計算機輔助設計CAD技術在機械設計及制造中的應用

懷玉蘭 于國英 武秋俊 崔鐵慶 李剛峰

(河北機電職業(yè)技術學院，河北 邢臺 054100)

1 在機械繪圖中的運用

繪圖作為機械設計及制造的重要工作環(huán)節(jié)，其精準度的高低直接影響到機械產(chǎn)品設計和制造的質量，對機械設計及制造而言具有非常重要的意義。在以往機械設計師進行機械設計及制造繪圖的過程中，往往需要收集和整理大量資料、素材，然后進行構思、手繪，工作較為繁重、復雜，工作效率較低，不僅容易出現(xiàn)誤差，還容易阻礙整體機械設計及制造進程的發(fā)展。而在繪圖工作中合理應用計算機輔助設計CAD技術，通過引入CAD繪圖軟件等CAD軟件技術，機械設計師可以結合機械產(chǎn)品制造的要求和用途，對圖形和相關參數(shù)進行任意地修改、編輯和調整，或進行文字編輯、圖形剖面等各項與機械繪圖有關的工作，有效保證機械制圖的準確性和合理性，從而更好提升機械設計及制造的效率與質量。

2 特定符號圖形的使用

在機械設計及制造的過程中，需要機械設計師嚴格按照相關設計手冊規(guī)定，在表達機械某部位特性時采取特定的符號或圖形，從而更好簡化設計內容[1]。在機械設計與制造過程中應用計算機輔助設計CAD技術，不僅能夠統(tǒng)一規(guī)范設計符號或圖形，幫助使用者快速理解和掌握機械設計及制造過程中某符號或圖形的意思，還能幫助機械設計師編制表格，更好理解和建立符號、圖形和設計含義之間的聯(lián)系。

3 機械建模處理的應用

對機械設計及制造而言，機械建模處理是其工作的核心內容和環(huán)節(jié)，對設計制造而言具有非常關鍵的作用。就以往機械建模實際情況來看，三維化處理具有一定的難度。而在機械設計及制造過程中應用計算機輔助設計CAD技術，通過借助計算機輔助軟件和三維建模技術，能夠快速、準確地建立生動的表面模型、線框模型及實體模型等三維模型，有效提高機械設計及制造的效率和質量。

在計算機輔助設計體系中，包含有立方體、圓錐體、圓柱體、曲面體等多種建模體系。機械工程師在進行機械設計及制造時，可以充分利用計算機輔助設計體系中的多種建模體系，分解、組裝原有模型，可以準確、迅速地完成建模任務，從而有效簡化建模程序。與此同時，機械工程師在繪制針對復雜的機械零件二維圖像時，可以充分利用計算機輔助設計CAD技術，將零件二維圖像三維處理，并建立相關三維模型。總而言之，在機械設計制造中應用計算機輔助設計CAD技術，能夠有效規(guī)范機械設計及制造工作環(huán)節(jié)，提高其整體工作效率和質量[2]。

4 對零部件的檢查功能

對汽車設計及制造而言，汽車整體的制造質量與汽車覆蓋模具設計的質量息息相關。若汽車設計及制造工程師設計的圖紙與汽車實體模型不符，則會導致汽車覆蓋模具返廠重修，從而造成不必要的經(jīng)濟損失。通過CAD技術，設計人員可以很簡單地對設計模型的零部件進行一定的改造與變動，可以很方便地添加零件，還可以快速地去除部分結構。與此同時，該技術還可以使得各個零部件之間的配合更加完美，在很大程度上降低了模型設計的失敗率。另外，關于設計模型零部件的拼接與拆分都可以通過計算機的零件回放功能，通過動畫的形式，使設計人員更清楚、直觀地看懂零部件的改造過程。因此，在對汽車覆蓋模具進行設計制造時，機械工程師應該對比、結合汽車覆蓋模具設計圖紙，并充分利用計算機輔助設計CAD技術，建立設計圖紙的三維模型，當發(fā)現(xiàn)問題時，及時修改和調整相關數(shù)據(jù)，避免因設計圖紙與實際模型不符而導致的返工問題，從而有效提高汽車設計與制造的工作效率和質量。

5 在逆向工程中的應用

逆向工程作為現(xiàn)階段吸收、消化先進設計的最重要手段之一，其技術研發(fā)成本卻是十分昂貴的，不僅如此，整個的研發(fā)過程通常還會受到國家專項資金投入、技術人員專業(yè)水平、環(huán)境因素等多種影響，所以其整體的開發(fā)過程需要數(shù)年甚至十幾年的時間，這對中國這樣設備水平與技術條件相對落后的發(fā)展中國家來說，是具有挑戰(zhàn)性的。所以，我們必須在對其他發(fā)達國家的科技成果進行吸收的基礎上，結合我國實際情況進行技術創(chuàng)新。而逆向工程則是在僅具備實物模型、產(chǎn)品模型的條件下展開的逆向重構產(chǎn)品零部件CAD模型設計，以此來實現(xiàn)創(chuàng)新的目標。伴隨著中國計算機輔助機械制造技術的發(fā)展，在實際工作中不僅可以利用坐標測量、CAD軟件等將手中的實物樣件轉化為具體的CAD電腦模型，將CIMS、CAM等技術對其展開再設計。特別是SCAN-TOOLS作為逆向設計模塊，可以通過數(shù)據(jù)點所構成的網(wǎng)絡曲線進行對點云處理的模擬合成，以此來得到連續(xù)、光滑的曲面，最終得到與實物基本一致的CAD模型。而其與PRO-SURFAC的融合應用，則是能夠實現(xiàn)曲面生成效果后，利用延伸、剪切、切割等手段來將原本的曲面轉化為實體，最后發(fā)揮PRO的自身軟件特征來實現(xiàn)模型二次設計，完成計算機輔助設計的CAD模型重建。

6 思考與結語

隨著社會經(jīng)濟的快速發(fā)展和科學技術水平的不斷提高，計算機輔助設計CAD技術將會引導機械設計及制造技術向集成化、綠色化和智能化方向發(fā)展。計算機輔助設計CAD技術需要從我國國情出發(fā)，充分利用機械設計及制造發(fā)展空間巨大、人力資源豐富等優(yōu)勢，不斷吸取和引進國內外先進的設計理念與技術，緊跟時代發(fā)展潮流和國際動態(tài)，不斷提高我國機械設計及制造行業(yè)的國際競爭力，更好滿足社會發(fā)展對機械設計及制造的要求。

綜上所述，隨著社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，我國機械行業(yè)發(fā)展空間巨大，開始逐漸向智能化、數(shù)字化、綠色化等方向發(fā)展。在機械設計及制造過程中應用計算機輔助設計CAD技術，不僅能夠有效提升機械設計及制造的工作效率和質量，充分發(fā)揮機械行業(yè)和計算機科技的優(yōu)勢，還能促進機械設計及制造行業(yè)的健康、可持續(xù)發(fā)展。