CAD技術(shù)在機械工藝設(shè)計中的運用

張群芳

摘 要：CAD技術(shù)是作為21世紀(jì)應(yīng)用非常廣泛的一項技術(shù)，為我國機械工藝帶來了革命性變化。通過引入CAD技術(shù)，能夠有效推動機械化發(fā)展，減少了傳統(tǒng)手工機械技術(shù)使用比例。文章首先對CAD技術(shù)展開分析，探究CAD技術(shù)在機械加工工藝中的主要問題，進而提出CAD技術(shù)在機械工藝設(shè)計中的運用。

關(guān)鍵詞：CAD技術(shù)；機械工藝設(shè)計；計算機輔助

引言

CAD技術(shù)是一種計算機圖形應(yīng)用軟件，在各行各業(yè)中的應(yīng)用極為廣泛，現(xiàn)如今CAD技術(shù)愈加成熟，極大的方便了機械工藝設(shè)計工作，受到了諸多工程師的青睞。在機械工藝設(shè)計中，CAD技術(shù)能夠有效提供三維、二維可視化設(shè)計，并通過計算機屏幕將設(shè)計效果展現(xiàn)出來，通過可視化三維、二維模型，能夠更加直觀的看到機械工藝設(shè)計成果，為企業(yè)決策提供有效依據(jù)。

1 CAD技術(shù)概述

CAD技術(shù)作為一種計算機繪圖工具，其主要依托于計算機技術(shù)的發(fā)展。對于機械工藝設(shè)計行業(yè)來說，CAD技術(shù)主要是針對機械工藝設(shè)計中的組成流水線、零配件示意圖為主。相比傳統(tǒng)的計算機繪圖軟件，CAD技術(shù)能夠一改傳統(tǒng)設(shè)計軟件的弊端，創(chuàng)新了工藝設(shè)計的方法與模式，通過現(xiàn)代化技術(shù)與分布理念，實現(xiàn)模擬設(shè)計成果，并根據(jù)施工流程，根據(jù)三維、二維繪圖來提供生產(chǎn)成果。

對于CAD技術(shù)來說，保障CAD設(shè)計質(zhì)量需要為設(shè)計人員提供可靠的繪圖環(huán)境，將機械工藝設(shè)計圖分為三大種類，即線框模型、三維模型、實體模型。在具備機械實體建模CAD軟件中，通過配備3D打印機能夠有效根據(jù)三維模型打印出實體模型，能夠讓工作人員360°觀賞設(shè)計成果，并判斷設(shè)計內(nèi)容是否滿足標(biāo)準(zhǔn)。例如在Autodesk公司研發(fā)的CAD10.1軟件中，該CAD軟件中包含了6種基本體系設(shè)計結(jié)構(gòu)，進而滿足日常機械工藝設(shè)計工作。在設(shè)計中，設(shè)計師只需要將繪制圖形進行分解，通過幾個基本體系結(jié)構(gòu)來完成最終繪圖，能夠提高機械工藝設(shè)計效率。

2 CAD技術(shù)在機械工藝設(shè)計中的問題與策略

雖然CAD技術(shù)作為當(dāng)代設(shè)計行業(yè)中的主流軟件，但在設(shè)計應(yīng)用中依然存在諸多問題有待完善，因此，想要保障機械工藝設(shè)計質(zhì)量，必須要針對這些問題，提出有效的解決策略，進而提高機械工藝設(shè)計質(zhì)量。

2.1 生產(chǎn)環(huán)節(jié)整合程度有待完善

現(xiàn)如今，CAD技術(shù)受計算機技術(shù)與開發(fā)技術(shù)影響，CAD技術(shù)還有待完善。雖然CAD技術(shù)在機械工藝設(shè)計中的應(yīng)用非常廣泛，并已經(jīng)從CAD設(shè)計轉(zhuǎn)化為整體生產(chǎn)的整合，但從目前整合情況來分析，我國CAD技術(shù)與機械工藝設(shè)計整合工作還處于初期發(fā)展階段，各個生產(chǎn)環(huán)節(jié)之間相互獨立，在各個生產(chǎn)模式中，必須要設(shè)計環(huán)境與生產(chǎn)環(huán)境模型進行獨立設(shè)計與糾正錯誤，并未全面實現(xiàn)CAD技術(shù)與機械工藝整合，這樣會出現(xiàn)很多重復(fù)設(shè)計工作，特別是與3D打印技術(shù)結(jié)合上，雖然給CAD技術(shù)與機械工藝設(shè)計整合工作提供了技術(shù)條件，但3D打印技術(shù)并未完全融入到整個機械工藝設(shè)計生產(chǎn)環(huán)節(jié)中。

因此，在這一問題中，必須要加強計算機整合技術(shù)，構(gòu)建CAD技術(shù)、機械工藝生產(chǎn)、3D打印技術(shù)相互統(tǒng)一的系統(tǒng)憑條，并通過計算機技術(shù)實現(xiàn)一體化操作，通過“CAD技術(shù)設(shè)計——3D模型打印——機械工藝設(shè)計生產(chǎn)”的模式，提高生產(chǎn)效率。

2.2 智能化程度較低

以世界領(lǐng)先的Autodesk系列軟件應(yīng)用來看，CAD技術(shù)的到來雖然取代了傳統(tǒng)繪圖設(shè)計工作，但從本質(zhì)上來說是將傳統(tǒng)繪圖工作轉(zhuǎn)移到計算機中展開運作，很多設(shè)計環(huán)節(jié)依然需要手工操控，智能化水平相對較低，只實現(xiàn)了局部智能化設(shè)計。特別是在機械設(shè)計與模組檢測中，僅通過計算機技術(shù)或CAD軟件，無法滿足設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)需求，依然需要采用的人工檢測。

因此，可以通過人工智能檢測技術(shù)與智能分析軟件來檢測CAD機械繪圖的標(biāo)準(zhǔn)型，并通過操控計算機來完成檢測工作，提高檢測效率。通過人工智能檢測手段與先進的算法，進而實現(xiàn)機械工藝設(shè)計生產(chǎn)的技術(shù)性突破，進而降低設(shè)計、檢測人員的工作量。

3 CAD技術(shù)在機械工藝設(shè)計中的應(yīng)用

現(xiàn)如今，CAD技術(shù)在機械工藝設(shè)計中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在二維平面圖樣的開發(fā)和設(shè)計、三維建模和三維仿真測試、設(shè)計與生產(chǎn)制造全面整合中，并在長時間的應(yīng)用中取得了突破性進展，有效提高了機械工藝設(shè)計質(zhì)量與效率。

3.1 二維平面設(shè)計

二維平面設(shè)計是計算機繪圖軟件的基礎(chǔ)，也是CAD技術(shù)在機械工藝設(shè)計中的一項基本功能。在CAD技術(shù)中，二維平面設(shè)計是最先應(yīng)用在機械工藝設(shè)計中的一項應(yīng)用，由于CAD技術(shù)軟件能夠有效提供強大的二維平面繪圖功能以及圖形處理能力，能夠讓設(shè)計人員通過操作計算機即可完成繪圖工作，并在計算機中展開機械工藝設(shè)計，如果設(shè)計存在漏洞即可剔除或修補，能夠省下大量的人力。采用CAD技術(shù)展開機械工藝設(shè)計工作，CAD軟件還能夠?qū)υO(shè)計圖樣信息與設(shè)計信息記性自動化管理。通過云端也能夠查詢到以往設(shè)計內(nèi)容，進而提供參考。CAD軟件在機械工藝設(shè)計中示意圖見圖1。在機械工藝設(shè)計中，設(shè)計師通過在CAD軟件中輸入相應(yīng)的工藝設(shè)計參數(shù)，羅列出基礎(chǔ)的設(shè)計框架，進而通過采用CAD軟件中的繪畫工具來進行框架填充，通過修補、調(diào)整來完善設(shè)計效果，最終完成二維平面設(shè)計。

3.2 三維建模與三維仿真測試

三維建模與三維仿真測試作為CAD軟件重要功能，能夠有效勾勒出機械工藝設(shè)計的三維圖形，該技術(shù)已經(jīng)成為了機械工藝設(shè)計中的主流技術(shù)。隨著市場對機械工藝設(shè)計質(zhì)量要求不斷提高，CAD軟件中的二維平面設(shè)計顯得比較局限。在CAD軟件中的三維建模技術(shù)來說，通過輸入一系列的三維數(shù)據(jù)，進而電腦勾勒出三維模型框架，進而將三維模型呈現(xiàn)出來。在三維模型設(shè)計中，待到數(shù)據(jù)輸出完畢之后，設(shè)計師要根據(jù)基本設(shè)計框架對三維框架進行調(diào)整，保障三維框架能夠符合設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，進而描繪出機械整體或零件三維示意圖，如果三維設(shè)計圖符合標(biāo)準(zhǔn)，即可輸出或上色。同時，三維建模也可以與二維示意圖之間相互轉(zhuǎn)換，通過輸入二維示意圖，即可通過CAD軟件功能轉(zhuǎn)變成三維模式（見圖2）。

3.3 設(shè)計與生產(chǎn)整合

以當(dāng)今CAD技術(shù)應(yīng)用情況來看，已經(jīng)實現(xiàn)了CAD設(shè)計與機械工藝生產(chǎn)的初步結(jié)合，通過應(yīng)用CAD軟件特有的插件，工程師、設(shè)計師、方案師等能夠通過CAD軟件將CAD圖形轉(zhuǎn)變?yōu)楣I(yè)生產(chǎn)3D示意圖，進而通過3D打印技術(shù)構(gòu)建實體模型，測試模擬生產(chǎn)效果。這樣就可以減少從設(shè)計到生產(chǎn)環(huán)節(jié)中的繁瑣性與難度，有效提高工作效率。

4 結(jié)束語

CAD技術(shù)在機械工藝設(shè)計中的應(yīng)用非常廣泛，實現(xiàn)了機械工藝設(shè)計改革，將傳統(tǒng)的手工繪圖轉(zhuǎn)變成計算機繪圖。通過應(yīng)用CAD軟件，能夠?qū)崿F(xiàn)二維、三維機械工藝設(shè)計圖，并通過融入3D打印技術(shù)，實現(xiàn)機械設(shè)計到機械生產(chǎn)一體化整合，進而提高機械工藝設(shè)計與工藝生產(chǎn)效率和質(zhì)量，推動我國社會生產(chǎn)力發(fā)展。

參考文獻

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