機(jī)械設(shè)計(jì)CAD及機(jī)械制造技術(shù)的應(yīng)用

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摘要：CAD技術(shù)是上個(gè)世紀(jì)80年代美國開發(fā)的繪圖程序軟件包，如今已經(jīng)發(fā)展為國際廣泛應(yīng)用的繪圖工具，能夠?qū)崿F(xiàn)二維及三維圖形的高效繪制，繪圖效率更高、精度更高、個(gè)性化更強(qiáng)，在多個(gè)領(lǐng)域中都有著普遍應(yīng)用。而CAD技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)與制造領(lǐng)域中的應(yīng)用則有效解決了機(jī)械重復(fù)設(shè)計(jì)等問題，并提高了設(shè)計(jì)效率與效益，保障資源利用率等?；诖?，本文便圍繞cad在機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用展開論述，重點(diǎn)分析了CAD技術(shù)應(yīng)用于機(jī)械設(shè)計(jì)及機(jī)械制造技術(shù)的應(yīng)用策略。

關(guān)鍵詞：CAD技術(shù)；機(jī)械設(shè)計(jì)；機(jī)械制造技術(shù)

引言

在機(jī)械設(shè)計(jì)及機(jī)械制造技術(shù)方面，CAD技術(shù)的應(yīng)用不僅能進(jìn)一步改善機(jī)械設(shè)計(jì)效率，同時(shí)還能保障機(jī)械設(shè)計(jì)的質(zhì)量，推動(dòng)機(jī)械制造企業(yè)實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)制造的標(biāo)準(zhǔn)化智能化，加強(qiáng)企業(yè)的綜合水平，更好地應(yīng)對(duì)外部競爭。在我國機(jī)械制造領(lǐng)域逐漸轉(zhuǎn)型的時(shí)代背景下，單一的CAD平臺(tái)軟件也漸漸無法滿足企業(yè)越來越多樣的需求，所以CAD平臺(tái)軟件的多元化發(fā)展也成為了當(dāng)下的迫切需求，只有全面掌握并應(yīng)用CAD技術(shù)，靈活融合CAD技術(shù)，才能不斷提高我國機(jī)械設(shè)計(jì)與制造水平，并推動(dòng)行業(yè)領(lǐng)域的發(fā)展。

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

1.1縮短機(jī)械設(shè)計(jì)周期

三維CAD機(jī)械設(shè)計(jì)不但可以很好地改善復(fù)雜的幾何造型問題，同時(shí)還能通過簡易的集合實(shí)體和運(yùn)算功能來構(gòu)建靈活的復(fù)雜性集合實(shí)體，可以自動(dòng)生成相貫線及截交線，進(jìn)一步降低設(shè)計(jì)工作的整體工作量，還能將機(jī)械設(shè)計(jì)的周期進(jìn)行縮減，提高機(jī)械設(shè)計(jì)效率和機(jī)械生產(chǎn)效率。三維CAD軟件的應(yīng)用在機(jī)械開發(fā)和設(shè)計(jì)方面僅需重新設(shè)計(jì)或制造部分零散部件，可以承襲多數(shù)部件的設(shè)計(jì)參數(shù)信息，從而大大提高機(jī)械設(shè)計(jì)的整體效率。除此之外，CAD軟件還具有完善的變形設(shè)計(jì)能力，可以快速重建并產(chǎn)生新的機(jī)械產(chǎn)品。

1.2便捷性的零件設(shè)計(jì)和修正

三維CAD軟件能夠在已裝配的條件下設(shè)計(jì)新的機(jī)械零件，利用原有裝配相鄰零件的位置信息和形狀信息等配置信息實(shí)現(xiàn)新零件的設(shè)計(jì)，并且新零件的適用性也能得到保障，新零件和舊零件的契合性也相對(duì)較高。通過這一方式設(shè)計(jì)新零件還可以規(guī)避獨(dú)立性機(jī)械設(shè)計(jì)可能面臨的誤差現(xiàn)象，避免裝配失敗等問題。如在裝配環(huán)境下實(shí)施零件設(shè)計(jì)時(shí)，可以進(jìn)行實(shí)地考察，更為高效地獲取周邊零件的具體信息，基于此設(shè)計(jì)的零件可以很好地滿足周圍零件的需求，順利完成零件裝配。此外，三維CAD軟件還可以在零件修正方面發(fā)揮輔助作用，在零件修正時(shí)通過資源查找器尋找零件的設(shè)計(jì)步驟命令，結(jié)合這一命令了解零件的設(shè)計(jì)步驟及順序，通過查找器的有關(guān)指令完成零件修改，能夠直接點(diǎn)擊修改目標(biāo)實(shí)現(xiàn)零件的修改。

1.3加強(qiáng)機(jī)械產(chǎn)品的技術(shù)含量及質(zhì)量水平

機(jī)械產(chǎn)品和信息技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)高效融合，并且CAD設(shè)計(jì)模式與CIMS組織生產(chǎn)使得機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)水準(zhǔn)得到了進(jìn)一步提高。三維CAD技術(shù)采取先進(jìn)的設(shè)計(jì)理念，如優(yōu)化、有限元受力分析等，這也能夠進(jìn)一步提高產(chǎn)品的綜合質(zhì)量。大型企業(yè)數(shù)控加工系統(tǒng)相對(duì)較為完善，在此基礎(chǔ)上應(yīng)用CAD/CAM/CAPP等技術(shù)手段進(jìn)行機(jī)械零件加工可以獲得較為顯著的收效，保證產(chǎn)品的生產(chǎn)質(zhì)量。三維機(jī)械設(shè)計(jì)不但能提高對(duì)象形狀大小等幾何信息的描述便利性，而且還可以賦予設(shè)計(jì)對(duì)象體積、慣性矩等信息參數(shù)，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)對(duì)象幾何形狀的數(shù)學(xué)描述以及運(yùn)作狀況的物理模擬等，能夠更加全面且精確地表現(xiàn)出設(shè)計(jì)意圖[1]。

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

2.1CAD技術(shù)與機(jī)械制圖的結(jié)合，提高企業(yè)競爭實(shí)力

2.1.1CAD技術(shù)和機(jī)械繪圖原理的結(jié)合應(yīng)用若想充分發(fā)揮CAD技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，機(jī)械設(shè)計(jì)制造人員需要將手工繪圖知識(shí)和CAD技術(shù)的繪圖原理、繪圖流程等理論內(nèi)容實(shí)現(xiàn)有機(jī)融合，從而提高機(jī)械制圖的綜合水平。同時(shí)，機(jī)械設(shè)計(jì)制造人員還需要具備一定的空間想象能力與圖形分析能力，才能將機(jī)械制圖中的手工繪圖原理在CAD輔助設(shè)計(jì)中得以應(yīng)用，充分發(fā)揮CAD技術(shù)的高效繪圖價(jià)值，繪制機(jī)械設(shè)計(jì)制造產(chǎn)品的三維模型，進(jìn)一步加強(qiáng)機(jī)械產(chǎn)品生產(chǎn)的效率性與質(zhì)量。基于此，將CAD技術(shù)和機(jī)械繪圖原理進(jìn)行結(jié)合應(yīng)用能夠?yàn)槠髽I(yè)的產(chǎn)品制造構(gòu)建更具高水平化的機(jī)械制圖技術(shù)和機(jī)械制圖標(biāo)準(zhǔn)。

2.1.2CAD技術(shù)和機(jī)械繪圖的協(xié)調(diào)應(yīng)用企業(yè)若想保障機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)制造質(zhì)量，關(guān)鍵便在于機(jī)械制造的制圖模塊，所以機(jī)械設(shè)計(jì)人員需要具備足夠的機(jī)械知識(shí)理論與機(jī)械設(shè)計(jì)專業(yè)知識(shí)，全面了解機(jī)械繪圖原理及CAD技術(shù)，實(shí)現(xiàn)機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造繪圖的電子化，進(jìn)一步提高機(jī)械設(shè)計(jì)產(chǎn)品的質(zhì)量水平，將機(jī)械制圖和CAD技術(shù)兩種模式進(jìn)行協(xié)調(diào)應(yīng)用，需要嚴(yán)格根據(jù)圖紙?jiān)O(shè)計(jì)的現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)以及人工繪圖的機(jī)械設(shè)計(jì)模式實(shí)施設(shè)計(jì)規(guī)劃，并將CAD計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)行統(tǒng)一結(jié)合，滿足機(jī)械制造企業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)應(yīng)用以及發(fā)展需求。

2.1.3機(jī)械設(shè)計(jì)制造的標(biāo)準(zhǔn)化制圖CAD技術(shù)是融合機(jī)械制圖的現(xiàn)代化繪圖技術(shù)，包含了有關(guān)的繪圖原理及繪圖技巧等，從而在整體上達(dá)到了機(jī)械設(shè)計(jì)制造制圖標(biāo)準(zhǔn)化的目標(biāo)。機(jī)械制造企業(yè)的產(chǎn)品大多具有一定的獨(dú)特性特征，所以在結(jié)合應(yīng)用過程中需要進(jìn)一步協(xié)調(diào)并優(yōu)化模塊設(shè)計(jì)，確保整體效果與作用能夠在機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)及生產(chǎn)中得以展現(xiàn)，使得機(jī)械制圖和CAD技術(shù)在內(nèi)容上實(shí)現(xiàn)更深一步的優(yōu)化。所以設(shè)計(jì)人員需要不斷提高自身的機(jī)械制圖設(shè)計(jì)專業(yè)水平，合理操作CAD技術(shù)軟件，利用CAD技術(shù)來提高機(jī)械制圖設(shè)計(jì)的可行性。機(jī)械制造企業(yè)需要結(jié)合產(chǎn)品開發(fā)目標(biāo)來為設(shè)計(jì)人員普及有關(guān)的制圖技巧和知識(shí)，并進(jìn)行CAD軟件應(yīng)用與更新的培訓(xùn)活動(dòng)，讓機(jī)械設(shè)計(jì)人員能夠按照自身的專業(yè)水平掌握CAD軟件的繪圖功能操作程序，也了解軟件繪圖的有關(guān)規(guī)律。機(jī)械制造企業(yè)還需要為設(shè)計(jì)人員創(chuàng)設(shè)和諧穩(wěn)定的工作設(shè)計(jì)環(huán)境，保證設(shè)計(jì)人員能夠在這一環(huán)境下提高自身的設(shè)計(jì)動(dòng)力和三維空間想象力，不斷提高設(shè)計(jì)規(guī)劃的創(chuàng)新力，實(shí)現(xiàn)兩種模式的有效融合，提高產(chǎn)品設(shè)計(jì)及制造的創(chuàng)造力[2]。

2.2CAD技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)制造產(chǎn)品中的應(yīng)用

2.2.1應(yīng)用CAD技術(shù)進(jìn)行產(chǎn)品建模CAD技術(shù)中的三維建模具有多種功能工具可以做到零件的實(shí)體建模，針對(duì)零件的結(jié)構(gòu)和規(guī)格進(jìn)行分析，并將其拆分為多個(gè)構(gòu)建體，再通過三維CAD技術(shù)將構(gòu)建體進(jìn)行組建，運(yùn)用布爾運(yùn)算分析構(gòu)建體，繪制出產(chǎn)品零件的三維實(shí)體組建模型。面對(duì)一些較為復(fù)雜的零件，也可以通過三維CAD軟件的草圖繪制工具建立實(shí)體模型，需要先描出產(chǎn)品零件的截面圖，之后利用CAD軟件進(jìn)行抽殼拉伸等操作，繪制零件的幾何圖形，之后按照產(chǎn)品的有關(guān)參數(shù)信息進(jìn)行模型的調(diào)整，確保幾何圖形的外形和數(shù)據(jù)能夠與零件達(dá)成一致。如對(duì)于葉輪產(chǎn)品零件的設(shè)計(jì)便可以將原本的二維CAD繪圖導(dǎo)入到三維CAD軟件草圖中，之后通過變形拉伸等操作工具繪制出三維實(shí)體，能夠有效改善繪圖的效率與準(zhǔn)確性，提高繪圖與產(chǎn)品的契合性。

2.2.2應(yīng)用CAD進(jìn)行產(chǎn)品修改根據(jù)產(chǎn)品系列劃分類別是機(jī)械制造生產(chǎn)過程中區(qū)別產(chǎn)品的重要方法，同時(shí)根據(jù)不同系列新開發(fā)產(chǎn)品和換代產(chǎn)品間的實(shí)際改變進(jìn)行劃分，可能只是添加某一項(xiàng)性能部件或在外形規(guī)格上有所差異，都會(huì)對(duì)產(chǎn)品的參數(shù)帶來影響。應(yīng)用CAD技術(shù)則可以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品參數(shù)的快速變更，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的換代設(shè)計(jì)。CAD技術(shù)在產(chǎn)品建模期間通常會(huì)應(yīng)用參數(shù)化建模的形式，通過參數(shù)來關(guān)聯(lián)產(chǎn)品建模過程中的各項(xiàng)步驟以及產(chǎn)品外形規(guī)格、結(jié)構(gòu)特征等，若對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的尺寸或結(jié)構(gòu)進(jìn)行部分變更，通常修改產(chǎn)品設(shè)計(jì)建模中的有關(guān)參數(shù)即可實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的更新。通過CAD來實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品修改不僅能快速實(shí)現(xiàn)精確化的變更，而且產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)及其他部分并不需要重新設(shè)計(jì)，有效降低了設(shè)計(jì)工作量，并提高設(shè)計(jì)效率[3]。

2.2.3應(yīng)用CAD軟件生成實(shí)體零件圖及裝配圖在零件裝配方面，根據(jù)產(chǎn)品裝配技術(shù)流程，應(yīng)用CAD技術(shù)實(shí)現(xiàn)零件的裝配模擬，或應(yīng)用CAD技術(shù)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品裝配路徑的存儲(chǔ)、查找，在CAD軟件中保存記錄，在后續(xù)機(jī)械運(yùn)作期間若發(fā)現(xiàn)模擬裝配中有存在異常的零件，那么可以在軟件中針對(duì)裝配模擬過程來查找零件裝配流程，其他零件不需要進(jìn)行拆卸便可以快速找到零件異常的成因和發(fā)生位置。在找到故障源后，也可以應(yīng)用CAD技術(shù)對(duì)有關(guān)零件進(jìn)行修改，提高設(shè)計(jì)精確性，更加直觀地實(shí)現(xiàn)零件裝配，使得零件圖和裝配圖的制圖效率大大提高。

2.3CAD技術(shù)在實(shí)體生成中的應(yīng)用

對(duì)于機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制造來說，CAD技術(shù)的應(yīng)用也能夠在實(shí)體生成中發(fā)揮巨大優(yōu)勢(shì)，CAD技術(shù)應(yīng)用于實(shí)體生成中的優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在實(shí)體建模中，針對(duì)目前機(jī)械產(chǎn)品的實(shí)體建模來說，能夠選擇的模型類型較為靈活，而應(yīng)用較為廣泛的主要有立方體和球形兩種。在機(jī)械零件三維實(shí)體模型構(gòu)建期間，CAD技術(shù)的應(yīng)用只需要明確零件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)特征即可，可以實(shí)現(xiàn)零件結(jié)構(gòu)的劃分，使零件形成多種結(jié)構(gòu)體，在這一條件下對(duì)基本模型進(jìn)行三維實(shí)體構(gòu)造，之后應(yīng)用立體學(xué)和有關(guān)的布爾運(yùn)算進(jìn)行模型拼接，形成零部件的整體構(gòu)造。在機(jī)械零件的設(shè)計(jì)與生成方面，一般不會(huì)沿用單一的模型結(jié)構(gòu)類型，而是通過集中模型結(jié)構(gòu)進(jìn)行結(jié)合，實(shí)現(xiàn)模型的結(jié)合應(yīng)用，保證零件模型的生成質(zhì)量[4]。

3結(jié)束語

隨著我國機(jī)械制造領(lǐng)域的不斷發(fā)展，CAD技術(shù)也在不斷進(jìn)步與更新，在機(jī)械設(shè)計(jì)與制造中CAD技術(shù)的應(yīng)用也越來越廣泛，這不僅促進(jìn)了機(jī)械設(shè)計(jì)水平的進(jìn)步，同時(shí)也加強(qiáng)了機(jī)械制造企業(yè)的競爭能力。但CAD技術(shù)的研發(fā)與應(yīng)用與發(fā)達(dá)國家仍然具有一定差距，因此還要進(jìn)一步提高CAD技術(shù)的研究深度，為機(jī)械設(shè)計(jì)和制造中的應(yīng)用提供更有利的條件，促進(jìn)機(jī)械制造領(lǐng)域的長遠(yuǎn)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]趙元.淺析CAD在機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用及機(jī)械制造技術(shù)的新發(fā)展[J].中外企業(yè)家，2018（21）：124.

[2]王治海.CAD在機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用及機(jī)械制造技術(shù)的新發(fā)展探討[J].四川水泥，2016（12）：109.

[3]張麗.機(jī)械設(shè)計(jì)制造中的CAD技術(shù)應(yīng)用分析[J].山東工業(yè)技術(shù)，2017（03）：35.

[4]陳格.論CAD在機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用及機(jī)械制造技術(shù)的應(yīng)用實(shí)踐[J].建材與裝飾，2015（45）：245-246.

作者：岳曉博 單位：鄭州工商學(xué)院