機械設(shè)計下CAD技術(shù)的運用分析

蔣銀紅

（哈爾濱石油學(xué)院機械系，黑龍江 哈爾濱 150028）

機械設(shè)計下CAD技術(shù)的運用分析

蔣銀紅

（哈爾濱石油學(xué)院機械系，黑龍江 哈爾濱 150028）

機械制造業(yè)在推動我國經(jīng)濟快速發(fā)展中占據(jù)著重要的地位和作用，為國計民生和國防力量的增強發(fā)揮了重要作用，使得各個國家把機械制造業(yè)的發(fā)展放到了首要地位。分析如何將CAD技術(shù)更好的運用于機械設(shè)計，是本文討論的重點。

機械設(shè)計；CAD技術(shù)；系統(tǒng)

近年來，在科學(xué)技術(shù)的快速進步中，機械設(shè)計中CAD技術(shù)也越來越完善，使得過去比較傳統(tǒng)的復(fù)雜計算方式、手工繪圖等方式得以改變。CAD中文全稱是計算機輔助設(shè)計與制圖，該技術(shù)是借助計算機系統(tǒng)輔助來達到設(shè)計的建立、修改、分析或者優(yōu)化的過程，具有標準化、集成化、智能化的優(yōu)點，并且運用非常廣泛，在機械、航空航天、造船、建筑、電子等領(lǐng)域都有運用。而且很好地解決了機械企業(yè)在重復(fù)性設(shè)計多、信息資源的利用率低等方面的問題，為企業(yè)大大減少了產(chǎn)品的制造工期和生產(chǎn)成本。隨著CAD的不斷優(yōu)化設(shè)計，繪畫功能也更加完善，并對產(chǎn)品設(shè)計的方法更加靈活多變。本文將從當(dāng)前CAD技術(shù)在機械工程設(shè)計中的應(yīng)用進行分析探討，更好的推動我國機械制造業(yè)健康有序的發(fā)展建設(shè)。

1 CAD技術(shù)的概述和組成系統(tǒng)

CAD技術(shù)主要以計算機輔助設(shè)計技術(shù)為載體，將設(shè)計資料傳輸?shù)接嬎銠C當(dāng)中去，通過相應(yīng)的計算機系統(tǒng)對數(shù)據(jù)的運算、自動的進行程序編制和對圖形的處理，并達到優(yōu)化設(shè)計方案的目的，從而繪制出理想的零件或產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)圖。CAD是將人與計算機的最佳特性結(jié)合起來，輔助進行產(chǎn)品的設(shè)計和分析的一門新興技術(shù)，集合了計算機和工程設(shè)計方法，是一項最新的發(fā)展學(xué)科。人在運用CAD技術(shù)繪圖和計算機繪圖是不一樣的，計算機繪圖只是簡單的運用圖形軟件與硬件繪圖和相關(guān)標注的一種以擺脫過去復(fù)雜的手工繪圖為其目標的方法與技術(shù)。而CAD技術(shù)繪圖是運用自己的經(jīng)驗和判斷能力，以人機交流的方式，來控制整體設(shè)計的過程，達到最優(yōu)設(shè)計結(jié)果。CAD技術(shù)具有機械產(chǎn)品的特點，使得在機械制造領(lǐng)域運用非常廣泛。

CAD組成系統(tǒng)是由軟件和硬件兩個系統(tǒng)組成，軟件方面是由CAD軟件以及相關(guān)的輔助模型構(gòu)成，主要有CAPP功能，也就是計算機輔助的工業(yè)設(shè)計功能。二維繪圖功能，也就是利用計算機進行智能繪圖。PDM功能，也就是對產(chǎn)品數(shù)據(jù)的管理功能。目的是確保藝卡、圖紙、技術(shù)資料和加工代碼等方面具有可靠性與安全性。CAD的硬件組成主要有個人計算機、工程工作站和圖形輸入輸出設(shè)備方面。

2 CAD技術(shù)在機械設(shè)計中的應(yīng)用

（1）CAD在機械工程設(shè)計中二維繪圖的應(yīng)用。CAD技術(shù)在機械設(shè)計中進行二維繪圖的應(yīng)用是最為常見的應(yīng)用方式。CAD中二維繪圖軟件的主要功能包括交互式繪圖、填充剖面、圖形編輯、文字、標準尺寸、調(diào)用圖塊、區(qū)分層次和實現(xiàn)圖形交換等功能。而在二維繪圖中圖形和數(shù)據(jù)是設(shè)計者進行機械產(chǎn)品設(shè)計時必須要考慮的主要問題。如圖1模座零件圖的繪制。

需要注意的是參數(shù)化的設(shè)計。同一個系列或類型的機械零部件，他們在結(jié)構(gòu)上是非常相近的。唯一不一樣的就是尺寸的大小不同，只需要借助參數(shù)化設(shè)計方法構(gòu)建圖形程序庫，把圖像調(diào)出，然后對其尺寸進行相應(yīng)的調(diào)整，就會得到一個不一樣的設(shè)計圖形。

圖1 模座零件圖

（2）CAD在機械工程設(shè)計中三維繪圖的應(yīng)用。CAD技術(shù)在三維設(shè)計中，其基本思想之一就是實現(xiàn)參數(shù)化和變量化設(shè)計，這是過去二維建模體系中無法實現(xiàn)的參數(shù)化設(shè)計。現(xiàn)在CAD技術(shù)擁有一些基本的體系，有邊框模型、外形模型與實體模型這三種建模方法。CAD通過這些體系完成零件模型的建立。如在CAD的三維實體建模中，系統(tǒng)提供了立方體、環(huán)狀體、圓柱體、球體、圓錐體、楔形體這6種基本體系。簡單的零件模型是采取分解成幾個小塊的不同的基本體，然后把這些零件體以三維實體造型和布爾運算產(chǎn)生一個零件的模型。對于稍復(fù)雜的零件模型就需要首先繪制出圖像的二維幾何輪廓，然后通過三維造型得到零件的模型。在機械設(shè)計中，設(shè)計人員充分利用CAD來建模，利用三維空間可以進行快捷靈活的操作，來控制、修改零部件、重新設(shè)計零部件。

（3）實現(xiàn)機械產(chǎn)品的協(xié)同設(shè)計。對于一個機械產(chǎn)品設(shè)計單位而言，產(chǎn)品的設(shè)計應(yīng)該是在協(xié)同理念的指導(dǎo)下利用信息技術(shù)手段提高生產(chǎn)力的工作。協(xié)同設(shè)計系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對件資料的結(jié)構(gòu)化共享，包括工程圖紙、有效軟件、電子規(guī)范、文檔、規(guī)程規(guī)范、信息專題庫、體系文件、ISO表單、動態(tài)信息庫等方面。所以對于一個機械企業(yè)，他們在產(chǎn)品研發(fā)過程中往往會集成多學(xué)科的技術(shù)，并收集分析，同時機械產(chǎn)品的并行化設(shè)計又要有設(shè)計規(guī)范的統(tǒng)一性，才能對個體設(shè)計結(jié)果和理念進行共享，確保集體設(shè)計智慧得到凝聚，使得整體的設(shè)計能夠在多個學(xué)科下協(xié)作完成，并使多學(xué)科專業(yè)特長得到發(fā)揮，達到研究的產(chǎn)品使用壽命和制造過程的更加優(yōu)化，確保機械設(shè)計能夠?qū)崿F(xiàn)功能的集成化，使得機械產(chǎn)品在設(shè)計過程里能夠?qū)崿F(xiàn)信息和資源的共享，大大提高設(shè)計的效率，最終有更加完善的機械產(chǎn)品設(shè)計出，并滿足機械產(chǎn)品成本低、質(zhì)量高的基本設(shè)計需求。

［1］ 田海忠. CAD技術(shù)在煤礦測量工作中的應(yīng)用研究［J］. 內(nèi)蒙古煤炭經(jīng)濟，2014（03）.

［2］ 趙京鶴，張穎，李閃. 《機械設(shè)計》教改探討［J］. 黑龍江科技信息，2013（26）.

［3］ 張立榮. 三維CAD技術(shù)在機械設(shè)計中的應(yīng)用［J］. 煤炭技術(shù)，2011（02）.

Application analysis of CAD technology under mechanical design

TH122；TP391.72

1009-797X （2015） 20-0161-02

B DOI：10.13520/j.cnki.rpte.2015.20.054

蔣銀紅（1992-），女，哈爾濱石油學(xué)院機械系在校學(xué)生，研究方向為機械設(shè)計制造。

2015-09-07