也不斷的向前邁進(jìn)，數(shù)控機(jī)床和CAD技術(shù)應(yīng)用面越發(fā)廣泛，機(jī)械制造行業(yè)正在向著數(shù)字化與電子化的方向發(fā)展。機(jī)械模具的CAD技術(shù)和激光快速成型技術(shù)已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用于機(jī)械設(shè)計(jì)制造行業(yè)。

（2）多維繪圖技術(shù)的應(yīng)用。在機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)的信息處理過(guò)程中，重點(diǎn)要關(guān)注圖形與數(shù)據(jù)兩個(gè)部分。具體的設(shè)計(jì)工作中，繪圖的工作量比大約占整體工作的60%以上，從二維角度進(jìn)行信息處理就是繪制設(shè)計(jì)平面圖。就目前的CAD應(yīng)用情況看，可用的繪圖軟件比較多，基本都可以完成圖形繪制和編輯工作，并配有標(biāo)準(zhǔn)的文字、規(guī)范的尺寸、鮮明的層次性，能夠完成圖形的交換。但是要想真正體現(xiàn)出CAD技術(shù)的優(yōu)越性，還應(yīng)該在二維繪圖軟件功能的基礎(chǔ)上，應(yīng)用具備宏命令功能的參數(shù)設(shè)計(jì)系統(tǒng)，組建服務(wù)于圖形設(shè)計(jì)的符號(hào)數(shù)據(jù)庫(kù)，這樣設(shè)計(jì)人員就可以免去復(fù)雜的計(jì)算機(jī)操作，根據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)菜單從事圖形繪制工作。

（3）CAD技術(shù)在未來(lái)機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用展望。CAD技術(shù)的應(yīng)用功能大致是計(jì)算、分析與繪圖，但是就機(jī)械設(shè)計(jì)而言，單單是這些功能還不夠，對(duì)于設(shè)計(jì)中方案的構(gòu)想、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)布局、參數(shù)的推理等等都需要現(xiàn)代技術(shù)的輔助作用。近些年以來(lái)，CAD技術(shù)在這些方面也有了一定的進(jìn)步，開(kāi)發(fā)出一部分應(yīng)用與機(jī)械零件制作的設(shè)計(jì)軟件和故障檢驗(yàn)系統(tǒng)。在未來(lái)的發(fā)展中，CAD技術(shù)的發(fā)展將會(huì)隨著市場(chǎng)需要而不斷前進(jìn)，促進(jìn)機(jī)械設(shè)計(jì)制造的不斷進(jìn)步，提升產(chǎn)品更新?lián)Q代的頻率，為提高機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)水平和質(zhì)量發(fā)揮更大的效用。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，CAD技術(shù)是機(jī)械設(shè)計(jì)業(yè)重要的輔助工具，從機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)體、多維繪圖等方面看，這項(xiàng)技術(shù)具有很好的實(shí)際意義，其計(jì)算、分析、多維繪圖等功能使機(jī)械設(shè)計(jì)工作更為便捷，未來(lái)機(jī)械設(shè)計(jì)中應(yīng)用CAD技術(shù)會(huì)更加廣泛，同時(shí)設(shè)計(jì)人員也應(yīng)不斷更新觀念，拓展視野，不斷完善CAD的技術(shù)功能，使其為以后設(shè)計(jì)工作提供更好的服務(wù)。

[1]張夕琴.CAD/CAE技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].裝備制造技術(shù)，2007，(12)

[2]陳曉紅.基于CAD在機(jī)械設(shè)計(jì)中應(yīng)用的探索性研究[J].制造業(yè)自動(dòng)化，2011，33(4).