機械工藝設(shè)計中CAD技術(shù)的應(yīng)用

（承德技師學(xué)院教學(xué)機加工廠，河北 承德 067000）

機械工藝設(shè)計中CAD技術(shù)的應(yīng)用

石鳳武

（承德技師學(xué)院教學(xué)機加工廠，河北 承德 067000）

機械工藝設(shè)計中，CAD技術(shù)應(yīng)用普遍，且發(fā)展空間廣闊。機械科研人員要依據(jù)自身工作背景，對CAD技術(shù)進(jìn)行熟練掌握及應(yīng)用，以推進(jìn)我國機械工程設(shè)計。本文主要對CAD技術(shù)進(jìn)行論述，分析其特點，闡述其在機械工藝設(shè)計中的應(yīng)用優(yōu)勢，提出具體應(yīng)用方法，實現(xiàn)機械工藝設(shè)計及生產(chǎn)水平的提升。

機械工藝；設(shè)計；CAD技術(shù)；應(yīng)用

目前機械設(shè)計應(yīng)用日漸普遍，機械設(shè)計繪圖也已經(jīng)由最初的二維向三維轉(zhuǎn)變。施工單位及相關(guān)技術(shù)人員要認(rèn)識到在機械工藝設(shè)計中應(yīng)用CAD技術(shù)的重要性，明確具體實施方法，為機械工藝設(shè)計及發(fā)展提供良好的技術(shù)及工藝依托。

1 CAD技術(shù)概述及特點

1.1 CAD技術(shù)概述

CAD技術(shù)主要經(jīng)計算機輔助設(shè)計。計算機網(wǎng)絡(luò)功能強大，高速運算與圖形處理能力兼?zhèn)?，能夠為設(shè)計工作提供輔助，使相關(guān)項目及產(chǎn)品設(shè)計和分析更加科學(xué)、合理，達(dá)到最佳技術(shù)應(yīng)用及設(shè)計效果。該項技術(shù)極為先進(jìn)，有助于產(chǎn)品質(zhì)量提升，而且能夠?qū)崿F(xiàn)技術(shù)革新，屬機械工藝設(shè)計中的重點內(nèi)容。具體實施方法是將CAD軟件安裝到計算機上，科學(xué)論證及分析設(shè)計工藝及產(chǎn)品，實現(xiàn)仿真優(yōu)化模擬，滿足工藝需求。

1.2 CAD技術(shù)機械工藝設(shè)計特點

科技背景下，CAD系統(tǒng)得到了全面優(yōu)化，其能夠改進(jìn)和提升產(chǎn)品設(shè)計質(zhì)量及速度，使具體實施過程中的技術(shù)含量不斷提高，并對原有機械設(shè)計應(yīng)用方式進(jìn)行改進(jìn)，消除機械工藝設(shè)計中的不足。具體應(yīng)用特點如下。

（1）對各項信息進(jìn)行完整處理。機械工藝設(shè)計問題處理中，CAD系統(tǒng)屬核心技術(shù)。不僅能夠使技術(shù)結(jié)構(gòu)更具模塊化特征，也能夠滿足產(chǎn)品特性。具體而言，即依據(jù)產(chǎn)品設(shè)計要求及過程，對系統(tǒng)進(jìn)行深層次理解，為準(zhǔn)確的信息及產(chǎn)品使用過程具備清晰的認(rèn)識。

（2）優(yōu)化產(chǎn)品及工藝設(shè)計效果。將CAD技術(shù)應(yīng)用到具體設(shè)計工作中，可以三維立體方式，對產(chǎn)品進(jìn)行呈現(xiàn)，從而在展示過程中發(fā)現(xiàn)不足，并予以糾正，有助于產(chǎn)品革新，并實現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量提升。將CAD技術(shù)應(yīng)用到機械工藝設(shè)計中，可對設(shè)計產(chǎn)品進(jìn)行立體化展示，實現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計優(yōu)化。

2 機械工藝設(shè)計中CAD技術(shù)優(yōu)勢

2.1 提升機械設(shè)計工作效率

在機械設(shè)計工藝中，選用CAD技術(shù)，能夠提高生產(chǎn)效率。經(jīng)實際數(shù)據(jù)比對之后，應(yīng)用CAD技術(shù)在機械設(shè)計過程中，實施機械模型構(gòu)建，能夠依據(jù)設(shè)計者需求，仍依照原樣，對無改動部位進(jìn)行有效應(yīng)用。將CAD技術(shù)應(yīng)用到機械設(shè)計中，能夠提升產(chǎn)品設(shè)計質(zhì)量及速度。

2.2 提升產(chǎn)品技術(shù)含量

科技的快速發(fā)展及生活水平的提高，使人們對機械工藝設(shè)計提出了很高的要求。產(chǎn)品性能很大程度上取決于設(shè)計過程中的技術(shù)含量。當(dāng)前，CAD技術(shù)在機械工藝設(shè)計中應(yīng)用越來越廣泛，使設(shè)計過程更具技術(shù)保障。例如，受力分析法和優(yōu)化分析法等，均被應(yīng)用到該過程中。因而，在機械產(chǎn)品設(shè)計中，對該技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化應(yīng)用，有助于機械產(chǎn)品設(shè)計質(zhì)量及效率提升，為各項工藝實施奠定良好的基礎(chǔ)。

2.3 實現(xiàn)機械設(shè)計變量化和數(shù)據(jù)化

機械產(chǎn)品設(shè)計質(zhì)量與變量化和數(shù)據(jù)化實現(xiàn)具有很大關(guān)系。其繪圖畫樣中，應(yīng)用到的工具有筆、圖紙和尺子。倘若出現(xiàn)局部變動，整個設(shè)計圖紙無效，需重新繪圖。因此，最終設(shè)計圖紙往往是通過不斷重復(fù)、修改后得到的，工作量大，效率低。CAD技術(shù)背景下，設(shè)計人員可執(zhí)行相關(guān)產(chǎn)品設(shè)計，僅在計算機中輸入相關(guān)產(chǎn)品信息，計算機會依據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)，對產(chǎn)品基本模型進(jìn)行自動生成。倘若需要對相關(guān)產(chǎn)品進(jìn)行修改，設(shè)計人員僅修改部分?jǐn)?shù)據(jù)即可，以降低工作人員工作強度，提升產(chǎn)品設(shè)計工作效率，使產(chǎn)品模型更具精度及質(zhì)量保障。

2.4 促成CAD/CAM技術(shù)集成

CAD技術(shù)的升級和發(fā)展，使機械制造行業(yè)生產(chǎn)設(shè)備已經(jīng)由普通機床轉(zhuǎn)化為了數(shù)控機床。單個零件設(shè)計生產(chǎn)更具集中化特點。CAD/CAM系統(tǒng)組成模塊極為豐富，包括圖形編輯、三維繪圖、曲線造型、數(shù)控加工、仿真模擬、有限元分析等，其載體為工程數(shù)據(jù)庫，依據(jù)實體造型得出工程數(shù)據(jù)，功能比較多樣化。CAD/CAM系統(tǒng)集成能夠避免工作人員借助該技術(shù)，實施零件設(shè)計，經(jīng)數(shù)控加工后，出現(xiàn)雷同情況。二者的集成，使模型更具數(shù)字化和集成化特征，縮小零件設(shè)計與實際生產(chǎn)應(yīng)用間的差距。

3 機械工藝設(shè)計中CAD技術(shù)的應(yīng)用

3.1 繪圖部分應(yīng)用

繪圖在機械產(chǎn)品生產(chǎn)設(shè)計中極為重要，CAD技術(shù)在該過程中極具適用性，能夠提高機械工程設(shè)計質(zhì)量。應(yīng)用該技術(shù)，使原有繪圖方式發(fā)生了改變，并使繪圖設(shè)計人員各類構(gòu)想和需求等不斷豐富，使設(shè)計內(nèi)容及方法，更具多樣化特征，使繪圖過程更加標(biāo)準(zhǔn)、清晰。近年來，數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用日漸普遍，且發(fā)展速度極快，CAD技術(shù)使傳統(tǒng)繪圖設(shè)計工作更加直觀、清晰、簡單。在機械工藝設(shè)計中，將該技術(shù)應(yīng)用到繪圖過程中，既能夠提高繪圖人員工作效率，也有助于設(shè)計質(zhì)量提升及工藝改進(jìn)。

3.2 建模部分應(yīng)用

機械工程設(shè)計中，CAD技術(shù)主要應(yīng)用范疇是機械建模，其屬于機械工程設(shè)計中的核心內(nèi)容。最常見的三維建模形式有線框模型、表面模型和實體模型三種。實施三維設(shè)計工作時，尤以參數(shù)化和變量化設(shè)計最為關(guān)鍵。但是，以往二維建模系統(tǒng)無法實施參數(shù)化設(shè)計。而CAD技術(shù)基礎(chǔ)體系架構(gòu)極為豐富，以此為基礎(chǔ)，能夠?qū)崿F(xiàn)零件模型構(gòu)建。例如，系統(tǒng)中包含的基本體系類型很多，包括球體、圓柱體、立方體等。部分設(shè)計工藝極簡單的零件，可被分解為多個小塊的基本體，經(jīng)三維實體造型和布爾運算，生成零件模型。部分零件模型較為復(fù)雜，實施難度相對較大。首先，采用正確的方式，對圖像二維幾何輪廓進(jìn)行繪制，借助三維造型，得出零件模型。充分發(fā)揮CAD技術(shù)的建模作用，依據(jù)產(chǎn)品需求，實施模型構(gòu)建，使其與產(chǎn)品尺寸保持一致。CAD建模有助于機械工程設(shè)計人員創(chuàng)造性發(fā)揮，設(shè)計人員可通過三維空間，經(jīng)簡單的操作，對零部件進(jìn)行修改、控制，或重新執(zhí)行設(shè)計工作。當(dāng)零件某一部位發(fā)生更改或變化，其他部分也會因干擾，而發(fā)生改變。因而，以CAD技術(shù)為依托，能夠使零件設(shè)計更加真實、靈活，而且能夠在具體工藝生產(chǎn)中，對其進(jìn)行廣泛應(yīng)用，最大程度降低該過程中的誤差，使零部件設(shè)計更加精準(zhǔn)，設(shè)計周期短，效率極高。

3.3 智能化應(yīng)用

在機械工藝設(shè)計中，應(yīng)用CAD技術(shù)，能夠進(jìn)行工程分析和結(jié)構(gòu)優(yōu)化。將該技術(shù)應(yīng)用到零部件設(shè)計中，操作過程極為簡單，設(shè)計人員僅需要對零部件實施力學(xué)分析，并對其內(nèi)部結(jié)構(gòu)優(yōu)化進(jìn)行考量，便可使零部件符合相關(guān)質(zhì)量要求及標(biāo)準(zhǔn)。CAD技術(shù)使零部件工程分析和結(jié)構(gòu)優(yōu)化效率不斷提升。與此同時，執(zhí)行具體設(shè)計工作時，借助三維立體圖形實施虛擬模型構(gòu)建，有助于對零部件相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行全面分析，從而依據(jù)實際分析結(jié)果，優(yōu)化和調(diào)整產(chǎn)品設(shè)計。該方式在復(fù)雜零部件設(shè)計及深度優(yōu)化工作中極具適用性，能夠提高產(chǎn)品設(shè)計效率，使其更具科學(xué)性和實用性。

4 機械工藝設(shè)計中CAD技術(shù)發(fā)展前景

以計算機輔助技術(shù)為依托，設(shè)計人員可直接實施三維建模，秉承數(shù)據(jù)集合參數(shù)及設(shè)計理念，以在該界面內(nèi)，對機械工藝設(shè)計過程進(jìn)行全面分析和研究，以統(tǒng)一應(yīng)用設(shè)計數(shù)據(jù)，得出更加完善的設(shè)計方案，并予以優(yōu)化。CAD技術(shù)在機械工藝設(shè)計過程中的應(yīng)用基礎(chǔ)是已經(jīng)建立且完全統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫，對整體零部件及設(shè)計進(jìn)行全面探析，基于長遠(yuǎn)目標(biāo)，實施工作觀察，CAD技術(shù)必將對其他繪圖軟件進(jìn)行替代。

近年來，CAD技術(shù)得到了相應(yīng)的改進(jìn)，能夠經(jīng)各項技術(shù)手段，對設(shè)計內(nèi)容進(jìn)行全面評估，借助動態(tài)材料，對最終組織結(jié)構(gòu)具備清晰的認(rèn)識，實現(xiàn)機械生產(chǎn)水平的提升。同時，設(shè)計過程也更具專業(yè)性，有助于實現(xiàn)整體化管理。CAD技術(shù)應(yīng)用過程中，會耗費大量設(shè)計時間，也需要對機械生產(chǎn)質(zhì)量及效率進(jìn)行兼顧。增加設(shè)計次數(shù)，實施信息采集，達(dá)到最佳設(shè)計效果。CAD技術(shù)經(jīng)改進(jìn)后，實施新型產(chǎn)品設(shè)計及功能優(yōu)化，在最短時間內(nèi)，對相關(guān)機械內(nèi)容進(jìn)行構(gòu)建，凸顯該技術(shù)優(yōu)勢。

5 結(jié)語

綜上所述，CAD技術(shù)在我國機械工藝設(shè)計中極具應(yīng)用前景。依據(jù)實際工藝背景，對該技術(shù)進(jìn)行科學(xué)應(yīng)用，能夠?qū)C械工藝設(shè)計中的不良因素消除，使其質(zhì)量與效率兼?zhèn)?。同時，該技術(shù)也有助于整體設(shè)計工作的發(fā)展及創(chuàng)新。設(shè)計人員要依據(jù)實際工作要求，對該技術(shù)進(jìn)行科學(xué)應(yīng)用，并加以拓展，使其貫穿于機械工程設(shè)計的各個環(huán)節(jié)，提高機械工程設(shè)計質(zhì)量，實現(xiàn)設(shè)計過程優(yōu)化，使其朝向智能化、精細(xì)化方向發(fā)展，全面提升機械工藝設(shè)計水平。

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