基于CAD在機(jī)械設(shè)計(jì)中應(yīng)用的探討

【摘 要】近些年來，隨著科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展，CAD技術(shù)被廣泛應(yīng)用于機(jī)械設(shè)計(jì)中。同時(shí)，隨著計(jì)算機(jī)信息技術(shù)迅猛發(fā)展，推動(dòng)了CAD技術(shù)迅猛發(fā)展，在機(jī)械設(shè)計(jì)中，CAD繪圖能力極為強(qiáng)大，特別是CAD軟件版本日益更新，繪圖方式呈多樣化、靈敏性特點(diǎn)，與設(shè)計(jì)人員要求相符。本文主要分析CAD技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】CAD；機(jī)械設(shè)計(jì)；應(yīng)用

機(jī)械設(shè)計(jì)，是按照用戶定制需求，開展機(jī)械產(chǎn)品形狀和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，其主要目的是達(dá)到材料、性能、加工等條件下，設(shè)計(jì)出效率、性能、成本最優(yōu)化的產(chǎn)品。可以說，機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)優(yōu)劣，對產(chǎn)品質(zhì)量具有直接影響，關(guān)乎產(chǎn)品使用要求和維護(hù)簡易性。在機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段，既已決定了75%的成本。所以，機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)是企業(yè)降低技術(shù)成本的重要環(huán)節(jié)，機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)包含了運(yùn)動(dòng)方式、潤滑材料和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等工作，若單純依靠傳統(tǒng)設(shè)計(jì)知識，根據(jù)設(shè)計(jì)者經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)，已無法滿足現(xiàn)代化產(chǎn)品需求。隨著科學(xué)技術(shù)迅猛發(fā)展，計(jì)算機(jī)技術(shù)被廣泛應(yīng)用于機(jī)械設(shè)計(jì)領(lǐng)域。通過計(jì)算機(jī)CAD技術(shù)，開展機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)，可明確結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和產(chǎn)品方案，降低設(shè)計(jì)人員勞動(dòng)量，提升設(shè)計(jì)效率，降低機(jī)械設(shè)計(jì)成本。

1.CAD技術(shù)概況

首先，CAD技術(shù)構(gòu)成。CAD系統(tǒng)是由軟件、硬件構(gòu)成，以硬件系統(tǒng)為基礎(chǔ)，軟件系統(tǒng)是其關(guān)鍵所在，決定了系統(tǒng)功能，以計(jì)算機(jī)圖形處理、程序預(yù)算能力為基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)人員運(yùn)用CAD技術(shù)，使產(chǎn)品達(dá)到預(yù)期設(shè)計(jì)效果，屬于科技創(chuàng)新技術(shù)。隨著產(chǎn)品日益更新?lián)Q代，使產(chǎn)品更具競爭力、活力。對產(chǎn)品不斷研究，作出必要?jiǎng)?chuàng)新之后，進(jìn)而推動(dòng)產(chǎn)品發(fā)展，促使產(chǎn)品推向各個(gè)領(lǐng)域?，F(xiàn)階段，CAD技術(shù)被廣泛應(yīng)用各個(gè)領(lǐng)域，且CAD技術(shù)研究從未停止，創(chuàng)新從未間斷。近些年來，隨著CAD圖形處理、計(jì)算機(jī)功能迅猛發(fā)展，已形成了智能化CAD系統(tǒng)，隨著昌平不斷革新，CAD系統(tǒng)通過特定邏輯技術(shù)、符號技術(shù)，可模擬某一領(lǐng)域設(shè)計(jì)過程，解決單一領(lǐng)域制定問題，將各類技術(shù)和CAD技術(shù)結(jié)合運(yùn)用，以計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)，開展數(shù)據(jù)模擬、試驗(yàn)和模擬，制定方案決策，進(jìn)而提升設(shè)計(jì)效率。

其次，CAD三維技術(shù)。三維技術(shù)是按照人腦三維模型，直接形成設(shè)計(jì)系統(tǒng)，具備獨(dú)特設(shè)計(jì)能力，具備廣泛性、普遍性和簡潔性特點(diǎn)，可有效提升機(jī)械設(shè)計(jì)能力和設(shè)計(jì)效率，加快機(jī)械設(shè)計(jì)速度，進(jìn)而體現(xiàn)設(shè)計(jì)者構(gòu)想。在三維模型中，對整個(gè)設(shè)計(jì)過程進(jìn)行分析，進(jìn)而促使設(shè)計(jì)方案理想化。隨著科學(xué)技術(shù)日益發(fā)展，機(jī)械行業(yè)逐漸發(fā)展。目前，我國機(jī)械行業(yè)由傳統(tǒng)制造業(yè)，逐漸轉(zhuǎn)向?yàn)閯?chuàng)新型行業(yè)。利用平面設(shè)計(jì)技術(shù)，無法滿足設(shè)計(jì)者需求。因此，三維技術(shù)是機(jī)械設(shè)計(jì)的發(fā)展方向。

第三，機(jī)械設(shè)計(jì)中CAD技術(shù)優(yōu)勢。對于機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)而言，運(yùn)用CAD技術(shù)，代替了重復(fù)性動(dòng)作和繁瑣性動(dòng)作，進(jìn)而體現(xiàn)產(chǎn)品性能和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)。通過CAD技術(shù)，可同步設(shè)計(jì)產(chǎn)品外形、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，有利于改善產(chǎn)品。利用CAD輔助設(shè)計(jì)功能，在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面，可實(shí)施靜態(tài)、動(dòng)態(tài)分析，可廣泛應(yīng)用于重復(fù)計(jì)算和復(fù)雜體積設(shè)計(jì)。

2.機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)中CAD技術(shù)的運(yùn)用

機(jī)械設(shè)計(jì)屬于機(jī)械工程的重要部分，是產(chǎn)品設(shè)計(jì)、機(jī)械生產(chǎn)的首要環(huán)節(jié)。機(jī)械設(shè)計(jì)決定了產(chǎn)品成本和產(chǎn)品性能。按照用戶的產(chǎn)品需求，明確機(jī)械形狀尺寸，選擇零件材料，確定工作原理和工作結(jié)構(gòu)等。而產(chǎn)品作為產(chǎn)品制造依據(jù)，是產(chǎn)品維修和維護(hù)的關(guān)鍵因素。開展機(jī)械設(shè)計(jì)，是達(dá)到各類約束標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)出最佳機(jī)械產(chǎn)品。設(shè)計(jì)目標(biāo)主要包含傳遞效率、可靠性、重量和成本因素。為滿足這些目標(biāo)，傳統(tǒng)設(shè)計(jì)者是按照已有經(jīng)驗(yàn)選取，主觀性較強(qiáng)，產(chǎn)品設(shè)計(jì)無法適應(yīng)現(xiàn)代機(jī)械產(chǎn)品需求。所以，CAD技術(shù)催生，運(yùn)用CAD技術(shù)中的實(shí)體生成、集成制造、多維繪圖等功能，提升機(jī)械產(chǎn)品質(zhì)量，促進(jìn)機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)最優(yōu)化。

首先，實(shí)體生成。在機(jī)械設(shè)計(jì)中，利用CAD技術(shù)三維建模之后，可通過實(shí)體、線框和表明模型完成，許多CAD軟件具備實(shí)體建模功能，通常具備六種基本體系，即環(huán)狀體系、圓柱體系、立方體系、楔形體系、即球體系和圓錐體系。為建立三維實(shí)體模型，需進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，分解多個(gè)簡單零件，形成多個(gè)基本體，然而對每個(gè)基本體進(jìn)行造型，然后交、并和差布爾運(yùn)算之后，即可形成零件三維模型。然而有時(shí)因分解基本體較多，難以建立實(shí)體。所以，單一基本體系，無法滿足機(jī)械零件的實(shí)體要求，可通過繪制零件平面圖形，拉升圖形、旋轉(zhuǎn)圖形后，即可獲得新型基本體，然而實(shí)施交、并和差布爾運(yùn)算之后，可獲得實(shí)體造型。接著按照機(jī)械工作參數(shù)研究，在某一運(yùn)動(dòng)位置，確定坐標(biāo)裝配，通過CAD系統(tǒng)編輯功能，即可獲得實(shí)體造型。

其次，集成制造。隨著科學(xué)技術(shù)迅猛發(fā)展，促進(jìn)了生產(chǎn)制造技術(shù)發(fā)展，由單一普通機(jī)床技術(shù)，發(fā)展為數(shù)控機(jī)床技術(shù)。有人工制圖技術(shù)，發(fā)展為CAD制圖技術(shù)，制造業(yè)朝著數(shù)字化、計(jì)算機(jī)化方向發(fā)展。在制造業(yè)中，激光成型技術(shù)、CAD技術(shù)的廣泛運(yùn)用，通過多個(gè)功能模型，即可建立完整CAD系統(tǒng)，而這些模塊包含曲面造型、數(shù)控加工、仿真編輯、三維繪圖等模型。許多工程數(shù)據(jù)均從實(shí)體造型所得，工程數(shù)據(jù)庫作為模塊應(yīng)用基礎(chǔ)，可建立統(tǒng)合管理方式。

第三，多維繪圖。對于機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)，圖形設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)處理工作量極大。在傳統(tǒng)工程圖設(shè)計(jì)中，通過二維圖形進(jìn)行處理。對于工程平面設(shè)計(jì)，需選擇適合繪圖軟件設(shè)計(jì)。現(xiàn)階段，大多數(shù)設(shè)計(jì)均采用交互式制圖。選擇這種方式，通常可實(shí)現(xiàn)多種圖形繪制、編輯，具備分層實(shí)現(xiàn)、圖塊調(diào)用和剖面填充等多種功能，想要實(shí)現(xiàn)CAD繪圖功能，需依靠繪圖軟件實(shí)現(xiàn)，要求圖庫簡潔、操作簡便。

第四，CAD機(jī)械設(shè)計(jì)趨勢。目前，在繪圖分析和數(shù)據(jù)計(jì)算方面，CAD系統(tǒng)存在一定缺陷，在符號信息表現(xiàn)、結(jié)構(gòu)布置構(gòu)思也較差。然而，隨著CAD技術(shù)迅猛發(fā)展，智能化、現(xiàn)代化技術(shù)日益成熟，這些缺陷和問題均會得到解決。同時(shí)，智能時(shí)代正在到來，為實(shí)現(xiàn)智能化設(shè)計(jì)設(shè)想，必須進(jìn)一步研究CAD技術(shù)，特別是CAD重點(diǎn)技術(shù)研究，進(jìn)而不斷提產(chǎn)產(chǎn)品性能，轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)設(shè)計(jì)理念，促使CAD技術(shù)朝著快速、科學(xué)方向發(fā)展。

3.結(jié)束語

對于無圖樣生產(chǎn)，通過三維CAD即可解決。使用CAD技術(shù)，可擺脫傳統(tǒng)設(shè)計(jì)模式，運(yùn)用新設(shè)計(jì)方法，樹立現(xiàn)代化設(shè)計(jì)觀念。隨著CAD技術(shù)在各領(lǐng)域的不斷深入，機(jī)械設(shè)計(jì)要求也隨之提高，促進(jìn)了CAD技術(shù)不斷發(fā)展，提升了機(jī)械制造生產(chǎn)率，進(jìn)而推動(dòng)制造業(yè)朝著可持續(xù)性、繁榮性方向邁進(jìn)。

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