機(jī)械CAD 與機(jī)械制圖相結(jié)合在機(jī)械制造中的應(yīng)用研究

李永甲

（金昌市理工中等專業(yè)學(xué)校，甘肅 金昌 737100）

在機(jī)械制造領(lǐng)域，由于近年來的不斷變革和創(chuàng)新，以往的制造方法和生產(chǎn)手段已經(jīng)不能適應(yīng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的需求，必須實事求是，深刻地理解與把握機(jī)械設(shè)備制造工藝的有關(guān)要求，確保制造階段工序質(zhì)量與技術(shù)水平，基礎(chǔ)條件要充分。同時，從機(jī)械制造行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展角度來看，將機(jī)械CAD 和機(jī)械制圖結(jié)合起來，可以將各種技術(shù)的使用和繪制流程進(jìn)行簡化，在實施過程中配備專門的技術(shù)人才，提高制圖的質(zhì)量、效率和技術(shù)水平，從而產(chǎn)生更大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

1 機(jī)械CAD 與機(jī)械制圖概念及關(guān)系

1.1 概念

機(jī)械制圖，就是把設(shè)計師的創(chuàng)意展現(xiàn)出來，把機(jī)械的尺寸、結(jié)構(gòu)、技術(shù)要求、原理等進(jìn)行直觀地展示，以及各種領(lǐng)域、人員都能方便地進(jìn)行交流與溝通。機(jī)械制圖最大的特點(diǎn)就是圖樣的多樣性，在制圖過程中，會涉及大量的文字、符號、數(shù)字等，需要對每部分進(jìn)行細(xì)致的記錄，為實現(xiàn)機(jī)械設(shè)計的全面性、細(xì)致性等奠定了基礎(chǔ)，也是每位工程人員都需要具備的基本技能之一。因此，對技術(shù)人員的專業(yè)能力和技術(shù)水平都有極高的標(biāo)準(zhǔn)。

機(jī)械CAD 是以計算機(jī)技術(shù)在機(jī)械制圖中的運(yùn)用為前提，屬于計算機(jī)軟件的范疇。從功能的類型上來看，可以分為設(shè)計功能和基礎(chǔ)功能兩部分。它的獨(dú)特之處在于它本身的基礎(chǔ)功能，與常規(guī)的機(jī)械制圖方式一樣，在實際操作中所涉及的范圍更廣，需要對各種信息數(shù)據(jù)、數(shù)字標(biāo)識、文字標(biāo)注等進(jìn)行細(xì)致的記載，從而為機(jī)械制造的發(fā)展奠定了堅實的基礎(chǔ)。

1.2 關(guān)系

根據(jù)對機(jī)械制圖與機(jī)械CAD 含義的分析，可了解到二者不同特性，有關(guān)二者關(guān)聯(lián)探究，應(yīng)從過去手工制圖方法為突破口，會運(yùn)用到圖紙、尺子、簽字筆、直尺等物品，比照機(jī)械CAD，則屬于一種用繪圖軟件，可制作出“三維立體”模型，對各個線段精確測量，僅需根據(jù)其“尺寸檢測”專用工具就可以，有利于多方位對機(jī)械圖形進(jìn)行瀏覽、圍繞、探究，可以從細(xì)節(jié)方面解決機(jī)械圖形的完整性。與此同時，機(jī)械制圖方法創(chuàng)新，要以手工制圖為核心基礎(chǔ)，依靠新技術(shù)，并對其進(jìn)行逐步完善，使二者能自然融合。

除此之外，在二者融合的條件下，機(jī)械CAD 技術(shù)無法單獨(dú)存在，需與機(jī)械制圖一同運(yùn)用，確立機(jī)械CAD 技術(shù)應(yīng)用關(guān)鍵和處理目標(biāo)，可以對機(jī)械圖型科學(xué)解決，在這個環(huán)節(jié)中具有系統(tǒng)化專業(yè)技術(shù)人員，確保機(jī)械制圖任務(wù)圓滿完成。與此同時，制圖工作人員也對手工繪圖內(nèi)容和關(guān)鍵點(diǎn)進(jìn)行整體性把握，要具有較強(qiáng)的邏輯思維能力、良好的制圖習(xí)慣，能主動學(xué)習(xí)機(jī)械CAD 技術(shù)，只有自身基本能力極強(qiáng)，才能保證該項技術(shù)應(yīng)用的合理化、規(guī)范化。

2 CAD 在機(jī)械制圖中的應(yīng)用

2.1 在畫法幾何中的應(yīng)用

由于在常規(guī)的機(jī)械繪圖中，有些點(diǎn)、線、面的投射看起來不是三維的，其主要原因在于它沒有具有可視化和直觀的特性。CAD 技術(shù)可以有效地避免此類問題，CAD可以建立主視、俯視、左視和西南軸測四個視點(diǎn)。利用CAD 技術(shù)，可以更直觀地看到這三個點(diǎn)的投影，也可以利用圖形的實體效應(yīng)，來構(gòu)建立體的三維模型。在三維的模型中，可以對三個基點(diǎn)進(jìn)行解析，使三個基點(diǎn)更加直觀地融合到實體中。

2.2 在讀組合體視圖中的應(yīng)用

機(jī)械設(shè)計中的組合視圖通常是由多個部件組成的，在設(shè)計人員依靠機(jī)械CAD 技術(shù)的時候，機(jī)械CAD 可以通過系統(tǒng)軟件的三維模型來進(jìn)行組裝，在設(shè)計的時候，可以選擇一個基礎(chǔ)的立體結(jié)構(gòu)，通過旋轉(zhuǎn)縱向軸來調(diào)節(jié)所需的角度，隨后進(jìn)行詳細(xì)位置的移動，不管設(shè)計的組合形式復(fù)雜與否，都可以根據(jù)機(jī)械CAD技術(shù)進(jìn)行精確的設(shè)計。

2.3 在剖視圖中的應(yīng)用

為了得到零件更精確的描述，需要對零件進(jìn)行橫斷面的處理，所以在繪制圖紙時，如果出現(xiàn)了大量的凹槽和孔洞，通常會采用剖視圖的方式來表示。橫切面的創(chuàng)建通常是設(shè)計師根據(jù)設(shè)計的構(gòu)件進(jìn)行想象而形成的，因此，在截面上都有幾條虛線構(gòu)成。由于橫截面上的線條過多，所以很難看清，而通過機(jī)械CAD 技術(shù)，可以建立不同的零件模型，然后根據(jù)零件的剖面進(jìn)行切割，這樣就可以直接觀察零件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，并可以選擇不同的切割機(jī)構(gòu)進(jìn)行解剖。

通過機(jī)械CAD 技術(shù)，可以進(jìn)行各種零件的截面圖，從而避免在剖面圖中對用戶的直觀使用造成的影響，這樣可以更好地對剖面后各部位的實際尺寸進(jìn)行分析。

3 機(jī)械CAD 制圖的優(yōu)勢

3.1 可大大提升制圖工作的效率，增強(qiáng)制圖質(zhì)量

機(jī)械CAD 技術(shù)利用計算機(jī)處理、改進(jìn)、計算圖形和模型，減少了手工制圖中大量煩瑣的工作，能夠有效縮短制圖時間，機(jī)械CAD 可以使用各種方法創(chuàng)建直線、圓形、多邊形、樣條曲線等基本圖形，同時還可以方便地繪制水平直線和垂直直線，有助于獲取幾何圖形上特殊點(diǎn)的對象捕捉功能，實現(xiàn)面傾斜線在各個方位的跟蹤等。非常容易地克服人工繪制解決不了的難題，使生產(chǎn)結(jié)構(gòu)復(fù)雜的精密零件變得可行。

3.2 抓住設(shè)計要點(diǎn)，顯示圖樣三維效果

機(jī)械CAD 可以生成3D 立體或平面的模型，使得圖像更直觀，更容易暴露出問題所在，方便設(shè)計師進(jìn)行修改和完善。通過對模具樣品的實際幾何形狀進(jìn)行三維實體建模，可以使設(shè)計者對設(shè)計產(chǎn)生更為直觀的認(rèn)識，使設(shè)計者能夠集中精力在產(chǎn)品上，確保產(chǎn)品設(shè)計的創(chuàng)新性，為后續(xù)的設(shè)計提供良好的依據(jù)。

3.3 高精度條件的實現(xiàn)，為下一步的生產(chǎn)打下了堅實的基礎(chǔ)

與人工繪制精度相比，機(jī)械CAD 所得到的尺寸精度要高很多，而且機(jī)械CAD 軟件還具備了自動的圖形調(diào)節(jié)與比對的功能，比如，可以在組裝的條件下進(jìn)行新的產(chǎn)品零件的開發(fā)，也可以根據(jù)鄰近的零件形狀和位置來進(jìn)行設(shè)計和修改，從而防止因個別零件的精度偏差而造成組裝失敗。在零件環(huán)境的查找器中，可以在完成機(jī)械零件造型設(shè)計的同時，把零件的所有指令都羅列出來，它可以清晰地看到完成零件的每一個步驟，而且還可以通過動畫將零件造型的全部過程進(jìn)行回放。通過資源查詢程序中相應(yīng)的指令，可以進(jìn)行零件的更改。

4 機(jī)械CAD 與機(jī)械制圖相結(jié)合的重要性

在當(dāng)前的工業(yè)生產(chǎn)行業(yè)的機(jī)械制圖中，仍存在少數(shù)傳統(tǒng)的制圖方式，如圓規(guī)、鉛筆、三角尺等人工制圖，其制圖困難，比例不易把握，造成圖形出現(xiàn)了較大的偏差。機(jī)械CAD 是指運(yùn)用計算機(jī)以及圖形設(shè)備，幫助設(shè)計工作人員實現(xiàn)機(jī)械制圖。在機(jī)械CAD 進(jìn)行機(jī)械制圖的過程中，通過計算、對比、分析各種制圖方案，最終得出最佳的制圖方案。由于在制圖過程中，所生成的海量的數(shù)據(jù)和圖表可以被即時存儲到計算機(jī)系統(tǒng)中，從而實現(xiàn)了對圖像的迅速提取，而且在人工機(jī)械制圖時，需要將草圖轉(zhuǎn)變?yōu)楣ぷ鲌D，需要極大的工作量，而采用機(jī)械CAD 技術(shù)可以顯著地減少手工轉(zhuǎn)換的工作量，大大地增加了工作的效率。在機(jī)械制造中，制圖是關(guān)鍵的技術(shù)環(huán)節(jié)，如果出現(xiàn)錯誤，將會對正常工程運(yùn)行產(chǎn)生很大的不利作用。機(jī)械制圖與機(jī)械CAD 技術(shù)的有機(jī)結(jié)合，可以顯著地改善制圖的質(zhì)量和效率，對機(jī)械制造工作具有很大的推動作用。

5 機(jī)械CAD 與機(jī)械制圖相結(jié)合在機(jī)械制造中應(yīng)用的注意要點(diǎn)

5.1 建立機(jī)械CAD 與機(jī)械制圖相結(jié)合為基礎(chǔ)的機(jī)械制圖標(biāo)準(zhǔn)

在機(jī)械制圖中應(yīng)用機(jī)械CAD 技術(shù)，必須把繪圖原理、繪圖方法、投影變化理論等機(jī)械制圖知識與CAD 繪圖操作結(jié)合起來，而這種理論在CAD 繪圖軟件中的表現(xiàn)就是要求繪圖技術(shù)人員具有豐富的想象和對復(fù)雜的圖形進(jìn)行分析的能力。但由于實際情況不同，機(jī)械制造中的制圖技術(shù)人員的專業(yè)技能參差不齊，導(dǎo)致使用CAD 繪圖軟件時技術(shù)人員所繪制的圖形質(zhì)量和形式有很大差異，因此，必須將機(jī)械CAD 和機(jī)械制圖有機(jī)地融合起來，從而促使有關(guān)技術(shù)工作者主動學(xué)習(xí)和掌握機(jī)械CAD 和機(jī)械制圖的技術(shù)理論，從而提升自己的制圖水平。

5.2 嚴(yán)格遵循圖紙設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)

高技術(shù)含量的機(jī)械繪圖是企業(yè)進(jìn)行機(jī)械制造的最重要的競爭能力，它可以對產(chǎn)品的生產(chǎn)制造進(jìn)行有效的優(yōu)化，從而使企業(yè)的生產(chǎn)效率得到更大的提，因此機(jī)械制圖的質(zhì)量十分關(guān)鍵。機(jī)械制圖工作人員在使用機(jī)械CAD制圖技術(shù)完成制圖后，使其設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)與生產(chǎn)圖紙設(shè)計要求相一致，從而確保生產(chǎn)制造的產(chǎn)品質(zhì)量。因此，在完成設(shè)計方案后，技術(shù)人員必須對設(shè)計圖紙進(jìn)行檢驗、計算和分析，確保圖紙設(shè)計滿足工業(yè)化的生產(chǎn)需要。

5.3 注意培養(yǎng)高精尖機(jī)械制圖人才

一般的機(jī)械制圖技術(shù)人員對機(jī)械繪圖的理論知識理解情況都比較高，但是，對機(jī)械CAD 軟件的理解卻不深，所以很難將機(jī)械制圖與機(jī)械CAD 技術(shù)完美地融合在一起，無法有效發(fā)揮機(jī)械CAD 制圖軟件所具有的獨(dú)特優(yōu)勢。

為了解決這一問題，機(jī)械制圖技術(shù)人員在熟練掌握機(jī)械制圖的基本理論知識的前提下，加強(qiáng)對機(jī)械CAD 軟件技術(shù)的學(xué)習(xí)，機(jī)械制圖的相關(guān)技術(shù)人員必須認(rèn)識到，在不久的將來，用計算機(jī)輔助設(shè)計的方法將取代傳統(tǒng)的人工制圖而發(fā)展。同時，企業(yè)還要選擇一些具有熟練的手工繪制技術(shù)人才，對其進(jìn)行專業(yè)的CAD 制圖技術(shù)訓(xùn)練，以提升技術(shù)工作人員在機(jī)械CAD 和機(jī)器制圖的聯(lián)合應(yīng)用中的繪制水平。

6 機(jī)械CAD 與機(jī)械制圖結(jié)合的方式

6.1 CAD 中機(jī)械繪圖原理結(jié)合方式

將機(jī)械制圖中的手工繪圖與機(jī)械CAD 中的原理、方法、投射變形等原理的密切結(jié)合，需要有較強(qiáng)的機(jī)械制圖技能支撐和輔助。機(jī)器制圖的相關(guān)工作人員應(yīng)具有較強(qiáng)的對空間的想象力和對圖案的解析能力，以保證機(jī)械制圖工作的順暢進(jìn)行。

機(jī)械CAD 作為一種新型的計算機(jī)輔助制圖軟件，需要將其與人工繪制的基本原則相結(jié)合，才能夠使機(jī)械CAD 技術(shù)的作用能夠充分地利用。

6.2 協(xié)調(diào)二者結(jié)合應(yīng)用的模式

機(jī)械制圖模塊是保證機(jī)械設(shè)備制造行業(yè)持續(xù)穩(wěn)定地提高生產(chǎn)率和品質(zhì)的重要環(huán)節(jié)。在熟悉機(jī)械制圖的基本理論和相應(yīng)的軟件運(yùn)用后，才能從事機(jī)械產(chǎn)品的生產(chǎn)和加工。在機(jī)械制圖與機(jī)械CAD 相融合的應(yīng)用中，要達(dá)到一定的技術(shù)水平，嚴(yán)格遵守設(shè)計圖和標(biāo)準(zhǔn)，保證機(jī)械產(chǎn)品的生產(chǎn)品質(zhì)。這就需要機(jī)械制圖的具體操作人員從傳統(tǒng)的手工機(jī)械設(shè)計的基礎(chǔ)上，正確地轉(zhuǎn)化為機(jī)械制圖，并利用機(jī)械CAD 技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，使機(jī)械制圖工作的要求達(dá)到最大程度，以保證機(jī)械制造生產(chǎn)的平穩(wěn)進(jìn)行。

6.3 優(yōu)化協(xié)調(diào)二者結(jié)合應(yīng)用模塊

盡管機(jī)械CAD 制圖軟件可以將機(jī)械制圖原理、制圖方式以及其他制圖方法有機(jī)融合在一起，設(shè)立了規(guī)范化的機(jī)械制圖管理體系。但是，這一機(jī)械制圖設(shè)計方法在實踐應(yīng)用的過程中，二者的協(xié)調(diào)控制模塊作用并沒充分運(yùn)用出來，這也是導(dǎo)致機(jī)械制圖與機(jī)械CAD 內(nèi)容無法維持一致的原因。因此，機(jī)械制圖工作人員務(wù)必提升自身的制圖專業(yè)知識的儲備，保證機(jī)械制圖設(shè)計的品質(zhì)合乎機(jī)械設(shè)備制造的需求。此外，機(jī)械制造企業(yè)應(yīng)為機(jī)械制圖工作人員提供更好的機(jī)械制圖設(shè)計環(huán)境，建設(shè)一支高水平的機(jī)械制圖團(tuán)隊，為機(jī)械制造企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展打下堅實的基礎(chǔ)。

6.4 機(jī)械制圖與機(jī)械CAD 穿插使用，相輔相成

在掌握機(jī)械CAD 基本原理、基本方法、專業(yè)技能和專業(yè)知識的基礎(chǔ)上，運(yùn)用CAD 技術(shù)進(jìn)行繪圖，機(jī)械CAD雖然代替了傳統(tǒng)的手工繪制，但它必須嚴(yán)格按照圖紙的理論、標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范來完成，并且機(jī)械CAD 的繪制速度快、質(zhì)量高，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)的工程圖紙的缺陷。兩者的交叉運(yùn)用、相互關(guān)聯(lián)，最后以科學(xué)原理和準(zhǔn)確標(biāo)準(zhǔn)為中心，構(gòu)建一套高精度、高效能的機(jī)械設(shè)備的工程繪圖系統(tǒng)。

7 結(jié)語

隨著時代的發(fā)展，機(jī)械CAD 與機(jī)械制圖的融合是不可避免的，在未來，將會出現(xiàn)機(jī)械CAD 與機(jī)械制圖融合取代傳統(tǒng)的手工制圖的方式，使傳統(tǒng)的手工制圖轉(zhuǎn)向計算機(jī)技術(shù)方面，從而使機(jī)械制造生產(chǎn)工藝得到最大程度地改善，改善了企業(yè)的生產(chǎn)品質(zhì)和效益，降低成本，推動企業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。