CAD技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)中的實(shí)踐應(yīng)用

摘 要 隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，CAD技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)中得到了廣泛的運(yùn)用。本文根據(jù)CAD的組成以及發(fā)展為依據(jù)，對(duì)CAD在機(jī)械設(shè)計(jì)中的狀況進(jìn)行了分析以及對(duì)其在機(jī)械設(shè)計(jì)中的運(yùn)用進(jìn)行了論述。

一、前言

計(jì)算機(jī)技術(shù)以及電子信息技術(shù)的快速的發(fā)展，帶動(dòng)著CAD技術(shù)的快速發(fā)展，它的運(yùn)用越來(lái)越廣泛。各種行業(yè)都在運(yùn)用著CAD技術(shù)，機(jī)械設(shè)計(jì)行業(yè)是運(yùn)用CAD技術(shù)最多的一個(gè)行業(yè)，CAD技術(shù)的繪圖能力是非常的強(qiáng)大的，機(jī)械輔助設(shè)計(jì)軟件中CAD技術(shù)是運(yùn)用最廣泛的。尤其版本經(jīng)過(guò)多次的升級(jí)新版本的功能是更加的強(qiáng)大，也更加的穩(wěn)定，繪圖方式也是更加的靈便以及多樣化，符合廣大的設(shè)計(jì)人員的要求。

二、CAD技術(shù)概況

（一）CAD技術(shù)的組成和發(fā)展

CAD系統(tǒng)由硬件和軟件兩部分組成，CAD系統(tǒng)是以硬件系統(tǒng)為基礎(chǔ)，系統(tǒng)中最關(guān)鍵的還是軟件系統(tǒng)，它決定著系統(tǒng)的將要具備的功能。它就是基于計(jì)算機(jī)的強(qiáng)大的運(yùn)算能力以及強(qiáng)大的圖形處理能力，設(shè)計(jì)人員運(yùn)用它讓產(chǎn)品設(shè)計(jì)達(dá)到預(yù)想的標(biāo)準(zhǔn)，達(dá)到科技創(chuàng)新的一種技術(shù)。

產(chǎn)品的更新?lián)Q代，能讓產(chǎn)品具有活力以及具有強(qiáng)大的競(jìng)爭(zhēng)力。對(duì)產(chǎn)品的不斷的研究以及作出必要的創(chuàng)新，這樣能推動(dòng)產(chǎn)品的發(fā)展，而且能產(chǎn)品推向各個(gè)行業(yè)。目前CAD技術(shù)已經(jīng)得到了廣泛的運(yùn)用，但是對(duì)它的研究還在不斷的繼續(xù)，也在不斷的進(jìn)行創(chuàng)新，也被運(yùn)用在更為廣泛的領(lǐng)域。目前，CAD系統(tǒng)從早期具備圖形處理功能以及計(jì)算功能逐漸的發(fā)展到了智能化CAD系統(tǒng)。這就印證了CAD的發(fā)展?jié)摿Γ@也是產(chǎn)品的不斷的革新不斷創(chuàng)新的結(jié)果，并且賦予了它活力。這個(gè)系統(tǒng)采用了特定領(lǐng)域內(nèi)的邏輯以及符號(hào)技術(shù)，它不僅可以對(duì)某一領(lǐng)域內(nèi)的設(shè)計(jì)過(guò)程進(jìn)行模擬，而且還可以把單一領(lǐng)域內(nèi)的指定的問(wèn)題解決了。要把各種技術(shù)結(jié)合起來(lái)運(yùn)用在CAD技術(shù)中在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行數(shù)據(jù)分析、試驗(yàn)以及模擬，并且做出方案的決策。這樣能有效的提高設(shè)計(jì)效率。

CAD三維技術(shù)是讓人們根據(jù)腦中的三維模型直接著手設(shè)計(jì)的系統(tǒng)，它具有突出的設(shè)計(jì)功能，具有簡(jiǎn)潔、普遍以及廣泛等特性，讓機(jī)械設(shè)計(jì)能力有了很大的提升，不僅對(duì)設(shè)計(jì)人員的設(shè)計(jì)效率有明顯的提高，而且還加快設(shè)計(jì)的速度。它使得設(shè)計(jì)者的構(gòu)想得以體現(xiàn)出來(lái)，而且能夠在三維模型中分析整個(gè)的設(shè)計(jì)過(guò)程，讓設(shè)計(jì)方案理想化了。科學(xué)技術(shù)的不斷的發(fā)展，機(jī)械行業(yè)也隨著不斷的發(fā)展。現(xiàn)在我國(guó)的機(jī)械行業(yè)逐漸的向單純的制造向創(chuàng)新型行業(yè)過(guò)渡，平面設(shè)計(jì)技術(shù)慢慢的將不能讓設(shè)計(jì)者得到滿(mǎn)足，由此可見(jiàn)，三維CAD技術(shù)是未來(lái)發(fā)展的趨勢(shì)。

（二）CAD技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)中的優(yōu)勢(shì)

CAD技術(shù)在機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)中，取代了繁瑣的、重復(fù)的而且簡(jiǎn)單的動(dòng)作，它優(yōu)勢(shì)在產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)以及在性能方面的設(shè)計(jì)中完全的體現(xiàn)出來(lái)了。CAD技術(shù)可以將產(chǎn)品的性能和外形設(shè)計(jì)同時(shí)的進(jìn)行設(shè)計(jì)，讓兩者得到充分的結(jié)合，這對(duì)對(duì)產(chǎn)品的改進(jìn)和完善是非常的有利的。通過(guò)輔助的功能可以對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行結(jié)構(gòu)的完善以及進(jìn)行動(dòng)態(tài)和靜態(tài)的分析。另外，它在復(fù)雜工件體積、重量計(jì)算等等方面都有廣泛的運(yùn)用。

二、CAD技術(shù)在機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

（一）實(shí)體生成

CAD的三維建模可以由表明模型、線(xiàn)框模型以及實(shí)體模型三種方法來(lái)完成。在多數(shù)具有實(shí)體建模功能的CAD軟件中，一般來(lái)說(shuō)都是具有一些基本的體系。在CAD實(shí)體造型模塊中有6種基本體系，即球體、圓錐體、楔形體、立方體、圓柱體、環(huán)狀體。

想要實(shí)現(xiàn)零件的三維實(shí)體模型，只需通過(guò)結(jié)構(gòu)的分析可以把簡(jiǎn)單的零件分解成許多個(gè)基本體，對(duì)沒(méi)個(gè)基本體進(jìn)行三維實(shí)體造型，再對(duì)這些基本體進(jìn)行差、并、交等布爾運(yùn)算，就可以得出零件的三維模型。有時(shí)候由于分解的基本體過(guò)多，很難將其實(shí)體化，因此，單一的基本體系滿(mǎn)足不了機(jī)械零件對(duì)三維實(shí)體造型的要求。我們可以線(xiàn)畫(huà)出零件的平面截圖然后在對(duì)圖進(jìn)行拉升或者是旋轉(zhuǎn)都可以出現(xiàn)新的基本體，在通過(guò)差、并、交等布爾運(yùn)算，實(shí)現(xiàn)所要實(shí)體的造型。有了實(shí)體造型時(shí)候可以根據(jù)機(jī)械工作過(guò)程中的參數(shù)來(lái)進(jìn)行研究，在運(yùn)動(dòng)的某一位置，并按坐標(biāo)進(jìn)行裝配，這些都可以在三維CAD編輯功能中實(shí)現(xiàn)實(shí)體造型。

（二）模具CAD的集成制造

科學(xué)技術(shù)的快速的發(fā)展，推動(dòng)著制造業(yè)生產(chǎn)技術(shù)的快速的提升，從單一的普通機(jī)床到數(shù)控機(jī)床，從人工制圖到CAD制圖，制造業(yè)將變得越來(lái)越計(jì)算機(jī)化以及數(shù)字化。模具CAD技術(shù)、激光成型技術(shù)在制造業(yè)中都有普遍的應(yīng)用。許多功能模塊構(gòu)成了一個(gè)完整的CAD系統(tǒng)，這些模塊是圖形編輯模塊、仿真模塊、三維繪圖、數(shù)控加工、有限元分析、曲面造型以及動(dòng)態(tài)顯示等等。工程數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)很多都是從實(shí)體造型來(lái)獲取，而工程數(shù)據(jù)庫(kù)是模塊應(yīng)用的基礎(chǔ)，是實(shí)行統(tǒng)合管理方式。

（三） CAD技術(shù)多維繪圖的應(yīng)用

機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)中對(duì)數(shù)據(jù)的處理以及對(duì)圖形設(shè)計(jì)的工作量是最大的，傳統(tǒng)的工程圖的設(shè)計(jì)只需要用二維圖形處理來(lái)完成，工程平面的設(shè)計(jì)要用適合的繪圖軟件來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)。目前很多設(shè)計(jì)都是以交瓦式制圖，這種方式一般都能實(shí)現(xiàn)對(duì)很多圖形的編輯和繪制。擁有很多的功能，如填充剖面、調(diào)用圖塊以及實(shí)現(xiàn)分層等等功能。要想施展CAD的繪圖功能，必須要在繪圖軟件包上來(lái)實(shí)現(xiàn)，而且要有對(duì)應(yīng)的圖庫(kù)，操作要盡可能的簡(jiǎn)潔。

（四）機(jī)械設(shè)計(jì)中CAD的應(yīng)用趨勢(shì)

雖然現(xiàn)在CAD系統(tǒng)在繪圖、分析和計(jì)算等處理方面有所欠缺，也在結(jié)構(gòu)的布置方案構(gòu)思以及需要符號(hào)信息表現(xiàn)出不足。但是隨著CAD技術(shù)的快速的發(fā)展，向著智能化的發(fā)展，這些欠缺和不足都會(huì)得到解決。智能時(shí)代不再遙遠(yuǎn)。為了實(shí)現(xiàn)這一設(shè)想，CAD技術(shù)還需要不斷的進(jìn)行研究，尤其要加強(qiáng)對(duì)重要技術(shù)的研究。要不斷的提升產(chǎn)品的性能，加快產(chǎn)品的跟新?lián)Q代，改變舊的設(shè)計(jì)理念，唯有如此CAD技術(shù)會(huì)有更為快速的發(fā)展。

三、結(jié)束語(yǔ)

要實(shí)現(xiàn)無(wú)圖樣生產(chǎn)，三維CAD技術(shù)是解決這一問(wèn)題的核心技術(shù)。CAD技術(shù)讓設(shè)計(jì)人員從舊的設(shè)計(jì)模式中解脫出來(lái)，用新的設(shè)計(jì)方式進(jìn)行設(shè)計(jì)，現(xiàn)代的設(shè)計(jì)觀念深入設(shè)計(jì)員的思維中。CAD技術(shù)的廣泛的應(yīng)用以及現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)對(duì)設(shè)計(jì)的要求越來(lái)越來(lái)，這推動(dòng)了CAD技術(shù)的不斷的向前發(fā)展，CAD的高速發(fā)展，提高了機(jī)械制造業(yè)的生產(chǎn)率，促進(jìn)了機(jī)械制造業(yè)的快速的發(fā)展。根據(jù)CAD技術(shù)現(xiàn)在的發(fā)展速度，CAD技術(shù)將會(huì)達(dá)到前所未有的高度，將會(huì)讓制造業(yè)推向繁榮的時(shí)代。

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（作者單位：長(zhǎng)江大學(xué)文理學(xué)院理工學(xué)部）