CAD在機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用及機(jī)械制造技術(shù)的發(fā)展分析

宋建

摘 要：目前CAD技術(shù)得到質(zhì)的飛躍，與此同時(shí)，在機(jī)械設(shè)計(jì)中得到重視。CAD技術(shù)在一定程度上將會(huì)對(duì)整個(gè)制造業(yè)產(chǎn)生一定的影響。中國(guó)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，對(duì)CAD技術(shù)提出了更高的要求，因此只有減小我國(guó)與發(fā)達(dá)國(guó)家CAD技術(shù)研究和應(yīng)用之間的距離，才能在一定程度上提升我國(guó)國(guó)際市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)力。

關(guān)鍵詞：CAD；機(jī)械設(shè)計(jì)應(yīng)用；機(jī)械制造技術(shù)；發(fā)展分析

中圖分類號(hào)：TH121；文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

引言

隨著我國(guó)機(jī)械行業(yè)的快速發(fā)展，機(jī)械市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)也在不斷加速，對(duì)于機(jī)械制造與設(shè)計(jì)的要求也不斷提升，非常符合企業(yè)需求的CAD解決方案。在機(jī)械設(shè)計(jì)與機(jī)械制造技術(shù)中應(yīng)用CAD，不僅能夠有效極高機(jī)械的設(shè)計(jì)效率，還可以提升機(jī)械設(shè)計(jì)的品質(zhì)，并且能夠?qū)崿F(xiàn)企業(yè)CAD設(shè)計(jì)規(guī)范化，標(biāo)準(zhǔn)化，從而提升企業(yè)的整體機(jī)械設(shè)計(jì)水平。尤其是在中國(guó)機(jī)械制造行業(yè)正在轉(zhuǎn)型的情況下，單純的CAD平臺(tái)軟件已經(jīng)無(wú)法滿足企業(yè)多元化的需求。因此，發(fā)展多元化的CAD平臺(tái)軟件已經(jīng)成了必然。只有及時(shí)掌握，并能夠熟練的運(yùn)用CAD技術(shù)的新發(fā)展，才能夠提高我國(guó)的機(jī)械設(shè)計(jì)水平，降低我國(guó)與國(guó)外機(jī)械設(shè)計(jì)水平的距離。

1機(jī)械設(shè)計(jì)中CAD技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

1.1提高設(shè)計(jì)精度

傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)，是通過(guò)手繪各個(gè)零件的各項(xiàng)功能尺寸，然后進(jìn)行總的裝配圖匯總，將所繪的各個(gè)零件包容其中，其缺點(diǎn)就是設(shè)計(jì)效率慢，單個(gè)機(jī)械零件尺寸可以保證，在進(jìn)行裝配時(shí)可能會(huì)出現(xiàn)實(shí)際的裝配問題，難以通過(guò)二維圖進(jìn)行有效識(shí)別，可能造成設(shè)計(jì)問題。CAD的引入，可以通過(guò)三維的模型建立來(lái)進(jìn)行相關(guān)的認(rèn)識(shí)，通過(guò)三維零件的繪制，三維零件的裝配，可以有效地觀察裝配中的配合問題和干涉問題，對(duì)尺寸不合適的零件可以進(jìn)行實(shí)時(shí)修改，使其達(dá)到很好的裝配效果。在進(jìn)行三維建模裝配無(wú)誤后，可以進(jìn)行二維平面圖的繪制或生成，進(jìn)行尺寸標(biāo)注，方便加工。通過(guò)這一流程可以大大縮減設(shè)計(jì)時(shí)間，提高設(shè)計(jì)精度，并且CAD設(shè)計(jì)的另一優(yōu)勢(shì)在于可以進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析，進(jìn)一步提高設(shè)計(jì)精度。

1.2縮短了設(shè)計(jì)周期

CAD的引入，使得機(jī)械設(shè)計(jì)的效率不斷提高，通過(guò)計(jì)算機(jī)的高效性，使機(jī)械設(shè)計(jì)的總體周期縮短，節(jié)約了時(shí)間成本，提高了競(jìng)爭(zhēng)力。另外，采用CAD技術(shù)可以測(cè)試機(jī)械設(shè)計(jì)產(chǎn)品性能，而且可以通過(guò)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)信息修正產(chǎn)品設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，在提高質(zhì)量的基礎(chǔ)上提高了設(shè)計(jì)速度。

1.3提高機(jī)械產(chǎn)品的科技含量

目前機(jī)械設(shè)計(jì)的競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境越來(lái)越激烈，傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方式在這高速發(fā)展的時(shí)代背景下逐漸被淘汰，CAD的引入，大大提高了設(shè)計(jì)的質(zhì)量與速度，同時(shí)計(jì)算機(jī)多樣化的操作方式，生動(dòng)化的表達(dá)方式，使得機(jī)械設(shè)計(jì)“活”了起來(lái)，提高了科技含量。

2CAD在機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用及機(jī)械制造技術(shù)的發(fā)展

2.1三維建模

CAD三維技術(shù)軟件在機(jī)械設(shè)計(jì)中運(yùn)用最多的部分是三維建模和仿真測(cè)試，CAD三維技術(shù)軟件能夠根據(jù)設(shè)計(jì)師的指令順利制作出機(jī)械零件的三維圖形，相較于傳統(tǒng)二維平面設(shè)計(jì)而言，三維軟件形成的圖形更加直觀、準(zhǔn)確，不是原本由設(shè)計(jì)師根據(jù)透視原則畫出的三視圖，而是直接由設(shè)計(jì)師的指令輸入和數(shù)據(jù)要求形成的三維模型，若需要三視圖則可通過(guò)軟件的生成功能成圖，較設(shè)計(jì)師手動(dòng)畫出的三視圖更加準(zhǔn)確，且角度更多，為機(jī)械零件的制造、生成發(fā)揮更多的輔助作用。目前，CAD三維技術(shù)軟件中可以支持的建模方式有：線框、表面、實(shí)體，能夠充分滿足設(shè)計(jì)師和制造方在不同需求情況下對(duì)模型的需求，設(shè)計(jì)師也可以根據(jù)不同部位上的設(shè)計(jì)、制造需求進(jìn)行多種設(shè)計(jì)模型的組合，有效提高機(jī)械設(shè)計(jì)師的工作效率和質(zhì)量。

2.2三維仿真測(cè)試

CAD在進(jìn)行三維建模時(shí)主要通過(guò)數(shù)據(jù)輸入和指令由軟件直接勾勒出模型的線型框架，由設(shè)計(jì)師進(jìn)行渲染形成完整的三維模型。因此CAD三維模型建立后需進(jìn)行仿真測(cè)試來(lái)確定模型符合設(shè)計(jì)師的設(shè)計(jì)理念、要求，符合機(jī)械零件設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)要求；仿真測(cè)試還要幫助設(shè)計(jì)師確定零件在設(shè)計(jì)上是否存在技術(shù)沖突或其他沖突，有效避免因技術(shù)沖突導(dǎo)致機(jī)械零件設(shè)計(jì)需要從制作方打回重繪，控制設(shè)計(jì)成本，增加設(shè)計(jì)單位的經(jīng)濟(jì)效益。在三維模型通過(guò)仿真測(cè)試后，可以進(jìn)行整體描繪和出圖，設(shè)計(jì)師此階段可根據(jù)機(jī)械制造所需進(jìn)行細(xì)節(jié)數(shù)據(jù)標(biāo)注，例如，高度、直徑、角度等，在與機(jī)械零件制造方進(jìn)行交接時(shí)可選擇從多方面進(jìn)行二維平面視圖的出圖，也可選擇將機(jī)械零件的三維模型直接交接給制造方，制造方根據(jù)制造所需進(jìn)行視圖角度的選擇。

2.3計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)CAD技術(shù)在圖形、符號(hào)設(shè)計(jì)和制造中的應(yīng)用

在實(shí)際的機(jī)械設(shè)計(jì)及制造過(guò)程中，相關(guān)人員合理按照設(shè)計(jì)手冊(cè)中的相關(guān)要求和規(guī)定，然后應(yīng)用一些特定的圖形和符號(hào)來(lái)將相關(guān)機(jī)械部件的特性充分表達(dá)出來(lái)，這樣可以起到很好的簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)內(nèi)容的作用。在圖形、符號(hào)設(shè)計(jì)和制造中應(yīng)用此技術(shù)，可以進(jìn)行一些表格的編制，然后將設(shè)計(jì)含義、圖形以及符號(hào)之間的聯(lián)系建立起來(lái)。進(jìn)而更好的幫助使用者，更快地了解和掌握這些符號(hào)以及圖形的意思，以免不同的設(shè)計(jì)人員在應(yīng)用圖形和符號(hào)上出現(xiàn)不符合的情況。

計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)中包含了很多建模體系，例如曲面體、圓柱體、立方體等。而機(jī)械工程師們?cè)趯?shí)際的設(shè)計(jì)制造過(guò)程中，通常都只需要按照相關(guān)要求來(lái)將這些模型進(jìn)行組裝和分解，就能夠很好的完成相關(guān)的建模任務(wù)，這樣極大簡(jiǎn)化了建模程序。此外，對(duì)于一些較為復(fù)雜的機(jī)械零件來(lái)說(shuō)，機(jī)械工程師還能夠?qū)崿F(xiàn)繪制零件的二維圖像，然后通過(guò)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)CAD技術(shù)來(lái)對(duì)其進(jìn)行三維立體處理，最終合理的建立起三維模型?？梢赃@樣說(shuō)，合理的應(yīng)用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)CAD技術(shù)，不僅能夠有效的提升機(jī)械設(shè)計(jì)制造的規(guī)范化和高效率，同時(shí)還能夠有效提升機(jī)械設(shè)計(jì)制造模型的精準(zhǔn)性。例如在汽車設(shè)計(jì)制造過(guò)程中，汽車的整體制造質(zhì)量直接受到其覆蓋模具的設(shè)計(jì)質(zhì)量的影響。如果在實(shí)際制造設(shè)計(jì)過(guò)程中，實(shí)體模型和圖紙存在著差異，那將會(huì)導(dǎo)致返工的出現(xiàn)，這將極大的浪費(fèi)成本和時(shí)間。在這種背景下，合理的應(yīng)用此技術(shù)來(lái)進(jìn)行三維建模，則就能夠不斷的完善兩者之間存在的誤差，避免出現(xiàn)不必要的返工情況，進(jìn)而有效提升設(shè)計(jì)制造的效率。

2.4零件設(shè)計(jì)與修正

三維CAD軟件可以在已經(jīng)裝配的環(huán)境下開始設(shè)計(jì)新零件，可以通過(guò)原有裝配相鄰零件之間的位置，形狀更為詳細(xì)的設(shè)計(jì)新零件，能夠保證新零件的可應(yīng)用性，以及新零件與舊零件之間的配合度。并且能夠避免單獨(dú)進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)中存在的一些錯(cuò)誤，從而有效的減少裝配失敗的情況。比如在裝配環(huán)境下進(jìn)行設(shè)計(jì)，可以進(jìn)行實(shí)地考察，能夠在最短時(shí)間內(nèi)獲取最為詳細(xì)的周圍零件信息，如此，設(shè)計(jì)出來(lái)的零件滿足周圍零件的相關(guān)需求，能夠順利裝配。同時(shí)，使用三維CAD軟件也可以輔助零件修改，在修改時(shí)，直接點(diǎn)擊資源查找器，查找設(shè)計(jì)該零件的所有步驟命令，根據(jù)這些命令清楚的掌握設(shè)計(jì)的每一個(gè)步驟，并通過(guò)查找器的相關(guān)指令進(jìn)行修改，可以直接點(diǎn)擊修改目標(biāo)，進(jìn)行詳細(xì)修改。

結(jié)束語(yǔ)

隨著科技的不斷發(fā)展，越來(lái)越多的行業(yè)需要計(jì)算機(jī)來(lái)輔助設(shè)計(jì)，提高設(shè)計(jì)水平和設(shè)計(jì)精度。本文以機(jī)械設(shè)計(jì)為例，進(jìn)行CAD的相關(guān)討論。首先進(jìn)行CAD的優(yōu)點(diǎn)、應(yīng)用現(xiàn)狀的分析，了解CAD在機(jī)械行業(yè)的實(shí)際應(yīng)用。在相關(guān)了解的基礎(chǔ)上進(jìn)一步進(jìn)行CAD的發(fā)展預(yù)測(cè)和規(guī)劃，時(shí)代在不斷發(fā)展，CAD同樣需要進(jìn)一步的提升，在未來(lái)，CAD的應(yīng)用將更加廣泛，智能化、標(biāo)準(zhǔn)化和網(wǎng)絡(luò)化也將成為主流。

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（作者身份證號(hào)碼：130429198706240816）