CAD對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)制造的影響

馮駿

（南寧八菱科技股份有限公司 廣西南寧 530003）

CAD對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)制造的影響

馮駿

（南寧八菱科技股份有限公司 廣西南寧 530003）

CAD是計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)不斷發(fā)展的產(chǎn)物，將其應(yīng)用在機(jī)械設(shè)計(jì)中有著重要意義。通過利用CAD技術(shù)，不僅能夠科學(xué)地減輕工作人員工作任務(wù)，更可以提升機(jī)械設(shè)計(jì)的整體質(zhì)量與效率。在實(shí)際運(yùn)用過程中，機(jī)械設(shè)計(jì)企業(yè)與工作人員應(yīng)結(jié)合時(shí)代發(fā)展的要求，不斷創(chuàng)新CAD技術(shù)和系統(tǒng)，從而充分發(fā)揮CAD的作用。本文以CAD技術(shù)概念為基礎(chǔ)，簡(jiǎn)要分析其發(fā)展歷程，重點(diǎn)探討CAD技術(shù)對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)制造的影響。

CAD技術(shù)；機(jī)械設(shè)計(jì)；多維繪圖；設(shè)計(jì)理念

前言

機(jī)械設(shè)計(jì)以機(jī)械工作原理為基礎(chǔ)，根據(jù)具體的使用要求，構(gòu)思對(duì)應(yīng)的機(jī)械運(yùn)動(dòng)方式、結(jié)構(gòu)、形狀尺寸等，是進(jìn)行機(jī)械生產(chǎn)的關(guān)鍵步驟，將CAD技術(shù)科學(xué)的融入機(jī)械設(shè)計(jì)，在提升設(shè)計(jì)整體水平的同時(shí)，為企業(yè)獲取更大的經(jīng)濟(jì)效益。CAD是現(xiàn)代化計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件，能實(shí)時(shí)為技術(shù)設(shè)計(jì)人員解決機(jī)械問題，且操作程序較為簡(jiǎn)單，具備設(shè)計(jì)、修改圖形等多種功能，企業(yè)應(yīng)加大對(duì)CAD的重視程度，結(jié)合企業(yè)規(guī)模，推出更符合當(dāng)前時(shí)代需求的機(jī)械設(shè)計(jì)。

1 CAD技術(shù)與機(jī)械設(shè)計(jì)概況

機(jī)械設(shè)計(jì)主要是指有關(guān)機(jī)械產(chǎn)品的制作、生產(chǎn)、工作領(lǐng)域，在當(dāng)前的經(jīng)濟(jì)建設(shè)中占據(jù)著重要地位。而CAD（Computer Aided Design）主要是指計(jì)算機(jī)的輔助設(shè)計(jì)，即設(shè)計(jì)人員通過利用圖形設(shè)備或者計(jì)算機(jī)軟件而進(jìn)行的設(shè)計(jì)過程。在機(jī)械設(shè)計(jì)過程中，一般都會(huì)需要借助計(jì)算機(jī)計(jì)算、整理、對(duì)比不同的方案，從而選擇出最優(yōu)方案，而CAD技術(shù)能夠存儲(chǔ)不同類型的設(shè)計(jì)信息，并可被快速檢索，將其應(yīng)用在機(jī)械設(shè)計(jì)中，能有效提升設(shè)計(jì)的工作效率。

1.1 CAD系統(tǒng)具體組成模塊

CAD系統(tǒng)的核心部分是軟件模塊，CAD本身具備的功能大多取決于軟件系統(tǒng)的先進(jìn)性，但系統(tǒng)運(yùn)行的順暢性則由硬件系統(tǒng)影響，具體的模塊如表1所示。

表1

從表1可知，CAD系統(tǒng)由硬件和軟件兩個(gè)部分組成，在實(shí)際應(yīng)用過程中，應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)需求，而選擇恰當(dāng)?shù)哪K，科學(xué)地提升整體設(shè)計(jì)效率和質(zhì)量。

1.2 CAD的發(fā)展歷程

CAD技術(shù)在我國發(fā)展歷程較短，但發(fā)展速度很快，且在機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用范圍較廣，不管是硬件系統(tǒng)還是軟件系統(tǒng)，都發(fā)展到了一定的高度，軟件系統(tǒng)主要包括CADDS、ProE、Solid-Works、IDEAS等，部分軟件還有CAM等功能，從總的前進(jìn)趨勢(shì)來看，CAD逐步出現(xiàn)了智能化、集成化、信息化和自動(dòng)化的特點(diǎn)，但與發(fā)達(dá)國家相比，仍存在較大差距，相關(guān)企業(yè)和設(shè)計(jì)人員應(yīng)加大對(duì)CAD的研究力度，擴(kuò)大CAD的應(yīng)用范圍。

2 CAD在機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用方式

CAD在機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用主要包括多維空間繪圖方式和實(shí)體應(yīng)用方式，從其應(yīng)用現(xiàn)狀的角度分析，當(dāng)CAD才出現(xiàn)時(shí)，受到計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)等因素的限制，CAD只能夠繪制出最簡(jiǎn)單的二維空間圖形，但當(dāng)前三維CAD技術(shù)的影響越來越廣，且零部件結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)也逐步優(yōu)化。

2.1 多維空間繪圖

機(jī)械設(shè)計(jì)產(chǎn)品所需要處理的信息包括圖形與數(shù)據(jù)兩個(gè)方面，其中圖形的工作任務(wù)較重，根據(jù)相關(guān)資料記載，已經(jīng)占到總工作任務(wù)的70%以上。從二維空間圖形的層次分析，在開始制圖時(shí)，應(yīng)選擇好繪圖軟件，應(yīng)用得較多的繪圖軟件有工作站、微機(jī)型，如交互型繪圖，不僅能夠根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)要求繪制出多種多樣的圖形，更可以在系統(tǒng)中直接編輯，從而充分發(fā)揮CAD作用。

2.2 實(shí)體應(yīng)用方式

CAD在機(jī)械設(shè)計(jì)中的實(shí)體應(yīng)用方式，主要體現(xiàn)在建模方面，包括線框、實(shí)體、表面等模型，具體的內(nèi)容如表2所示。

表2

基于Auto CAD實(shí)體造型的角度分析，其基本的實(shí)體包括球體、楔形體、立方體、圓錐體等，對(duì)于系統(tǒng)中簡(jiǎn)單的零部件，可以通過分析圖形具體的結(jié)構(gòu)，再分成以上的基本體，重新塑造三維空間實(shí)體，最后進(jìn)行并集、交集、差等方面的運(yùn)算，使得CAD技術(shù)解決機(jī)械設(shè)計(jì)中的問題。

3 CAD應(yīng)用在機(jī)械設(shè)計(jì)中的影響

將CAD應(yīng)用在機(jī)械設(shè)計(jì)中，不僅能夠幫助設(shè)計(jì)人員有效縮短工作周期，更能提升其整體質(zhì)量，其具體的影響表現(xiàn)在以下幾方面：

3.1 節(jié)約機(jī)械設(shè)計(jì)整體時(shí)間

機(jī)械設(shè)計(jì)出的產(chǎn)品具備相似性、批量性和對(duì)稱性，且產(chǎn)品被投入使用后，更應(yīng)有較強(qiáng)的靈活性與復(fù)制性，因此利用CAD進(jìn)行對(duì)應(yīng)的機(jī)械設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)于內(nèi)部相似的零部件設(shè)計(jì)，只需改變其中某些參數(shù)即可。如借助相鄰零部件之間的位置數(shù)據(jù)或者性狀，再加入適當(dāng)?shù)母倪M(jìn)，形成全新的機(jī)械產(chǎn)品或零部件，從而節(jié)約整個(gè)機(jī)械設(shè)計(jì)的整體時(shí)間。需要注意的是，利用迅速重新構(gòu)建的方法，還可有效節(jié)省設(shè)計(jì)計(jì)劃時(shí)間，大約能夠縮短2/3，即CAD中所特有的高度變形功能，通過這一功能，可在極短時(shí)間內(nèi)設(shè)計(jì)出產(chǎn)品，科學(xué)地縮短產(chǎn)品從設(shè)計(jì)到生產(chǎn)周期。就當(dāng)前激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)而言，機(jī)械產(chǎn)品較快地投入生產(chǎn)，就在某種程度上意味著擴(kuò)大企業(yè)市場(chǎng)影響力，促進(jìn)企業(yè)實(shí)現(xiàn)持續(xù)發(fā)展。

3.2 簡(jiǎn)化機(jī)械裝配零件程序

在CAD技術(shù)中，內(nèi)部資源存儲(chǔ)器與查找設(shè)備中的組成零部件——裝配路徑查找器，可記錄下零件的裝配程序，實(shí)際的裝配過程中，如果出現(xiàn)裝配程序錯(cuò)誤或零部件位置不正確時(shí)，可借助查找器，全面檢查機(jī)械產(chǎn)品，進(jìn)而及時(shí)發(fā)現(xiàn)安裝過程的錯(cuò)誤，并采取針對(duì)性措施，確保產(chǎn)品的合理性。同時(shí)，CAD還具備隱藏零部件功能，為方便工作人員檢查裝配具體結(jié)構(gòu)，能夠通過該功能，選擇性隱藏外部零件，簡(jiǎn)化機(jī)械裝配零件程序。

3.3 直觀靈活地修改零件

完成設(shè)計(jì)產(chǎn)品后，可借助資源查找器，查看產(chǎn)品的所有零部件環(huán)境，包括指令等部分，指令與設(shè)計(jì)產(chǎn)品的零部件結(jié)構(gòu)有著極大影響，當(dāng)改變指令中特定參數(shù)時(shí)，即可改變零件的具體設(shè)計(jì)，操作方式比較簡(jiǎn)單方便。需要注意的是，修改緩解不僅可應(yīng)用在零件環(huán)境，也能夠應(yīng)用在裝配環(huán)境，靈活性較強(qiáng)。

3.4 提升設(shè)計(jì)整體水平與質(zhì)量

機(jī)械設(shè)計(jì)不斷朝著智能化的方向發(fā)展，而CAD技術(shù)能夠很好地滿足機(jī)械產(chǎn)品需求。設(shè)計(jì)機(jī)械產(chǎn)品的過程中應(yīng)用CAD技術(shù)，能夠優(yōu)化設(shè)計(jì)方式，提升設(shè)計(jì)的整體技術(shù)含量。同時(shí)，在生產(chǎn)機(jī)械產(chǎn)品的過程中，可通過CIMS技術(shù)生產(chǎn)產(chǎn)品，統(tǒng)籌信息技術(shù)與機(jī)械設(shè)計(jì)產(chǎn)品之間的關(guān)系，進(jìn)而保障產(chǎn)品整體質(zhì)量。

3.5 融入現(xiàn)代化設(shè)計(jì)理念

CAD技術(shù)給機(jī)械設(shè)計(jì)帶來了重大發(fā)展機(jī)遇，有著較大地發(fā)展?jié)摿?，CAD以計(jì)算機(jī)等先進(jìn)技術(shù)為基礎(chǔ)，但需要注意的是，當(dāng)前我國在CAD方面的人才仍然較少，但CAD整個(gè)系統(tǒng)比較復(fù)雜，因此設(shè)計(jì)出的機(jī)械產(chǎn)品往往仍有一定的缺陷，基于此，為進(jìn)一步應(yīng)用CAD技術(shù)，相關(guān)設(shè)計(jì)人員必須加強(qiáng)自身修養(yǎng)，不斷學(xué)習(xí)CAD相關(guān)設(shè)計(jì)理念和知識(shí)，結(jié)合機(jī)械設(shè)計(jì)市場(chǎng)需求，融入現(xiàn)代化技術(shù)，提升設(shè)計(jì)工作的科技含量。

4 結(jié)束語

綜上所述，隨著制造行業(yè)的飛速發(fā)展，機(jī)械設(shè)計(jì)也迎來了新的挑戰(zhàn)機(jī)遇，將CAD技術(shù)合理地應(yīng)用在機(jī)械設(shè)計(jì)中，不僅打破了傳統(tǒng)設(shè)計(jì)理念，革新設(shè)計(jì)模式，更為機(jī)械設(shè)計(jì)注入了新的生命力。能夠使得機(jī)械設(shè)計(jì)更好地符合制造業(yè)需求，提升其靈活性和先進(jìn)性。機(jī)械設(shè)計(jì)企業(yè)應(yīng)結(jié)合當(dāng)前市場(chǎng)變化，加大對(duì)CAD的應(yīng)用程度，通過多維繪圖、實(shí)體應(yīng)用等方式，擴(kuò)大CAD在機(jī)械設(shè)計(jì)中的影響，充分發(fā)揮CAD的優(yōu)勢(shì)，縮短設(shè)計(jì)整體周期，簡(jiǎn)化機(jī)械裝配零件程序，更加直觀靈活地修改圖紙，進(jìn)一步提高機(jī)械設(shè)計(jì)產(chǎn)品的質(zhì)量。

[1]王蕊.論CAD在機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用及機(jī)械制造技術(shù)的新發(fā)展[J].房地產(chǎn)導(dǎo)刊，2015（32）：445.

[2]陳駿志，李園，洪策.分析三維CAD技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].科技視界，2013（18）.

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TQ330.4

A

1004-7344（2016）24-0302-02

2016-8-7

馮駿（1982-），男，大專，主要從事機(jī)械設(shè)計(jì)工作。