論CAD在機械設計中的應用及機械制造技術的應用實踐

陳格

（云南工業技師學院 云南省曲靖市 655000）

引言

近些年來，CAD以其諸多優勢在很多行業中獲得了普遍的運用，且得到了極佳的成效與經濟效益。CAD技術掌控了當代機械設計和機械制造的新趨勢，并研發與應用先進方式和先進技術，在革新原有設計和制造方式上，具備極為關鍵的作用。因此，CAD必定會在當代機械設計和制造方面具備廣闊的發展空間。

1 CAD技術在機械設計中的應用分析

1.1 CAD在機械設計中的應用方式

CAD屬于機械設計中應用相對廣泛的技術，且在機械設計方面通常應用于如下幾點：設計幾何建模、工程項目分析研究、設計方案的審核與評估、計算機制圖輔助、設立工程項目數據庫和數據庫操作以及工程項目設計方案的處置、檢索、更換等等。當前時期，進行機械設計的過程中，CAD的運用重點集中在計算機二維制圖與三維造型、性能研究、結構改善這兩個環節。

（1）在CAD出現的早期僅可以實現部分簡單的二維制圖，發展到現在，CAD出現了質的跨越，自己研發最初的計算機輔助制圖，變成了具備重要意義上的輔助設計。當前，機械制造業中運用相對較多的CAD技術二維繪圖工具為：AutoCAD，CAXA電子圖版（機械版2009）、開目CAD軟件、機械設計師CAD軟件以及TH-PCCAD軟件。如今的機械設計師己逐漸具備有效且全方位的實行計算機輔助進行機械設計的理念。與此同時，當前大部分機械制造企業應用的CAD技術經過持續的探索與運用，整體機械設計成效獲得了很大程度的提升。此外，也逐步意識到了具備圖形的研究分析、資料共享以及信息集成化程度較高的CAD技術的關鍵地位。

（2）進行機械設計過程中，應用CAD設計，機械產品的性能與優化設計方面均可以獲得有效的提升，就是應用計算機輔助工程（CAE），卻并非僅替代簡單且復雜的人為工作。機械設計的時候，機械設計師能夠實行機械的性能研究與優化設計工作，且將機械產品的結構設計和機械性能有效整合，通過有關的計算機輔助技術進行對機械各重要構件的動態和靜態研究以及結構優化工作。雖然CAD具備其優越性，可當前，設計師運用CAD實現機械設計的設計成效與設計質量依然處在初期階段，因此，需在實際工作中進行不斷的分析和實踐。

1.2 CAD在機械設計中的應用價值

CAD技術在機械設計階段的優勢非常明顯，不僅可以使機械設計人員的能力獲得充分發揮，還可以縮短機械設計階段消耗的時間，最終提升機械設計工作的整體成效，以下為具體分析：

（1）對機械人員能力的有效發揮有利

進行機械設計階段，設計人員往往需針對機械設計實行構思，之后在頭腦中構成具體的模型，可這個模型僅僅為一類理想化的表現模式，頭腦中形成的設計模式可否在實際的設計操作中有效執行，依然需深入分析和研究。所以，機械設計人員進行設計階段，需將重視的方面放在機械產品的實際設計上，卻并非限制在怎樣將頭腦中的設計模型實行表述，而忽視了設計本身的內涵。CAD的運用可以使機械設計人員越來越重視設計方面，而并非工程設計模型的表達方面。此外，CAD技術的應用還可以實現持續操作，把機械設計人員頭腦中的設計理念更直觀準確地表達在立體圖像上，以便和別人實行溝通分析，確保機械設計人員可以進一步地進行設計，并采取擴展性的機械設計研討。

（2）降低了設計周期

機械設計屬于一類相對復雜的工作，僅僅實行人為設計工作必定需消耗更多的時間，但通過CAD技術可以把那些比較繁雜的設計工作交給CAD軟件進行制作，且可以在進行設計階段很大程度降低設計人員的任務量。借助邏輯運算把相對簡單的幾何體實行重新結合構成需要的復雜幾何體，進而縮短機械設計花費的周期。進行機械革新的時候，也可以借助三維CAD對新式機械產品進行設計，且此類更新設計無需太多的改動，由于CAD可以充分考慮機械產品的繼承問題，可以繼承機械產品本具備的各類數據信息，所以，僅需針對原有的機械產品設計實行小規模的改動。此舉能夠切實提升機械設計工作成效，縮短進行機械設計的周期。

2 CAD技術機械制造中的應用實踐

2.1 CAD技術在機械制造中的應用價值

（1）便于進行構件的修改與裝配

進行機械制造過程中，通過三維CAD軟件針對裝配條件下的構件實行設計工作，確保機械設計的有效便捷。明確相鄰構件實行部位和形狀，進而設計新的構件，很大程度提升了機械設計成效，并保證了部件彼此的匹配，減少了機械制造階段構件安裝失敗的可能性。于CAD中安裝查找系統，當一個機械部件設計完畢，查找系統就可以顯示出設計的全部指令，此類指令均可以清楚地顯示在產品設計的全過程中。也可以應用回放功能，通過動畫方式展示總體機械設計環節，更加便捷。針對機械部件實行修改的時候，僅需選取查找系統中對應的指令就可以實行更改。但在機械制造安裝部件的時候，查找系統內的安裝路徑查找系統可以針對全部安裝環節實行記錄，如果安裝發生問題，查找系統就可以顯示出不正確的安裝，以便進行修改，更好地反映出了運用CAD技術之后，對機械制造形成的優勢。

（2）有效提高了機械制造質量

應用CAD技術具備的優化設計模式，實行先進的機械設計工作，有效提高了機械制造質量。尤其在部分大型企業，通過數控技術、CAD技術和部分集成性有關技術的結合針對機械構件實行制造加工，可以提升機械制造的一致性，進而提高機械制造的質量。但在機械設計階段通過三維CAD技術，不但可以針對機械產品的規格持續實行準確描述，還可以對機械產品實行更加細致的描述。

2.2 CAD技術在機械制造中的應用實踐

在現實的應用實踐過程中，本文以圓柱凸輪進行舉例，實行測量工作。圓柱凸輪的分度數是12，動程角290°，動盤節圓直徑150mm，中心距72.44mm，滾子半徑12.5mm，圓柱凸輪旋為左旋方向。于Pro/ENGINEER中的功能實行運動仿真實驗，把得到的凸輪運動規律實行無量綱化處置，運動規律曲線分別如圖1～3所示。

圖1 無量綱位移曲線圖

圖2 無量綱速度曲線圖

圖3 無量綱加速度曲線

由上述無量綱運動規律曲線，能夠看出圓柱凸輪機構的運動規則為正弦。該方式能夠迅速地反求得出圓柱凸輪的從動件運動規則，且實現計算機輔助進行機械設計和機械制造，減少了機械產品的研發時間。且不但在圓柱凸輪機中能夠運用，在平面凸輪機構以及其他凸輪機中也可以應用。

3 結論

綜上所述，由于我國CAD技術和機械制造行業的快速發展，CAD在機械設計與機械制造中的運用更加普遍，一方面推進了機械設計水平的進步，另一方面切實提升了機械制造行業的市場競爭能力。可是該技術的研發運用效果和西方發達國家比較，依然有不小的差距。所以，需加強對CAD的研發力度，為其在機械設計和機械制造中的應用奠定良好的根基，最終推進我國機械制造業健康、快速、穩定地發展。

[1]李秋娟，張兵.論CAD在機械設計中的應用及機械制造技術的新發展[J].化學工程與裝備，2010（03）：140～141.

[2]高 雄.CAD 技術在機械設計中的應用[J].機電信息，2012（09）：116～117.