三維CAD技術(shù)在機(jī)械制圖中的應(yīng)用

摘 要：CAD技術(shù)是當(dāng)前機(jī)械制圖繪測(cè)中被廣泛應(yīng)用的工具，通過(guò)當(dāng)前不斷發(fā)展的計(jì)算機(jī)技術(shù)輔助設(shè)計(jì)繪圖能夠達(dá)到繪圖的高效性和便捷性。在當(dāng)前的工業(yè)生產(chǎn)階段中，CAD技術(shù)已被廣泛應(yīng)用到各種各樣的機(jī)械制圖中去，當(dāng)前各大高校和培訓(xùn)機(jī)構(gòu)也提出了相應(yīng)的培訓(xùn)課程，對(duì)該技術(shù)進(jìn)行全面的人才培訓(xùn)和技術(shù)提高。提高對(duì)CAD技術(shù)的應(yīng)用能力能夠幫助設(shè)計(jì)工作人員降低工作強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)機(jī)械制圖二維設(shè)計(jì)向三維設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)變。

關(guān)鍵詞：CAD技術(shù)；機(jī)械制圖；應(yīng)用分析

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.08.135

0 前言

CAD技術(shù)產(chǎn)生之前，機(jī)械制圖主要是通過(guò)設(shè)計(jì)人員的手工繪制方式來(lái)開展的繪圖過(guò)程，非常復(fù)雜和繁復(fù)。以二維形式對(duì)機(jī)械實(shí)物的三維立體關(guān)系進(jìn)行表現(xiàn)，在一定程度上提高了手工繪圖的難度。隨著CAD技術(shù)的產(chǎn)生和發(fā)展，機(jī)械設(shè)計(jì)繪圖工作有了一定程度的簡(jiǎn)化，根據(jù)當(dāng)前的計(jì)算機(jī)技術(shù)和數(shù)據(jù)資源提升了設(shè)計(jì)人員的工作效率。與傳統(tǒng)的手工繪制相比，CAD技術(shù)性價(jià)比較高，進(jìn)行機(jī)械繪圖有更高的準(zhǔn)確性，滿足相關(guān)行業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)的要求和國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

1 CAD與機(jī)械制圖之間的關(guān)系

很多人對(duì)于機(jī)械制圖和CAD技術(shù)有著一定的認(rèn)識(shí)誤區(qū)，認(rèn)為沒有必要必須要用CAD技術(shù)，對(duì)一個(gè)物理圖像進(jìn)行識(shí)別，直接進(jìn)行機(jī)械制圖就可以。隨著社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，機(jī)械制圖是工業(yè)企業(yè)進(jìn)行工作生產(chǎn)的重要條件，人們已經(jīng)將工作重點(diǎn)逐步擴(kuò)展到圖像原理和工作方法的研究上面，人們通過(guò)對(duì)投影知識(shí)進(jìn)行正確的利用，再結(jié)合機(jī)械圖樣，對(duì)CAD技術(shù)中所體現(xiàn)的機(jī)械理論和技巧進(jìn)行了解和學(xué)習(xí)，能夠發(fā)揮人們腦中的空間想象力。在運(yùn)用CAD技術(shù)進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)過(guò)程中，人們要通過(guò)多種多樣的設(shè)計(jì)指令完成機(jī)械圖樣的繪制過(guò)程，在傳統(tǒng)的機(jī)械制圖過(guò)程中，通常需要設(shè)計(jì)人員利用大量的時(shí)間進(jìn)行手繪，由于資料不完整，方法不合理，因此在設(shè)計(jì)過(guò)程中需要不斷進(jìn)行修改。在傳統(tǒng)的機(jī)械制圖繪制過(guò)程中，需要借鉛筆、直尺等各種輔助性的文具，不斷修改的過(guò)程會(huì)使得設(shè)計(jì)圖紙被頻繁使用，因此后期繪制圖像和紙的質(zhì)量會(huì)逐漸降低。而CAD技術(shù)的應(yīng)用能夠避免此類問題的產(chǎn)生，通過(guò)當(dāng)前的計(jì)算機(jī)和顯示器進(jìn)行機(jī)械制圖，可以更加三維立體地為人們呈現(xiàn)出設(shè)計(jì)效果，用鍵盤和鼠標(biāo)替代傳統(tǒng)的鉛筆等工具，可以使機(jī)械制圖質(zhì)量更加清晰易懂。CAD技術(shù)還有另外一個(gè)特點(diǎn)，就是可以使設(shè)計(jì)者之間互相交流制圖經(jīng)驗(yàn)和手法，完成一些傳統(tǒng)手工制圖中不能完成的圖樣繪制，使得設(shè)計(jì)效果更加三維立體，應(yīng)用價(jià)值和實(shí)用價(jià)值效果更高。

2 CAD技術(shù)在機(jī)械制圖中的優(yōu)點(diǎn)

2.1 精準(zhǔn)度高

在當(dāng)前各行各業(yè)的生產(chǎn)和建設(shè)過(guò)程中，由于模具配件和建筑設(shè)計(jì)等都已經(jīng)非常精確，因此傳統(tǒng)的手工繪圖已經(jīng)無(wú)法滿足當(dāng)前的社會(huì)生產(chǎn)需求。CAD技術(shù)使設(shè)計(jì)制圖更加精密準(zhǔn)確，在機(jī)械制圖設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)精度一般都要精確到毫米，如果在設(shè)計(jì)時(shí)無(wú)法完成進(jìn)度預(yù)算，那么在施工時(shí)進(jìn)度將會(huì)更低。尤其是一些特殊的大規(guī)模復(fù)雜機(jī)械設(shè)計(jì)，一旦離開當(dāng)前的CAD技術(shù)，會(huì)極大地造成設(shè)計(jì)及施工中的難度，設(shè)計(jì)速度與效果都無(wú)法得到保證。

2.2 設(shè)計(jì)方便

CAD制圖技術(shù)運(yùn)用到當(dāng)前不斷發(fā)展的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，將計(jì)算機(jī)作為設(shè)計(jì)和繪圖的主體，繪圖板是當(dāng)前的計(jì)算機(jī)屏幕，因此機(jī)械制圖徹底告別了傳統(tǒng)的圖板直尺和鉛筆，不僅為工作人員的設(shè)計(jì)工作提供了便利，而且也節(jié)省了一定的資源。在傳統(tǒng)的繪圖中，一旦出現(xiàn)錯(cuò)誤，將會(huì)進(jìn)行大規(guī)模的返工修改，嚴(yán)重情況下還要從頭再來(lái)。而當(dāng)前的CAD技術(shù)控制圖形視圖更加方便，如果發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，可以及時(shí)進(jìn)行修改，極大地節(jié)約了時(shí)間成本。

2.3 功能強(qiáng)大

運(yùn)用當(dāng)前的CAD制圖技術(shù)可以將一些常用的圖形部件，比如螺母、螺釘、墊圈、軸承等符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的部件建立起一個(gè)完整的圖形庫(kù)，技術(shù)人員進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)時(shí)，可以根據(jù)自己的需要直接對(duì)已保存的零件圖形進(jìn)行編輯利用，也可以將制作的圖形打印出來(lái)或者儲(chǔ)存到硬盤上，這些都是傳統(tǒng)手工制圖無(wú)法達(dá)到的。

2.4 三維演示

隨著當(dāng)前各行各業(yè)對(duì)于機(jī)械制圖的要求越來(lái)越高，CAD技術(shù)可以改變傳統(tǒng)以手工繪圖無(wú)法達(dá)到的視覺展示效果，通過(guò)三維設(shè)計(jì)可以更好的展示零件的顏色、質(zhì)地、體積、重心等等，使客戶和那些不懂機(jī)械設(shè)計(jì)的局外人可以清晰明了地了解機(jī)械設(shè)計(jì)的原理和風(fēng)格，有助于工作的溝通和交流。

3 CAD技術(shù)在機(jī)械制圖應(yīng)用中的優(yōu)勢(shì)分析

3.1 提高工作進(jìn)度

真實(shí)的機(jī)械制圖過(guò)程需要涉及到很多的領(lǐng)域、應(yīng)用到很多的知識(shí)，在傳統(tǒng)的機(jī)械制圖手工繪制過(guò)程中，一般會(huì)允許數(shù)據(jù)和比例存在一定程度的誤差，但是這種情況在普通的機(jī)械制圖和應(yīng)用中不會(huì)造成太大的影響，一旦涉及某些精準(zhǔn)度要求度高的行業(yè)領(lǐng)域，手工繪圖便會(huì)存在一定的職業(yè)性和束縛性。而CAD制圖技術(shù)的產(chǎn)生就在很大程度上提高了繪圖工作的高效性和精準(zhǔn)性，使設(shè)計(jì)的物理結(jié)構(gòu)和精準(zhǔn)度達(dá)到最小的誤差，便于后期施工者開展施工工作，降低后期的施工難度。CAD技術(shù)還在計(jì)算方面有著明顯的優(yōu)勢(shì)，與傳統(tǒng)的手工繪圖方便，計(jì)算更為高效便捷，誤差較小。

3.2 便于保管和儲(chǔ)存制圖

在傳統(tǒng)的機(jī)械制圖過(guò)程中，由于是通過(guò)一定的工具進(jìn)行，紙質(zhì)版制圖不易后期進(jìn)行保管和儲(chǔ)存。而CAD制圖技術(shù)是在計(jì)算機(jī)上完成圖紙的設(shè)計(jì)及加工，在資料的保存、傳送和交流方面有更為快捷的渠道。在完成圖紙?jiān)O(shè)計(jì)工作之后，大量的數(shù)據(jù)和資料可以保存在電腦上，還可以進(jìn)一步刻制為光盤，以便于進(jìn)行保管。以計(jì)算機(jī)為主的圖紙?jiān)O(shè)計(jì)和保管方式可以在一定程度上節(jié)約紙張資源，避免紙張磨損和資料丟失等現(xiàn)象。CAD制圖技術(shù)也在一定程度上優(yōu)化了材料部門的工作形式，只有一臺(tái)計(jì)算機(jī)便可以完成全部的材料管理流程，在材料的管理和查找上可以節(jié)約更多的時(shí)間，提高辦公效率。

3.3 重復(fù)使用制圖資源

傳統(tǒng)的機(jī)械制圖手工繪制在一個(gè)工期結(jié)束之后，保存下來(lái)的紙張不能夠進(jìn)行重復(fù)的繪制和利用。但是CAD繪圖軟件中的機(jī)械制圖，可以幫助設(shè)計(jì)者針對(duì)不同類型的機(jī)械制圖進(jìn)行相應(yīng)數(shù)據(jù)庫(kù)的建立，機(jī)械制圖設(shè)計(jì)者在日后的工作過(guò)程中，如果遇到相似的設(shè)計(jì)或者機(jī)械制圖，可以在數(shù)據(jù)庫(kù)中進(jìn)行相應(yīng)技巧和圖形的選擇，通過(guò)參考繪圖和修改數(shù)據(jù)，可以極大地提高設(shè)計(jì)和制圖的工作效率。這也是機(jī)械制圖設(shè)計(jì)者的寶貴財(cái)富，長(zhǎng)期的積累可以幫助設(shè)計(jì)工作者提高自己的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)。

4 CAD技術(shù)在機(jī)械制圖中的應(yīng)用分析

4.1 在幾何畫法中的應(yīng)用

在實(shí)際的機(jī)械制圖工作過(guò)程中，由于要在畫面中呈現(xiàn)出越來(lái)越多

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的元素，因此在進(jìn)行頁(yè)面布局的時(shí)候，一定要利用相應(yīng)的光學(xué)效果處理相應(yīng)的點(diǎn)線面分布。CAD軟件技術(shù)可以通過(guò)輸入這些點(diǎn)位的坐標(biāo)，創(chuàng)建出不同的視口，可以更加快捷高速地形成空間形式的點(diǎn)線面，直接反映出機(jī)械的相對(duì)空間位置，實(shí)現(xiàn)出立體的投影效果。同時(shí)在CAD軟件機(jī)械制圖過(guò)程中，可以通過(guò)實(shí)體功能來(lái)進(jìn)行機(jī)械制圖三維立體的機(jī)械模型創(chuàng)建，利用著色面與著色線，選取三維模型中的面或者線，對(duì)其對(duì)應(yīng)位置的投影特征和特點(diǎn)進(jìn)行分析。

4.2 在組合體視圖中的應(yīng)用

機(jī)械制圖中組合體一般由幾個(gè)不同的幾何體組合而成，在當(dāng)前的CAD軟件應(yīng)用設(shè)計(jì)過(guò)程中，我們可以通過(guò)三維創(chuàng)建模型這一功能對(duì)需要設(shè)計(jì)的組合體進(jìn)行整體造型的設(shè)計(jì)，最終確定造型平面，在此基礎(chǔ)上可以構(gòu)建出相應(yīng)的幾何結(jié)構(gòu)，根據(jù)自身設(shè)計(jì)的需要對(duì)幾何體進(jìn)行立體旋轉(zhuǎn)，直到確定所需要的正確方向，再將各基本幾何體移動(dòng)到相應(yīng)的位置，完成三維模型的構(gòu)建?；谶@種設(shè)計(jì)方法，即便涉及工作結(jié)構(gòu)最為復(fù)雜、數(shù)量再多，設(shè)計(jì)人員也能夠在短時(shí)間之內(nèi)迅速完成，極大地提高了自身的工作效率。

4.3 在剖視圖中的應(yīng)用

作為機(jī)械制圖中的重要組成部分，剖視圖是一種非常主要的表達(dá)手法，在機(jī)械制圖過(guò)程中，有許多細(xì)節(jié)的處理和設(shè)計(jì)需要利用剖視圖將遐想空間里的圖形進(jìn)行展示，也可以幫助設(shè)計(jì)人員設(shè)計(jì)曲線以及投影等較為復(fù)雜的形體形式。對(duì)于剖視圖中難以具體想象的線條交叉和重合，可以通過(guò)CAD軟件在計(jì)算機(jī)上形成立體的幾何模型結(jié)構(gòu)，直接對(duì)設(shè)計(jì)的平面進(jìn)行剖解展示，并且可以進(jìn)一步具體觀察機(jī)械內(nèi)部的結(jié)構(gòu)和形狀，借助三維視圖的方式多角度、多方位進(jìn)行比較和觀察，能夠提供更為完備的數(shù)據(jù)作為研究基礎(chǔ)。

4.4 在裝配圖中的應(yīng)用

機(jī)械制圖不僅僅是對(duì)機(jī)械結(jié)構(gòu)和部件進(jìn)行繪制，還可能涉及到不同機(jī)械部件的組合裝配，從而能夠形成較為完整的結(jié)構(gòu)圖案。利用當(dāng)前的CAD軟件技術(shù)，可以對(duì)機(jī)械部件的裝配過(guò)程進(jìn)行模擬，在裝配體的基礎(chǔ)之上形成三維的圖紙，幫助設(shè)計(jì)者和使用人員全面地了解各裝配部件之間的結(jié)構(gòu)和關(guān)系，了解機(jī)械裝配之間的動(dòng)力傳輸途徑，分析不同機(jī)械結(jié)構(gòu)和配件之間所產(chǎn)生的物理關(guān)系。

5 結(jié)束語(yǔ)

隨著社會(huì)和時(shí)代的發(fā)展，各行各業(yè)對(duì)于機(jī)械制圖都有著越來(lái)越嚴(yán)格的要求，為了縮短產(chǎn)品開發(fā)和設(shè)計(jì)周期，當(dāng)前CAD技術(shù)也要不斷進(jìn)行創(chuàng)新和發(fā)展，實(shí)現(xiàn)機(jī)械制圖的自動(dòng)化，提高工作人員的工作效率。軟件使用者要不斷加深自身的知識(shí)，加強(qiáng)對(duì)當(dāng)代設(shè)計(jì)技術(shù)的有效利用，促進(jìn)機(jī)械制圖工作水平的提高。

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作者簡(jiǎn)介：高會(huì)鮮（1983-），女，天津人，碩士，講師，研究方向：工程機(jī)械及智能化技術(shù)。