三維CAD技術在機械制圖中的應用

摘 要：CAD技術是當前機械制圖繪測中被廣泛應用的工具，通過當前不斷發展的計算機技術輔助設計繪圖能夠達到繪圖的高效性和便捷性。在當前的工業生產階段中，CAD技術已被廣泛應用到各種各樣的機械制圖中去，當前各大高校和培訓機構也提出了相應的培訓課程，對該技術進行全面的人才培訓和技術提高。提高對CAD技術的應用能力能夠幫助設計工作人員降低工作強度，實現機械制圖二維設計向三維設計的轉變。

關鍵詞：CAD技術；機械制圖；應用分析

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.08.135

0 前言

CAD技術產生之前，機械制圖主要是通過設計人員的手工繪制方式來開展的繪圖過程，非常復雜和繁復。以二維形式對機械實物的三維立體關系進行表現，在一定程度上提高了手工繪圖的難度。隨著CAD技術的產生和發展，機械設計繪圖工作有了一定程度的簡化，根據當前的計算機技術和數據資源提升了設計人員的工作效率。與傳統的手工繪制相比，CAD技術性價比較高，進行機械繪圖有更高的準確性，滿足相關行業機械設計的要求和國家相關標準。

1 CAD與機械制圖之間的關系

很多人對于機械制圖和CAD技術有著一定的認識誤區，認為沒有必要必須要用CAD技術，對一個物理圖像進行識別，直接進行機械制圖就可以。隨著社會和經濟的發展，機械制圖是工業企業進行工作生產的重要條件，人們已經將工作重點逐步擴展到圖像原理和工作方法的研究上面，人們通過對投影知識進行正確的利用，再結合機械圖樣，對CAD技術中所體現的機械理論和技巧進行了解和學習，能夠發揮人們腦中的空間想象力。在運用CAD技術進行機械設計過程中，人們要通過多種多樣的設計指令完成機械圖樣的繪制過程，在傳統的機械制圖過程中，通常需要設計人員利用大量的時間進行手繪，由于資料不完整，方法不合理，因此在設計過程中需要不斷進行修改。在傳統的機械制圖繪制過程中，需要借鉛筆、直尺等各種輔助性的文具，不斷修改的過程會使得設計圖紙被頻繁使用，因此后期繪制圖像和紙的質量會逐漸降低。而CAD技術的應用能夠避免此類問題的產生，通過當前的計算機和顯示器進行機械制圖，可以更加三維立體地為人們呈現出設計效果，用鍵盤和鼠標替代傳統的鉛筆等工具，可以使機械制圖質量更加清晰易懂。CAD技術還有另外一個特點，就是可以使設計者之間互相交流制圖經驗和手法，完成一些傳統手工制圖中不能完成的圖樣繪制，使得設計效果更加三維立體，應用價值和實用價值效果更高。

2 CAD技術在機械制圖中的優點

2.1 精準度高

在當前各行各業的生產和建設過程中，由于模具配件和建筑設計等都已經非常精確，因此傳統的手工繪圖已經無法滿足當前的社會生產需求。CAD技術使設計制圖更加精密準確，在機械制圖設計中，設計精度一般都要精確到毫米，如果在設計時無法完成進度預算，那么在施工時進度將會更低。尤其是一些特殊的大規模復雜機械設計，一旦離開當前的CAD技術，會極大地造成設計及施工中的難度，設計速度與效果都無法得到保證。

2.2 設計方便

CAD制圖技術運用到當前不斷發展的計算機網絡技術，將計算機作為設計和繪圖的主體，繪圖板是當前的計算機屏幕，因此機械制圖徹底告別了傳統的圖板直尺和鉛筆，不僅為工作人員的設計工作提供了便利，而且也節省了一定的資源。在傳統的繪圖中，一旦出現錯誤，將會進行大規模的返工修改，嚴重情況下還要從頭再來。而當前的CAD技術控制圖形視圖更加方便，如果發現錯誤，可以及時進行修改，極大地節約了時間成本。

2.3 功能強大

運用當前的CAD制圖技術可以將一些常用的圖形部件，比如螺母、螺釘、墊圈、軸承等符合國家標準的部件建立起一個完整的圖形庫，技術人員進行機械設計時，可以根據自己的需要直接對已保存的零件圖形進行編輯利用，也可以將制作的圖形打印出來或者儲存到硬盤上，這些都是傳統手工制圖無法達到的。

2.4 三維演示

隨著當前各行各業對于機械制圖的要求越來越高，CAD技術可以改變傳統以手工繪圖無法達到的視覺展示效果，通過三維設計可以更好的展示零件的顏色、質地、體積、重心等等，使客戶和那些不懂機械設計的局外人可以清晰明了地了解機械設計的原理和風格，有助于工作的溝通和交流。

3 CAD技術在機械制圖應用中的優勢分析

3.1 提高工作進度

真實的機械制圖過程需要涉及到很多的領域、應用到很多的知識，在傳統的機械制圖手工繪制過程中，一般會允許數據和比例存在一定程度的誤差，但是這種情況在普通的機械制圖和應用中不會造成太大的影響，一旦涉及某些精準度要求度高的行業領域，手工繪圖便會存在一定的職業性和束縛性。而CAD制圖技術的產生就在很大程度上提高了繪圖工作的高效性和精準性，使設計的物理結構和精準度達到最小的誤差，便于后期施工者開展施工工作，降低后期的施工難度。CAD技術還在計算方面有著明顯的優勢，與傳統的手工繪圖方便，計算更為高效便捷，誤差較小。

3.2 便于保管和儲存制圖

在傳統的機械制圖過程中，由于是通過一定的工具進行，紙質版制圖不易后期進行保管和儲存。而CAD制圖技術是在計算機上完成圖紙的設計及加工，在資料的保存、傳送和交流方面有更為快捷的渠道。在完成圖紙設計工作之后，大量的數據和資料可以保存在電腦上，還可以進一步刻制為光盤，以便于進行保管。以計算機為主的圖紙設計和保管方式可以在一定程度上節約紙張資源，避免紙張磨損和資料丟失等現象。CAD制圖技術也在一定程度上優化了材料部門的工作形式，只有一臺計算機便可以完成全部的材料管理流程，在材料的管理和查找上可以節約更多的時間，提高辦公效率。

3.3 重復使用制圖資源

傳統的機械制圖手工繪制在一個工期結束之后，保存下來的紙張不能夠進行重復的繪制和利用。但是CAD繪圖軟件中的機械制圖，可以幫助設計者針對不同類型的機械制圖進行相應數據庫的建立，機械制圖設計者在日后的工作過程中，如果遇到相似的設計或者機械制圖，可以在數據庫中進行相應技巧和圖形的選擇，通過參考繪圖和修改數據，可以極大地提高設計和制圖的工作效率。這也是機械制圖設計者的寶貴財富，長期的積累可以幫助設計工作者提高自己的設計經驗。

4 CAD技術在機械制圖中的應用分析

4.1 在幾何畫法中的應用

在實際的機械制圖工作過程中，由于要在畫面中呈現出越來越多

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（上接第150頁）

的元素，因此在進行頁面布局的時候，一定要利用相應的光學效果處理相應的點線面分布。CAD軟件技術可以通過輸入這些點位的坐標，創建出不同的視口，可以更加快捷高速地形成空間形式的點線面，直接反映出機械的相對空間位置，實現出立體的投影效果。同時在CAD軟件機械制圖過程中，可以通過實體功能來進行機械制圖三維立體的機械模型創建，利用著色面與著色線，選取三維模型中的面或者線，對其對應位置的投影特征和特點進行分析。

4.2 在組合體視圖中的應用

機械制圖中組合體一般由幾個不同的幾何體組合而成，在當前的CAD軟件應用設計過程中，我們可以通過三維創建模型這一功能對需要設計的組合體進行整體造型的設計，最終確定造型平面，在此基礎上可以構建出相應的幾何結構，根據自身設計的需要對幾何體進行立體旋轉，直到確定所需要的正確方向，再將各基本幾何體移動到相應的位置，完成三維模型的構建。基于這種設計方法，即便涉及工作結構最為復雜、數量再多，設計人員也能夠在短時間之內迅速完成，極大地提高了自身的工作效率。

4.3 在剖視圖中的應用

作為機械制圖中的重要組成部分，剖視圖是一種非常主要的表達手法，在機械制圖過程中，有許多細節的處理和設計需要利用剖視圖將遐想空間里的圖形進行展示，也可以幫助設計人員設計曲線以及投影等較為復雜的形體形式。對于剖視圖中難以具體想象的線條交叉和重合，可以通過CAD軟件在計算機上形成立體的幾何模型結構，直接對設計的平面進行剖解展示，并且可以進一步具體觀察機械內部的結構和形狀，借助三維視圖的方式多角度、多方位進行比較和觀察，能夠提供更為完備的數據作為研究基礎。

4.4 在裝配圖中的應用

機械制圖不僅僅是對機械結構和部件進行繪制，還可能涉及到不同機械部件的組合裝配，從而能夠形成較為完整的結構圖案。利用當前的CAD軟件技術，可以對機械部件的裝配過程進行模擬，在裝配體的基礎之上形成三維的圖紙，幫助設計者和使用人員全面地了解各裝配部件之間的結構和關系，了解機械裝配之間的動力傳輸途徑，分析不同機械結構和配件之間所產生的物理關系。

5 結束語

隨著社會和時代的發展，各行各業對于機械制圖都有著越來越嚴格的要求，為了縮短產品開發和設計周期，當前CAD技術也要不斷進行創新和發展，實現機械制圖的自動化，提高工作人員的工作效率。軟件使用者要不斷加深自身的知識，加強對當代設計技術的有效利用，促進機械制圖工作水平的提高。

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作者簡介：高會鮮（1983-），女，天津人，碩士，講師，研究方向：工程機械及智能化技術。