CAD軟件在機械創新過程中的應用

匡禹昕

摘 要：在機械工程領域，CAD技術的出現和發展被大范圍的使用，由此致使機械功能設計在質量以及效率方面都有所提升，并且還是當前機械工程發展過程中不可或缺的一部分。因此，本文將站在機械工程設計視角下，對 CAD 技術的應用進行詳細分析，希望能夠給相關人士提供些許參考價值。

關鍵詞：機械工程;CAD技術;發展與應用

引言

在科學技術迅猛發展的時代背景下，多種現代化技術的出現，為我國各個行業可持續目標提供了有力支撐。然而在機械工程設計行業中，CAD 技術的出現，一方面能夠為相關設計人員打造良好的設計平臺，借助計算機系統強大的作用，做好各種繪圖設計工作，在極高設計效率下，高質量完成設計任務為我國機械工程行業穩定發展奠定堅實的基礎。

1 CAD技術在機械工藝設計中的特征

CAD技術有著先進性，能夠優化產品質量和創新技術，是機械工藝設計中的重要組成。在計算機中安裝CAD軟件，從而對工藝和產品進行論證與分析，保證能夠實現仿真和優化，滿足工藝標準。CAD技術應用在機械工藝設計中，能夠完整處理各項信息，屬于核心技術，一方面符合產品的特征，一方面也能夠使機械設計結構滿足模塊化特征，按照產品設計過程和需求深度分析系統，從而對產品的使用過程和相關信息有著正確認知; 其次能夠優化產品，滿足設計工藝效果。在機械工藝設計中，應用CAD技術可通過三維立體方式呈現產品，確保及時發現存在的問題立即改正，有利于創新產品，優化產品質量。在機械工藝設計中應用CAD技術，能夠立體化展示設計的產品，保證產品優化達到最佳[1]。

2 CAD 技術在機械設計中的實踐

2.1 機械模具集成制造

隨著社會經濟的發展，信息科學技術的進步，對機械制造行業也提出了更高要求。傳統機械設計已經難以滿足時代需要，因此CAD技術在傳統機械設計模式基礎上，融入了信息化元素，有效促進了CAD技術與機械設計的深度融合。在各種軟件支持下，當下的CAD技術分為了多種模塊內容，比如仿真模擬、曲面造型、圖形編輯等。因此在進行機械設計過程中，建立不同模塊，便能夠實現機械模具的集成制造。與此同時，通過在CAE軟件的幫助下，還能夠對設計好的機械產品進行強度、壽命評估，同時在CAE的輔助下，還能夠應用CAD技術進行機械產品結構優化設計，有效滿足機械零部件剛度、造型動態特性等多方面要求，從根本上提升機械設計質量水平。

2.2 多維幾何的繪圖

在對傳統二維圖像進行處理的過程中需要做到的一點就是繪制出傳統工程圖。但是在本次二維圖形的繪制工作中需要將同該軟件相吻合的處理軟件獲取到。放眼于CAD應用過程中，眾多的軟件都是同畫圖軟件之間存在關聯性，并且這部分畫圖的功能以及畫圖能力還是存在相應差距的。細致的對這些畫圖軟件進行了解可以看出，這部分畫圖軟件存在的共同之處就是，均基于交互式圖形繪制為基礎，針對不同的圖形均能夠完成設計以及編輯工作。可是身為一名專業的機械工程設計人員來講，假如想要確保將CAD圖形繪制功能充分的研究以及發揮出來，那么就需要對其進行細致的開發，將部分擁有宏命令功能為主的參數化繪圖軟件進行開發，從而創建出相應的圖形符號庫。由此確保設計人員能夠憑借CAD軟件來完成繪圖設計工作，并且在繪圖的過程中能夠更加的得心應手，并且上手較快[2]。針對所得到的汽車領域來看，其在輕量化傳動軸層面上，其具體的生產制造成本同比其他而言并不高，其非常適合開展規模生產工作。將有關的參數設計結束以后，其在開展工作的過程中能夠借助CAD以及UG等相關的計算機二三維繪圖軟件來繪制出小貨車傳動軸的圖紙，基于此前提下采取裝配的方式將汽車備胎支架相關的三維模型獲取到，由此可以發現采用CAD技術能夠將效果直接呈現出來，其本身擁有的視覺性是非常強的。除此之外在具體開展工作的過程中，某些企業也針對當下的貨車傳動軸輕量化結構優化及分析工作來針對貨車傳動軸展開相應的輕量化設計。這樣的工作不單單可以使得貨車傳動軸在以后的設計制造工作提供有效的基礎，同時借助CAD技術可以確保整個制圖效果的高效性以及穩定性，并且能夠使得相關人員的工作時間最大程度減少，而工作效率在原有基礎上得以全面提升。

2.3 計算機輔助建模

計算機輔助建模作為機械工程設計中不可缺少的部分，設計人員在建模當中，合理應用三維CAD軟件，快速形成自身理想的產品立體模型，不管是產品的型號還是大小等，都能夠滿足企業的生產需求，特別是一些要求細節的設計產品，更能夠借助三維CAD軟件，將其尺寸按照一定比例加以呈現。從中可以看出，鑒于三維建模強大價值所在，確保設計人員提前站在虛擬環境中，設計出直觀性的產品模型，改變過去單純憑借自身想象模型建設的弊端，減少較大設計誤差的出現。基于此，在當前機械工程設計過程中，設計人員能夠站在三維建模基礎上，事先確定設計方案中不完善的部分，及時做好修改，以免后期直接投入生產制造，制約企業正常生產工作以及損害經濟利益行為的出現。總之，機械工程設計建模環節，合理融入計算機技術，確保設計人員提前發現不完善內容的基礎上，能夠保證接下來產品裝配更具效率性，降低了設計人員修改量，縮短了設計、制作時間，更是大大降低了機械產品的成本。CAD技術應用在生成裝配圖和零件實體建模中現代機械設計包含了零件尺寸、材料等問題，若是實施常規設計無法滿足設計標準，可應用CAD軟件實施機械設計體系，比如線框模型、表面模型等。在完成軟件計算和建模后，CAD軟件也可進行零件裝配工作，及時改進裝配過程零件出現的問題。CAD軟件也能夠把控零件精準度，分析零件間產生的公差，節省研發費用，提高企業效益[3]。

2.4 零件加工軌跡的形成

在完成機械零部件建立后，可以結合實際，完成數控加工刀具數據的設置，以此作為機械零部件加工軌跡形成起點。然后借助相應的數控機床加工系統，做好相關的參數設計，尤其是要確定數控加工刀具各種參數。最后以零部件形狀為依據，選擇科學合理的加工方法，并由此形成一個完整的零件加工軌跡。另一方面，在零件加工軌跡形成的過程中，通常會借助Mastercam軟件，該軟件能夠根據零件加工軌跡，結合粗加工和精加工不同需求，提供相應的零件加工方法。比如采用粗加工工藝，需要先清除零件毛坯上多余材料，然后再對機械零件進行精加工，不僅如此，在Mastercam軟件系列CAD軟件的幫助下，還能夠有效延長數控加工刀具使用時間，提升機械零件加工精度與加工質量。例如在進行圓柱凸輪機械零部件加工時，首先明確該機械零部件的規格信息，該機械零件分度數是11， 動程角280°，動盤節圓直徑150 mm，滾子半徑13.8 mm[4]。

3 結束語

機械設計是一項較為系統復雜的過程，為有效提升設計質量水平，需要加強對CAD技術的應用，深刻認識到CAD技術在機械設計中的作用及優勢，促使CAD技術在機械設計中發揮出更大的作用，推動我國機械設計行業更加穩定順利地發展。

參考文獻：

[1] 董妍.CAD技術在機械工藝設計中的應用研究[J].中國新技術新產品， 2019，（3）：22-23.

[2] 徐承意.關于CAD技術在機械工藝設計中的應用研究[J].山東工業技術， 2019，（24）：129.

[3] 蔡葛明，雍照章，王華.CAD技術在機械工藝設計中的應用研究[J].機械工程師，2019，（1）：218-220.

[4] 王維.三維CAD技術在機械設計中的應用探討[J].化工設計通訊，2019， 42（1）：119-128.

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