胡家春

摘要：隨著計算機技術(shù)的普及，計算機軟件在機械設(shè)計領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛。機械行業(yè)應(yīng)用CAD軟件進行產(chǎn)品設(shè)計的技術(shù)也得到了廣泛地應(yīng)用，使產(chǎn)品設(shè)計人員能高效率地進行各自領(lǐng)域的產(chǎn)品分析、設(shè)計等工作。機械設(shè)計領(lǐng)域的Auto CAD軟件極大地提高了機械產(chǎn)品設(shè)計的質(zhì)量與效率，是機械設(shè)計領(lǐng)域中最有用的輔助設(shè)計軟件。本文主要針對CAD技術(shù)在機械產(chǎn)品設(shè)計中的優(yōu)勢進行分析，并提出CAD技術(shù)在機械產(chǎn)品設(shè)計中的應(yīng)用與發(fā)展方向。

關(guān)鍵詞：Auto CAD；機械產(chǎn)品；機械設(shè)計；應(yīng)用

一、CAD技術(shù)在機械產(chǎn)品設(shè)計中的優(yōu)勢

1、機械制造業(yè)的設(shè)計周期短

機械設(shè)計的零件需要在反復(fù)的設(shè)計失敗和錯誤中不斷進步和完善。比如，在零件需要配合設(shè)計時，為了保證零件能精確配合，可以用三維軟件同時設(shè)計兩個零件進行裝配，避免單獨設(shè)計引起的裝配失敗，三維技術(shù)能有效完成零件配合設(shè)計，當(dāng)設(shè)計配合不合理時只需要對零件部分做微小的改變，零件的大部分信息沒有發(fā)生變化。另外，CAD具備變型設(shè)計的功能，能將不同零件部分進行重構(gòu)，設(shè)計一個不同的產(chǎn)品。如此，CAD技術(shù)能大幅減少設(shè)計時間，提高生產(chǎn)效率。

2、零部件在裝配環(huán)境里方便直觀

利用CAD軟件進行機械零件的裝配時，各類零部件是在整個軟件中按照一定的規(guī)律進行裝配的，其中的裝配途徑都已經(jīng)在本軟件的資源查找群中有相應(yīng)的記錄與存檔，在后期機械運轉(zhuǎn)時，如發(fā)現(xiàn)某一問題等，可以直接在軟件中查找對應(yīng)的區(qū)域，不需要針對機械的其他零部件進行拆卸與分析，可以很方便快捷的找到問題根源。而在找到故障源頭之后，可以直接對癥下藥，準確的對各類零部件進行修正，提高了整個機械的設(shè)計準確度。在整個CAD制圖中，能夠清晰的看到整個機械內(nèi)部各個零部件之間的構(gòu)造結(jié)構(gòu)以及相互之間的關(guān)聯(lián)性，在完成設(shè)計后需要對整個機械進行預(yù)運行，在此過程中如果發(fā)現(xiàn)某處出現(xiàn)不合理的碰撞等時，可以及時的找到問題根源，并在相應(yīng)的設(shè)計中加以更正。

3、有效提高機械產(chǎn)品的質(zhì)量

在機械設(shè)計領(lǐng)域充分運用本技術(shù)，能夠很好的將工業(yè)化生產(chǎn)與現(xiàn)代化信息技術(shù)進行很好的結(jié)合，為機械制造行業(yè)未來的前進趨勢等指明了前進的方向。在CAD制圖領(lǐng)域，采用較為先進的設(shè)計理念與方式，能夠較為直觀方便的觀察零件之間的構(gòu)造關(guān)系，并且能夠?qū)Σ缓侠淼脑O(shè)計構(gòu)造之處進行及時更正與修改，這一系列的優(yōu)勢所在保證了整個機械產(chǎn)品的品質(zhì)與質(zhì)量。

二、CAD技術(shù)在機械產(chǎn)品設(shè)計中的應(yīng)用

1、實體生成

計算機輔助技術(shù)在整個機械制造業(yè)設(shè)計中起到很大的幫助作用，CAD技術(shù)通常以計算機或者其它視頻設(shè)備進行顯示設(shè)計，即三維建模，這種方法一共有3種：實體、表面和線框等模型。在一些具有3D三角網(wǎng)數(shù)據(jù)的計算機輔助技術(shù)軟件中，都存在一些系統(tǒng)的體系。比如在用于二維繪圖、詳細繪制、設(shè)計文檔和基本三維設(shè)計的一些計算機輔助技術(shù)軟件中，提供了幾種不同的造型模塊，即楔形體、立方形、環(huán)狀形、圓柱形、球體與圓錐體。對一些比較簡易的零件，可以將這些簡易的零件不同的基本體，且利用Auto CAD對基本體進行三維實體繪圖。一些比較復(fù)雜的零件一定程度上很難分成不同的基本體，使零件在分解或者組合后產(chǎn)生過多的基本體，致使在三維實體繪圖中成型困難。所以，在目前所擁有的基本體系中，沒有零件能夠滿足三維實體造型設(shè)計的需求，因此可以把設(shè)計中結(jié)構(gòu)定義零件通過三維實體造型設(shè)計來進行旋轉(zhuǎn)或者拉長變成新的基本體改造得到三維實體造型設(shè)計中所需要的零件。在解決零件構(gòu)造的問題后，才能用CAD技術(shù)去解決設(shè)計、結(jié)構(gòu)的合理性。

2、機械設(shè)計

機械設(shè)計是機械工程的一個重要組成部分，是進行機械生產(chǎn)和產(chǎn)品設(shè)計的第一步。機械設(shè)計直接關(guān)系到產(chǎn)品的性能，產(chǎn)品成本等多方面。根據(jù)用戶的要求對所需要的產(chǎn)品進行工作原理、結(jié)構(gòu)、使用方式、力的傳遞、零件的材料選取、形狀尺寸確定等。產(chǎn)品設(shè)計是后面產(chǎn)品制造的依據(jù)以及產(chǎn)品使用過程中維修、維護的重要依據(jù)。機械設(shè)計的目標是在滿足各種約束條件的前提下，設(shè)計出最好的機械產(chǎn)品。通常的設(shè)計目標包括最好的工作性能、最低的成本、最小的重量、高可靠性、高的傳遞效率等。由于傳統(tǒng)的設(shè)計方式存在主觀性，因此現(xiàn)在越來越多采用科學(xué)的計算實現(xiàn)機械設(shè)計的優(yōu)化設(shè)計。

3、模具CAD集成制造

在CAD技術(shù)的應(yīng)用中，其本身的性能受到廣泛的關(guān)注和重視，特別是隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，各種制作行業(yè)的生產(chǎn)技術(shù)有了很大的提高，從普通的機械到復(fù)雜的中心設(shè)計，都需要投入科學(xué)的手段。數(shù)字化的到來，使得繪圖工作也朝著進化提升的方向發(fā)展，在模具的設(shè)計方面，需要涵蓋當(dāng)前所有的建筑行業(yè)，才能夠作為適合使用的繪圖工具。進行機械產(chǎn)品設(shè)計，所處理的信息，無非是圖形和數(shù)據(jù)兩個方面。其中，繪圖工作量約占60%～70%以上。目前在CAD應(yīng)用中，繪圖軟件比較多，功能性較強，以交互式繪圖為主，都能繪制各種圖形和進行圖形編輯，并具有標準文字，尺寸和填充剖面，區(qū)分層次和調(diào)用圖塊，以及賦予圖形屬性和實現(xiàn)圖形交換等各項功能。CAD軟件是一個多功能的軟件，它具有其他軟件不具備的模塊，在數(shù)值和圖形的編輯方面，在數(shù)控機床的加工處理方面，在動態(tài)顯示方面，都可以做到盡善盡美。同時，這些模塊的組合可以形成一定的數(shù)據(jù)庫形成，在整體的管理水平上擁有較大的空間，因此可以說，CAD技術(shù)是當(dāng)前實體造型技術(shù)的主要數(shù)據(jù)來源。

三、CAD技術(shù)在機械設(shè)計中的發(fā)展方向

CAD中的三維造型很好的解決了設(shè)計者由單一的思維活動變成了直觀的視覺設(shè)計，能同時完成部件設(shè)計和整體設(shè)計時利用三維模型進行更好的分析和研究，統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫能讓設(shè)計者選取到最優(yōu)的設(shè)計方案。按目前的發(fā)展方向，三維技術(shù)有可能會淘汰二維繪圖。隨著世界科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，計算機性能，網(wǎng)絡(luò)的普及，信息處理能力的不斷提高，CAD軟件技術(shù)也將更加開放和集成。CAD軟件企業(yè)要能跟上世界發(fā)展的趨勢，開拓思想，開發(fā)出更加技術(shù)先進的CAD軟件。機械設(shè)計離不開CAD軟件技術(shù)，CAD軟件技術(shù)的發(fā)展還需要設(shè)計者提供更多的智慧。目前，人工智能、通訊、信息技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)都在不斷的完善，信息已經(jīng)突破了國際界限，這些技術(shù)給CAD技術(shù)帶來了發(fā)展方向，不久的將來，在機械設(shè)計領(lǐng)域?qū)褂酶呒夹g(shù)的CAD軟件。

結(jié)束語

CAD技術(shù)能夠?qū)⑷藗冏陨淼乃季S轉(zhuǎn)化為機械產(chǎn)品的設(shè)計，使得頭腦中的立體構(gòu)架在計算機技術(shù)的幫助下得到三維實體造型。通過CAD技術(shù)，可以計算出對機械產(chǎn)品、機械數(shù)據(jù)，還可以直接修改數(shù)據(jù)，達到設(shè)計愈加完善，理性化設(shè)計方案。隨著科技的不斷進步，計算機技術(shù)的不斷完善，CAD技術(shù)正在逐步全面發(fā)展且未來發(fā)展前景良好，對我國CAD軟件行業(yè)的開發(fā)和行業(yè)使用都具有十分廣闊的意義。

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（作者單位：黑龍江建龍鋼鐵有限公司）