CAD在機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用研究

謝岷

摘 要：隨著企業(yè)科學(xué)化的發(fā)展，CAD技術(shù)被廣泛應(yīng)用于各生產(chǎn)企業(yè)，突破傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)手繪草圖以及資料不易保存的難題，為機(jī)械設(shè)計(jì)領(lǐng)域掀起新的浪潮。CAD技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，改善了企業(yè)信息資源、設(shè)計(jì)重復(fù)、產(chǎn)品研發(fā)周期等諸多問(wèn)題，提高了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，成為機(jī)械設(shè)計(jì)研發(fā)不可替代的輔助性工具。本文主要從CAD的功能、優(yōu)缺點(diǎn)以及在實(shí)際生產(chǎn)中的應(yīng)用來(lái)闡述CAD技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)中的重要性。

關(guān)鍵詞：機(jī)械設(shè)計(jì) CAD技術(shù) 基本功能

CAD技術(shù)以作圖方便、快捷、易儲(chǔ)存、編輯簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)取締了傳統(tǒng)設(shè)計(jì)人員手繪草圖，然后草圖改為工作圖這一繁瑣過(guò)程。使機(jī)械設(shè)計(jì)人員通過(guò)計(jì)算機(jī)直接在CAD軟件中作圖，并對(duì)設(shè)計(jì)內(nèi)容進(jìn)行修改、制圖、局部放大縮小、旋轉(zhuǎn)、平移、復(fù)制等圖形數(shù)據(jù)的整理，方便設(shè)計(jì)人員對(duì)設(shè)計(jì)圖紙的保存、計(jì)算以及對(duì)設(shè)計(jì)產(chǎn)品適用性進(jìn)行模擬。^[1]

一、CAD技術(shù)簡(jiǎn)介

1.CAD概況

CAD是一種計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（英文名稱(chēng)Computer Aided Design簡(jiǎn)稱(chēng)CAD），是指通過(guò)計(jì)算機(jī)制圖軟件的圖形編輯功能以及設(shè)計(jì)計(jì)算功能幫助工作人員進(jìn)行設(shè)計(jì)研發(fā)產(chǎn)品。因此被廣泛應(yīng)用在設(shè)計(jì)的各個(gè)領(lǐng)域，比如在電子、機(jī)械、化工、航天、建筑、汽車(chē)制造等行業(yè)。通過(guò)協(xié)同設(shè)計(jì)、虛擬設(shè)計(jì)、快捷設(shè)計(jì)、周期設(shè)計(jì)、智能設(shè)計(jì)等設(shè)計(jì)方法來(lái)引領(lǐng)現(xiàn)代產(chǎn)品的設(shè)計(jì)方向。伴隨科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人們對(duì)CAD系統(tǒng)的性能要求逐步提高，使CAD技術(shù)由原來(lái)簡(jiǎn)單制圖到現(xiàn)在智能化、協(xié)同化、集成化CAD，極大程度滿(mǎn)足工作人員的設(shè)計(jì)需求，節(jié)約時(shí)間提高了工作效率。在企業(yè)發(fā)展中CAD技術(shù)改善了設(shè)計(jì)方案、研發(fā)效率、設(shè)計(jì)周期以及增強(qiáng)了設(shè)計(jì)產(chǎn)品適用性。可以預(yù)見(jiàn)CAD技術(shù)在不久的將來(lái)，不論是功能方面還是操作方面都會(huì)有質(zhì)的飛躍。^[2]

2.CAD功能

CAD的基本功能包括：平面繪圖及輔助工具、圖形編輯、標(biāo)注尺寸及文字、圖層管理、三維繪圖及動(dòng)畫(huà)演示、數(shù)據(jù)保存及格式交換、互聯(lián)網(wǎng)作用等，比如輔助工具中的正交功能可以快速繪制出水平、垂直直線。^[3]

二、CAD技術(shù)的特點(diǎn)

1.提高效率

CAD制圖軟件可以將復(fù)雜的圖形直觀體現(xiàn)出來(lái)，并利用布爾運(yùn)算的相交、聯(lián)合、相減的邏輯運(yùn)算使基本造型重新組成新的圖形，來(lái)實(shí)現(xiàn)制圖計(jì)算簡(jiǎn)單化。在制圖中自行生成的相貫線以及截交線，可以減少工作人員的制圖時(shí)間，從而提升工作效率。并且在企業(yè)產(chǎn)品更新?lián)Q代的時(shí)候，可在原有設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上，直接進(jìn)行相應(yīng)的修改便可完成一個(gè)新的設(shè)計(jì)產(chǎn)品，減少設(shè)計(jì)人員的工作強(qiáng)度。^[4]

2.人性化的思維

在機(jī)械設(shè)計(jì)時(shí)首先要構(gòu)思整個(gè)設(shè)計(jì)，其次將構(gòu)思表示出來(lái)，最后對(duì)整體圖形進(jìn)行編輯。由于設(shè)計(jì)師構(gòu)思產(chǎn)品結(jié)構(gòu)是三維立體的，因此通過(guò)CAD技術(shù)直接表示出的真實(shí)三維立體圖形是最完美的表達(dá)方法。CAD中三維動(dòng)畫(huà)不僅描述產(chǎn)品空間結(jié)構(gòu)、位置、尺寸大小、形狀等幾何特征，同時(shí)也可以標(biāo)示出設(shè)計(jì)產(chǎn)品各部分的顏色、體積、紋理、扭矩等物理信息，從而充分展示設(shè)計(jì)師的整體構(gòu)思。這使得設(shè)計(jì)師專(zhuān)注于產(chǎn)品研發(fā)本身，而不是把時(shí)間浪費(fèi)在表示圖形上，有利于設(shè)計(jì)思維連續(xù)性。

3.設(shè)計(jì)方便及模擬裝配過(guò)程

利用CAD技術(shù)三維動(dòng)畫(huà)的演示，成功地解決了裝配環(huán)境下或根據(jù)相鄰零部件的形狀來(lái)設(shè)計(jì)產(chǎn)品新零件的難題。還可以使新零件與機(jī)構(gòu)進(jìn)行模擬組裝來(lái)檢驗(yàn)新零件的適用性和精準(zhǔn)度。避免單獨(dú)研發(fā)零件產(chǎn)生錯(cuò)誤造成的裝配失敗。通過(guò)CAD軟件中資源查找器功能記錄整個(gè)裝備過(guò)程路徑以及各個(gè)零部件之間的順序，模擬裝配過(guò)程，并直觀看到內(nèi)部的組裝，如有不匹配零件，查找器給出提示，可及時(shí)對(duì)其修改，保證設(shè)計(jì)出的產(chǎn)品具有較高可靠性。

三、關(guān)于CAD技術(shù)應(yīng)用

1.二維繪圖

傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)師是通過(guò)手工繪制草圖，不僅耗時(shí)長(zhǎng)且存在相應(yīng)的誤差，大大降低工作效率。而利用CAD制圖軟件，操作簡(jiǎn)單，尺寸、形狀標(biāo)示清晰，而且設(shè)計(jì)產(chǎn)品精確度高。對(duì)于制圖用到特殊表示的符號(hào)時(shí)，我們也可以通過(guò)CAD軟件，將我們可用到的符號(hào)儲(chǔ)存在系統(tǒng)中，供我們隨時(shí)調(diào)取使用，使得設(shè)計(jì)更方便。

2.三維效果演示

在機(jī)械設(shè)計(jì)中，繪圖占整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程的70%左右，使得設(shè)計(jì)師對(duì)CAD繪圖功能的要求也越來(lái)越高。CAD三維效果的出現(xiàn)，減少了設(shè)計(jì)周期，將復(fù)雜的裝配過(guò)程以及內(nèi)部零件的幾何結(jié)構(gòu)，通過(guò)三維幾何體來(lái)構(gòu)建這些裝備過(guò)程，在三維效果模擬時(shí)檢查各個(gè)部位是否協(xié)調(diào)。同時(shí)對(duì)內(nèi)部零件進(jìn)行著色及隱藏處理，隨時(shí)查看各零件形狀。降低設(shè)計(jì)思維的難度，提高精準(zhǔn)度。^[5]

結(jié)語(yǔ)

CAD技術(shù)的發(fā)展，使設(shè)計(jì)師的一些復(fù)雜設(shè)計(jì)工作被隨之取代，縮短了設(shè)計(jì)周期。但機(jī)械設(shè)計(jì)質(zhì)量的提高，不僅需要CAD技術(shù)在功能上的突破，還需要設(shè)計(jì)師利用好CAD繪圖的同時(shí)，不斷更新自己完善自己。本文通過(guò)簡(jiǎn)述CAD功能、特點(diǎn)及應(yīng)用，來(lái)闡述CAD技術(shù)對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)發(fā)展的影響。只有設(shè)計(jì)出質(zhì)量更高技術(shù)更強(qiáng)的產(chǎn)品，才能在激烈的競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境中生存。

參考文獻(xiàn)

[1]葛昊，邢更力，劉輝.CAD在機(jī)械工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用分析[J].現(xiàn)代制造技術(shù)與裝備，2016（12）：127-129.

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[3]沈麗.試論機(jī)械設(shè)計(jì)中三維CAD技術(shù)的應(yīng)用[J].科技展望，2016，26（12）：156.

[4]李雪金.CAD在機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用探究[J].中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品，2010（16）：119.

[5]許磊，謝有浩，李志剛.CAD在機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用研究[J].企業(yè)技術(shù)開(kāi)發(fā)，2013，32（25）：60-61+89.