CAD在機械設(shè)計中的應(yīng)用研究

謝岷

摘 要：隨著企業(yè)科學(xué)化的發(fā)展，CAD技術(shù)被廣泛應(yīng)用于各生產(chǎn)企業(yè)，突破傳統(tǒng)機械設(shè)計手繪草圖以及資料不易保存的難題，為機械設(shè)計領(lǐng)域掀起新的浪潮。CAD技術(shù)在機械設(shè)計中的應(yīng)用，改善了企業(yè)信息資源、設(shè)計重復(fù)、產(chǎn)品研發(fā)周期等諸多問題，提高了企業(yè)的經(jīng)濟效益，成為機械設(shè)計研發(fā)不可替代的輔助性工具。本文主要從CAD的功能、優(yōu)缺點以及在實際生產(chǎn)中的應(yīng)用來闡述CAD技術(shù)在機械設(shè)計中的重要性。

關(guān)鍵詞：機械設(shè)計 CAD技術(shù) 基本功能

CAD技術(shù)以作圖方便、快捷、易儲存、編輯簡單等優(yōu)點取締了傳統(tǒng)設(shè)計人員手繪草圖，然后草圖改為工作圖這一繁瑣過程。使機械設(shè)計人員通過計算機直接在CAD軟件中作圖，并對設(shè)計內(nèi)容進行修改、制圖、局部放大縮小、旋轉(zhuǎn)、平移、復(fù)制等圖形數(shù)據(jù)的整理，方便設(shè)計人員對設(shè)計圖紙的保存、計算以及對設(shè)計產(chǎn)品適用性進行模擬。^[1]

一、CAD技術(shù)簡介

1.CAD概況

CAD是一種計算機輔助設(shè)計（英文名稱Computer Aided Design簡稱CAD），是指通過計算機制圖軟件的圖形編輯功能以及設(shè)計計算功能幫助工作人員進行設(shè)計研發(fā)產(chǎn)品。因此被廣泛應(yīng)用在設(shè)計的各個領(lǐng)域，比如在電子、機械、化工、航天、建筑、汽車制造等行業(yè)。通過協(xié)同設(shè)計、虛擬設(shè)計、快捷設(shè)計、周期設(shè)計、智能設(shè)計等設(shè)計方法來引領(lǐng)現(xiàn)代產(chǎn)品的設(shè)計方向。伴隨科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人們對CAD系統(tǒng)的性能要求逐步提高，使CAD技術(shù)由原來簡單制圖到現(xiàn)在智能化、協(xié)同化、集成化CAD，極大程度滿足工作人員的設(shè)計需求，節(jié)約時間提高了工作效率。在企業(yè)發(fā)展中CAD技術(shù)改善了設(shè)計方案、研發(fā)效率、設(shè)計周期以及增強了設(shè)計產(chǎn)品適用性?？梢灶A(yù)見CAD技術(shù)在不久的將來，不論是功能方面還是操作方面都會有質(zhì)的飛躍。^[2]

2.CAD功能

CAD的基本功能包括：平面繪圖及輔助工具、圖形編輯、標(biāo)注尺寸及文字、圖層管理、三維繪圖及動畫演示、數(shù)據(jù)保存及格式交換、互聯(lián)網(wǎng)作用等，比如輔助工具中的正交功能可以快速繪制出水平、垂直直線。^[3]

二、CAD技術(shù)的特點

1.提高效率

CAD制圖軟件可以將復(fù)雜的圖形直觀體現(xiàn)出來，并利用布爾運算的相交、聯(lián)合、相減的邏輯運算使基本造型重新組成新的圖形，來實現(xiàn)制圖計算簡單化。在制圖中自行生成的相貫線以及截交線，可以減少工作人員的制圖時間，從而提升工作效率。并且在企業(yè)產(chǎn)品更新?lián)Q代的時候，可在原有設(shè)計基礎(chǔ)上，直接進行相應(yīng)的修改便可完成一個新的設(shè)計產(chǎn)品，減少設(shè)計人員的工作強度。^[4]

2.人性化的思維

在機械設(shè)計時首先要構(gòu)思整個設(shè)計，其次將構(gòu)思表示出來，最后對整體圖形進行編輯。由于設(shè)計師構(gòu)思產(chǎn)品結(jié)構(gòu)是三維立體的，因此通過CAD技術(shù)直接表示出的真實三維立體圖形是最完美的表達(dá)方法。CAD中三維動畫不僅描述產(chǎn)品空間結(jié)構(gòu)、位置、尺寸大小、形狀等幾何特征，同時也可以標(biāo)示出設(shè)計產(chǎn)品各部分的顏色、體積、紋理、扭矩等物理信息，從而充分展示設(shè)計師的整體構(gòu)思。這使得設(shè)計師專注于產(chǎn)品研發(fā)本身，而不是把時間浪費在表示圖形上，有利于設(shè)計思維連續(xù)性。

3.設(shè)計方便及模擬裝配過程

利用CAD技術(shù)三維動畫的演示，成功地解決了裝配環(huán)境下或根據(jù)相鄰零部件的形狀來設(shè)計產(chǎn)品新零件的難題。還可以使新零件與機構(gòu)進行模擬組裝來檢驗新零件的適用性和精準(zhǔn)度。避免單獨研發(fā)零件產(chǎn)生錯誤造成的裝配失敗。通過CAD軟件中資源查找器功能記錄整個裝備過程路徑以及各個零部件之間的順序，模擬裝配過程，并直觀看到內(nèi)部的組裝，如有不匹配零件，查找器給出提示，可及時對其修改，保證設(shè)計出的產(chǎn)品具有較高可靠性。

三、關(guān)于CAD技術(shù)應(yīng)用

1.二維繪圖

傳統(tǒng)機械設(shè)計中，設(shè)計師是通過手工繪制草圖，不僅耗時長且存在相應(yīng)的誤差，大大降低工作效率。而利用CAD制圖軟件，操作簡單，尺寸、形狀標(biāo)示清晰，而且設(shè)計產(chǎn)品精確度高。對于制圖用到特殊表示的符號時，我們也可以通過CAD軟件，將我們可用到的符號儲存在系統(tǒng)中，供我們隨時調(diào)取使用，使得設(shè)計更方便。

2.三維效果演示

在機械設(shè)計中，繪圖占整個設(shè)計過程的70%左右，使得設(shè)計師對CAD繪圖功能的要求也越來越高。CAD三維效果的出現(xiàn)，減少了設(shè)計周期，將復(fù)雜的裝配過程以及內(nèi)部零件的幾何結(jié)構(gòu)，通過三維幾何體來構(gòu)建這些裝備過程，在三維效果模擬時檢查各個部位是否協(xié)調(diào)。同時對內(nèi)部零件進行著色及隱藏處理，隨時查看各零件形狀。降低設(shè)計思維的難度，提高精準(zhǔn)度。^[5]

結(jié)語

CAD技術(shù)的發(fā)展，使設(shè)計師的一些復(fù)雜設(shè)計工作被隨之取代，縮短了設(shè)計周期。但機械設(shè)計質(zhì)量的提高，不僅需要CAD技術(shù)在功能上的突破，還需要設(shè)計師利用好CAD繪圖的同時，不斷更新自己完善自己。本文通過簡述CAD功能、特點及應(yīng)用，來闡述CAD技術(shù)對機械設(shè)計發(fā)展的影響。只有設(shè)計出質(zhì)量更高技術(shù)更強的產(chǎn)品，才能在激烈的競爭環(huán)境中生存。

參考文獻

[1]葛昊，邢更力，劉輝.CAD在機械工程設(shè)計中的應(yīng)用分析[J].現(xiàn)代制造技術(shù)與裝備，2016（12）：127-129.

[2]徐政瑞，田崇軍.CAD在機械設(shè)計中的應(yīng)用研究[J].黑龍江科技信息，2017（05）：17.

[3]沈麗.試論機械設(shè)計中三維CAD技術(shù)的應(yīng)用[J].科技展望，2016，26（12）：156.

[4]李雪金.CAD在機械設(shè)計中的應(yīng)用探究[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2010（16）：119.

[5]許磊，謝有浩，李志剛.CAD在機械設(shè)計中的應(yīng)用研究[J].企業(yè)技術(shù)開發(fā)，2013，32（25）：60-61+89.