機械設計下CAD技術的運用分析

蔣銀紅

（哈爾濱石油學院機械系，黑龍江 哈爾濱 150028）

機械設計下CAD技術的運用分析

蔣銀紅

（哈爾濱石油學院機械系，黑龍江 哈爾濱 150028）

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

機械設計；CAD技術；系統

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

1 CAD技術的概述和組成系統

CAD技術主要以計算機輔助設計技術為載體，將設計資料傳輸到計算機當中去，通過相應的計算機系統對數據的運算、自動的進行程序編制和對圖形的處理，并達到優化設計方案的目的，從而繪制出理想的零件或產品的結構圖。CAD是將人與計算機的最佳特性結合起來，輔助進行產品的設計和分析的一門新興技術，集合了計算機和工程設計方法，是一項最新的發展學科。人在運用CAD技術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標注的一種以擺脫過去復雜的手工繪圖為其目標的方法與技術。而CAD技術繪圖是運用自己的經驗和判斷能力，以人機交流的方式，來控制整體設計的過程，達到最優設計結果。CAD技術具有機械產品的特點，使得在機械制造領域運用非常廣泛。

CAD組成系統是由軟件和硬件兩個系統組成，軟件方面是由CAD軟件以及相關的輔助模型構成，主要有CAPP功能，也就是計算機輔助的工業設計功能。二維繪圖功能，也就是利用計算機進行智能繪圖。PDM功能，也就是對產品數據的管理功能。目的是確保藝卡、圖紙、技術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備方面。

2 CAD技術在機械設計中的應用

（1）CAD在機械工程設計中二維繪圖的應用。CAD技術在機械設計中進行二維繪圖的應用是最為常見的應用方式。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、調用圖塊、區分層次和實現圖形交換等功能。而在二維繪圖中圖形和數據是設計者進行機械產品設計時必須要考慮的主要問題。如圖1模座零件圖的繪制。

需要注意的是參數化的設計。同一個系列或類型的機械零部件，他們在結構上是非常相近的。唯一不一樣的就是尺寸的大小不同，只需要借助參數化設計方法構建圖形程序庫，把圖像調出，然后對其尺寸進行相應的調整，就會得到一個不一樣的設計圖形。

圖1 模座零件圖

（2）CAD在機械工程設計中三維繪圖的應用。CAD技術在三維設計中，其基本思想之一就是實現參數化和變量化設計，這是過去二維建模體系中無法實現的參數化設計。現在CAD技術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，系統提供了立方體、環狀體、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生一個零件的模型。對于稍復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。在機械設計中，設計人員充分利用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、重新設計零部件。

（3）實現機械產品的協同設計。對于一個機械產品設計單位而言，產品的設計應該是在協同理念的指導下利用信息技術手段提高生產力的工作。協同設計系統能夠實現對件資料的結構化共享，包括工程圖紙、有效軟件、電子規范、文檔、規程規范、信息專題庫、體系文件、ISO表單、動態信息庫等方面。所以對于一個機械企業，他們在產品研發過程中往往會集成多學科的技術，并收集分析，同時機械產品的并行化設計又要有設計規范的統一性，才能對個體設計結果和理念進行共享，確保集體設計智慧得到凝聚，使得整體的設計能夠在多個學科下協作完成，并使多學科專業特長得到發揮，達到研究的產品使用壽命和制造過程的更加優化，確保機械設計能夠實現功能的集成化，使得機械產品在設計過程里能夠實現信息和資源的共享，大大提高設計的效率，最終有更加完善的機械產品設計出，并滿足機械產品成本低、質量高的基本設計需求。

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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，哈爾濱石油學院機械系在校學生，研究方向為機械設計制造。

2015-09-07