機(jī)械設(shè)計(jì)下CAD技術(shù)的運(yùn)用分析

蔣銀紅

（哈爾濱石油學(xué)院機(jī)械系，黑龍江 哈爾濱 150028）

機(jī)械設(shè)計(jì)下CAD技術(shù)的運(yùn)用分析

蔣銀紅

（哈爾濱石油學(xué)院機(jī)械系，黑龍江 哈爾濱 150028）

機(jī)械制造業(yè)在推動(dòng)我國(guó)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展中占據(jù)著重要的地位和作用，為國(guó)計(jì)民生和國(guó)防力量的增強(qiáng)發(fā)揮了重要作用，使得各個(gè)國(guó)家把機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展放到了首要地位。分析如何將CAD技術(shù)更好的運(yùn)用于機(jī)械設(shè)計(jì)，是本文討論的重點(diǎn)。

機(jī)械設(shè)計(jì)；CAD技術(shù)；系統(tǒng)

近年來，在科學(xué)技術(shù)的快速進(jìn)步中，機(jī)械設(shè)計(jì)中CAD技術(shù)也越來越完善，使得過去比較傳統(tǒng)的復(fù)雜計(jì)算方式、手工繪圖等方式得以改變。CAD中文全稱是計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制圖，該技術(shù)是借助計(jì)算機(jī)系統(tǒng)輔助來達(dá)到設(shè)計(jì)的建立、修改、分析或者優(yōu)化的過程，具有標(biāo)準(zhǔn)化、集成化、智能化的優(yōu)點(diǎn)，并且運(yùn)用非常廣泛，在機(jī)械、航空航天、造船、建筑、電子等領(lǐng)域都有運(yùn)用。而且很好地解決了機(jī)械企業(yè)在重復(fù)性設(shè)計(jì)多、信息資源的利用率低等方面的問題，為企業(yè)大大減少了產(chǎn)品的制造工期和生產(chǎn)成本。隨著CAD的不斷優(yōu)化設(shè)計(jì)，繪畫功能也更加完善，并對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的方法更加靈活多變。本文將從當(dāng)前CAD技術(shù)在機(jī)械工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用進(jìn)行分析探討，更好的推動(dòng)我國(guó)機(jī)械制造業(yè)健康有序的發(fā)展建設(shè)。

1 CAD技術(shù)的概述和組成系統(tǒng)

CAD技術(shù)主要以計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)為載體，將設(shè)計(jì)資料傳輸?shù)接?jì)算機(jī)當(dāng)中去，通過相應(yīng)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)的運(yùn)算、自動(dòng)的進(jìn)行程序編制和對(duì)圖形的處理，并達(dá)到優(yōu)化設(shè)計(jì)方案的目的，從而繪制出理想的零件或產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)圖。CAD是將人與計(jì)算機(jī)的最佳特性結(jié)合起來，輔助進(jìn)行產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和分析的一門新興技術(shù)，集合了計(jì)算機(jī)和工程設(shè)計(jì)方法，是一項(xiàng)最新的發(fā)展學(xué)科。人在運(yùn)用CAD技術(shù)繪圖和計(jì)算機(jī)繪圖是不一樣的，計(jì)算機(jī)繪圖只是簡(jiǎn)單的運(yùn)用圖形軟件與硬件繪圖和相關(guān)標(biāo)注的一種以擺脫過去復(fù)雜的手工繪圖為其目標(biāo)的方法與技術(shù)。而CAD技術(shù)繪圖是運(yùn)用自己的經(jīng)驗(yàn)和判斷能力，以人機(jī)交流的方式，來控制整體設(shè)計(jì)的過程，達(dá)到最優(yōu)設(shè)計(jì)結(jié)果。CAD技術(shù)具有機(jī)械產(chǎn)品的特點(diǎn)，使得在機(jī)械制造領(lǐng)域運(yùn)用非常廣泛。

CAD組成系統(tǒng)是由軟件和硬件兩個(gè)系統(tǒng)組成，軟件方面是由CAD軟件以及相關(guān)的輔助模型構(gòu)成，主要有CAPP功能，也就是計(jì)算機(jī)輔助的工業(yè)設(shè)計(jì)功能。二維繪圖功能，也就是利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行智能繪圖。PDM功能，也就是對(duì)產(chǎn)品數(shù)據(jù)的管理功能。目的是確保藝卡、圖紙、技術(shù)資料和加工代碼等方面具有可靠性與安全性。CAD的硬件組成主要有個(gè)人計(jì)算機(jī)、工程工作站和圖形輸入輸出設(shè)備方面。

2 CAD技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

（1）CAD在機(jī)械工程設(shè)計(jì)中二維繪圖的應(yīng)用。CAD技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)中進(jìn)行二維繪圖的應(yīng)用是最為常見的應(yīng)用方式。CAD中二維繪圖軟件的主要功能包括交互式繪圖、填充剖面、圖形編輯、文字、標(biāo)準(zhǔn)尺寸、調(diào)用圖塊、區(qū)分層次和實(shí)現(xiàn)圖形交換等功能。而在二維繪圖中圖形和數(shù)據(jù)是設(shè)計(jì)者進(jìn)行機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)必須要考慮的主要問題。如圖1模座零件圖的繪制。

需要注意的是參數(shù)化的設(shè)計(jì)。同一個(gè)系列或類型的機(jī)械零部件，他們?cè)诮Y(jié)構(gòu)上是非常相近的。唯一不一樣的就是尺寸的大小不同，只需要借助參數(shù)化設(shè)計(jì)方法構(gòu)建圖形程序庫，把圖像調(diào)出，然后對(duì)其尺寸進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，就會(huì)得到一個(gè)不一樣的設(shè)計(jì)圖形。

圖1 模座零件圖

（2）CAD在機(jī)械工程設(shè)計(jì)中三維繪圖的應(yīng)用。CAD技術(shù)在三維設(shè)計(jì)中，其基本思想之一就是實(shí)現(xiàn)參數(shù)化和變量化設(shè)計(jì)，這是過去二維建模體系中無法實(shí)現(xiàn)的參數(shù)化設(shè)計(jì)?，F(xiàn)在CAD技術(shù)擁有一些基本的體系，有邊框模型、外形模型與實(shí)體模型這三種建模方法。CAD通過這些體系完成零件模型的建立。如在CAD的三維實(shí)體建模中，系統(tǒng)提供了立方體、環(huán)狀體、圓柱體、球體、圓錐體、楔形體這6種基本體系。簡(jiǎn)單的零件模型是采取分解成幾個(gè)小塊的不同的基本體，然后把這些零件體以三維實(shí)體造型和布爾運(yùn)算產(chǎn)生一個(gè)零件的模型。對(duì)于稍復(fù)雜的零件模型就需要首先繪制出圖像的二維幾何輪廓，然后通過三維造型得到零件的模型。在機(jī)械設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員充分利用CAD來建模，利用三維空間可以進(jìn)行快捷靈活的操作，來控制、修改零部件、重新設(shè)計(jì)零部件。

（3）實(shí)現(xiàn)機(jī)械產(chǎn)品的協(xié)同設(shè)計(jì)。對(duì)于一個(gè)機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)單位而言，產(chǎn)品的設(shè)計(jì)應(yīng)該是在協(xié)同理念的指導(dǎo)下利用信息技術(shù)手段提高生產(chǎn)力的工作。協(xié)同設(shè)計(jì)系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)件資料的結(jié)構(gòu)化共享，包括工程圖紙、有效軟件、電子規(guī)范、文檔、規(guī)程規(guī)范、信息專題庫、體系文件、ISO表單、動(dòng)態(tài)信息庫等方面。所以對(duì)于一個(gè)機(jī)械企業(yè)，他們?cè)诋a(chǎn)品研發(fā)過程中往往會(huì)集成多學(xué)科的技術(shù)，并收集分析，同時(shí)機(jī)械產(chǎn)品的并行化設(shè)計(jì)又要有設(shè)計(jì)規(guī)范的統(tǒng)一性，才能對(duì)個(gè)體設(shè)計(jì)結(jié)果和理念進(jìn)行共享，確保集體設(shè)計(jì)智慧得到凝聚，使得整體的設(shè)計(jì)能夠在多個(gè)學(xué)科下協(xié)作完成，并使多學(xué)科專業(yè)特長(zhǎng)得到發(fā)揮，達(dá)到研究的產(chǎn)品使用壽命和制造過程的更加優(yōu)化，確保機(jī)械設(shè)計(jì)能夠?qū)崿F(xiàn)功能的集成化，使得機(jī)械產(chǎn)品在設(shè)計(jì)過程里能夠?qū)崿F(xiàn)信息和資源的共享，大大提高設(shè)計(jì)的效率，最終有更加完善的機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)出，并滿足機(jī)械產(chǎn)品成本低、質(zhì)量高的基本設(shè)計(jì)需求。

［1］ 田海忠. CAD技術(shù)在煤礦測(cè)量工作中的應(yīng)用研究［J］. 內(nèi)蒙古煤炭經(jīng)濟(jì)，2014（03）.

［2］ 趙京鶴，張穎，李閃. 《機(jī)械設(shè)計(jì)》教改探討［J］. 黑龍江科技信息，2013（26）.

［3］ 張立榮. 三維CAD技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用［J］. 煤炭技術(shù)，2011（02）.

Application analysis of CAD technology under mechanical design

TH122；TP391.72

1009-797X （2015） 20-0161-02

B DOI：10.13520/j.cnki.rpte.2015.20.054

蔣銀紅（1992-），女，哈爾濱石油學(xué)院機(jī)械系在校學(xué)生，研究方向?yàn)闄C(jī)械設(shè)計(jì)制造。

2015-09-07