現(xiàn)代機(jī)械工程設(shè)計(jì)的特點(diǎn)及CAD技術(shù)走向淺析

梁全吉 李元慶

【摘要】本文綜述了AutoCAD機(jī)械輔助制圖設(shè)計(jì)功能的發(fā)展與創(chuàng)新過程。CAD機(jī)械設(shè)計(jì)以其獨(dú)特的工業(yè)功能和多層次的應(yīng)用特點(diǎn)得到了更多的關(guān)注和應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】機(jī)械工程設(shè)計(jì) 特點(diǎn) CAD技術(shù) 走向

一、概述

AutoCAD軟件常用于機(jī)械制圖輔助設(shè)計(jì)。作為一個(gè)強(qiáng)大的制圖軟件，AutoCAD為使用者提供了多種圖線，從而為人們繪制各式各樣的工程圖樣提供了便利。CAD技術(shù)的功能主要包括：圖形編輯、三維繪圖、仿真模擬、曲面造型有限元分析、數(shù)控加工以及動態(tài)顯示等。國內(nèi)外對機(jī)械設(shè)計(jì)的概念相對枯燥，但隨著我國現(xiàn)代工程技術(shù)的不斷發(fā)展和進(jìn)步，機(jī)械設(shè)計(jì)的概念和方法正呈現(xiàn)多樣化，每種變化都有自己的特點(diǎn)和內(nèi)涵。在現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)的發(fā)展中，為了滿足客戶的需求，設(shè)計(jì)不一樣的機(jī)械概念是一個(gè)比較復(fù)雜的設(shè)計(jì)思維過程，當(dāng)代機(jī)械設(shè)計(jì)的鉆研正逐漸走向與社會科學(xué)更全面、更精密的聯(lián)合。隨著中國制造業(yè)不斷的發(fā)展強(qiáng)大，在未來的社會發(fā)展中，智能化、自動化、信息化必將成為社會各行業(yè)發(fā)展的主要趨勢，在機(jī)械工程設(shè)計(jì)當(dāng)中應(yīng)用CAD技術(shù)是很有必要的，也是順應(yīng)當(dāng)前社會大環(huán)境發(fā)展的要求。

二、現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)的特點(diǎn)

首先，傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)工作更看重人的感性體驗(yàn)和主觀立場，因此在傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)工作中，要提高員工的技能本領(lǐng)和判斷能力?？茖W(xué)技術(shù)的不斷成長給傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)帶來了許多挑戰(zhàn)，所以傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)必需不斷創(chuàng)新。其次，傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)更看重各要素之間的和諧，比如：將計(jì)劃理念、設(shè)計(jì)產(chǎn)物所在的環(huán)境和人們的需要有機(jī)地結(jié)合起來，才能獲得良好的效果。在當(dāng)代機(jī)械設(shè)計(jì)過程當(dāng)中，考慮到各環(huán)節(jié)具有一樣的特點(diǎn)，因此必須注意均衡這些環(huán)節(jié)之間的聯(lián)系，才能有利于現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)的順利發(fā)展。第三，在現(xiàn)代設(shè)計(jì)的過程中，它要求的范圍廣泛，手段多樣。第四，在設(shè)計(jì)過程中應(yīng)以總體目標(biāo)為標(biāo)準(zhǔn)，這有利于形成多種設(shè)計(jì)方案。優(yōu)化設(shè)計(jì)雖然沒有直觀的感覺，但也有一定的主觀性，在當(dāng)前計(jì)劃過程中需要花費(fèi)一定的人力物力，應(yīng)當(dāng)避免一些不必要的揮霍。第五，現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)擁有多種功能，這些功能獲得了不斷的更新和發(fā)展。跟傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)比擬，現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)的成長擁有更廣闊的遠(yuǎn)景。比如，在使用電子通訊技術(shù)過程中，可以填補(bǔ)傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)的不足?，F(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)能充分發(fā)揮機(jī)械的協(xié)調(diào)性及完整性。同時(shí)，通過轉(zhuǎn)變內(nèi)部運(yùn)行的次序和規(guī)律，可以增進(jìn)機(jī)械設(shè)計(jì)歷程的順利進(jìn)行。隨著現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)功能的不斷完善，現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)工作范圍不停的擴(kuò)大，現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)的靈活性和動態(tài)能力會得以充分發(fā)揮。

三、CAD技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)中應(yīng)用的發(fā)展趨勢

（1）實(shí)現(xiàn)模擬機(jī)械運(yùn)行。目前，基于inventor開發(fā)的CAD軟件種類繁多，從2D到3D粗加工、從半精加工到最終精加工、從刀具軌跡生成到NC代碼轉(zhuǎn)換，都非常流暢，將逐步全面實(shí)現(xiàn)3D，為提高設(shè)計(jì)人員的工作效率。CAD技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展將實(shí)現(xiàn)對機(jī)械工作環(huán)境的模擬，在計(jì)算機(jī)上直接對工作環(huán)境進(jìn)行模擬，對構(gòu)件機(jī)構(gòu)的空間運(yùn)動和動力學(xué)進(jìn)行分析和討論，并對尺寸進(jìn)行修改，可以在三維建?；蚺c之相關(guān)的二維工程圖中進(jìn)行修改。完成后，在滿足生產(chǎn)條件的前提下，可以模擬機(jī)床的整個(gè)生產(chǎn)過程，生成三維模型和二維相關(guān)圖形。

（2）集成多種技術(shù)以實(shí)現(xiàn)智能化。整個(gè)社會會在全面變化的過程中成長。當(dāng)經(jīng)濟(jì)趨勢全球化、信息趨勢網(wǎng)絡(luò)化、生活趨勢快節(jié)奏變化時(shí)卜人們也在不停的自我完善，接受新鮮事物以順應(yīng)社會的成長。因?yàn)闄C(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也是這樣，所以我們必須經(jīng)過不停的變化來順應(yīng)社會成長的需要。特別是在計(jì)算機(jī)技術(shù)和信息技術(shù)相當(dāng)發(fā)達(dá)的今天，機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也在快速成長。三維cad技能廣泛應(yīng)用在機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)領(lǐng)域里面，使設(shè)計(jì)過程建?！，F(xiàn)在，制造業(yè)最急需的是一種可以提高產(chǎn)品技術(shù)含量和質(zhì)量的設(shè)計(jì)技能。偶然的是，三維CAD技術(shù)剛好滿足了制造業(yè)的發(fā)展需要。與二維cad相對比，三維cad技術(shù)更優(yōu)越、更智能化。隨著工業(yè)化時(shí)期的到來，機(jī)械制造業(yè)肯定要提高產(chǎn)量，提高產(chǎn)品質(zhì)量。而三維cad技術(shù)可以滿足這些需求，代表了科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步。隨著計(jì)算機(jī)性能的不斷更新?lián)Q代，它為cad技術(shù)提供了龐大的成長空間，同時(shí)，信息基礎(chǔ)的改善使得cad技術(shù)有了全新的成長根本，將逐漸完成集成化、性能化、標(biāo)準(zhǔn)化的步調(diào)，從而使將來的機(jī)械設(shè)計(jì)更加精密、科技化、創(chuàng)新化，提高其設(shè)計(jì)技能和設(shè)計(jì)理念的創(chuàng)新能力。

三、CAD技術(shù)在機(jī)械工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

（1）CAD技術(shù)在機(jī)械工程設(shè)計(jì)過程中繪圖部分的應(yīng)用。到21世紀(jì)初，參數(shù)化設(shè)計(jì)使cad技術(shù)更加完善和實(shí)用，并根據(jù)物體的結(jié)構(gòu)特性控制物體的大小，實(shí)現(xiàn)精確的設(shè)計(jì)。在當(dāng)代大型機(jī)械工程中，數(shù)控技術(shù)已經(jīng)無比成熟。采用CAD/CAM技術(shù)對機(jī)械零件進(jìn)行加工，可以大大的提高產(chǎn)品的技術(shù)含量和質(zhì)量?？s短機(jī)械設(shè)計(jì)周期。

（2）CAD技術(shù)在機(jī)械工程設(shè)計(jì)過程中瑙莫部分的應(yīng)用。應(yīng)用三維CAD技術(shù)進(jìn)行機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，一般需要對部分零件進(jìn)行設(shè)計(jì)或改裝，而對別的零件不采用任何改進(jìn)措施。因此，全部機(jī)械設(shè)計(jì)的速率就提高了約四倍，機(jī)械的設(shè)計(jì)過程就大大收縮了，設(shè)計(jì)效率提高，節(jié)約設(shè)計(jì)時(shí)間。最終，在資源尋找器中零件的裝配過程當(dāng)中，通過采用三維cad技術(shù)，就可以在技術(shù)人員面前動態(tài)、持續(xù)地顯示，讓員工更容易地掌握相關(guān)技術(shù)。

（3）CAD技術(shù)在機(jī)械工程設(shè)計(jì)中的智能化應(yīng)用。使用CAD技能對齒輪箱進(jìn)行設(shè)計(jì)，對各齒輪的強(qiáng)度進(jìn)行校對和設(shè)計(jì)計(jì)算，并且經(jīng)過計(jì)算機(jī)處理自動生成CAD圖。然后轉(zhuǎn)換成三雛模型，再運(yùn)用三雛軟件進(jìn)行殼體及機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)。整個(gè)過程減輕了手工計(jì)算工作量，同時(shí)也提高了計(jì)算精度和準(zhǔn)確率，使得設(shè)計(jì)直觀、可靠。作者通過實(shí)際運(yùn)用兩種國產(chǎn)軟件“齒輪傳動CAD”和“CAXA實(shí)體設(shè)計(jì)”軟件成功進(jìn)行了一整套的變速箱設(shè)計(jì)，并分別在齒輪設(shè)計(jì)軟件和三雛軟件具體應(yīng)用方面均進(jìn)行了詳細(xì)的論述，以供國內(nèi)中小企業(yè)齒輪CAD設(shè)計(jì)時(shí)參考。

四、結(jié)語

CAD技術(shù)作為現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)中最活躍的因素，它使設(shè)計(jì)人員的創(chuàng)造性思維能力得到了前所未有的解放。CAD技術(shù)快速適應(yīng)市場的能力使其擁有廣泛的應(yīng)用前景，只要能把握其發(fā)展的基本走向，就一定可以成為最具影響力的技術(shù)之一。

作者簡介：梁全吉（1990.9），男，廣西崇左人，廣西城市職業(yè)大學(xué)智能工程學(xué)院專職教師，主要研究方向：模具設(shè)計(jì)與制造。李元慶（1960.11），男，廣西城市職業(yè)大學(xué)教授，福建省龍巖市人，主要研究方向：電氣自動化技術(shù)。