機械CAD 與機械制圖相結合在機械制造中的應用研究

李永甲

（金昌市理工中等專業(yè)學校，甘肅 金昌 737100）

在機械制造領域，由于近年來的不斷變革和創(chuàng)新，以往的制造方法和生產(chǎn)手段已經(jīng)不能適應產(chǎn)業(yè)發(fā)展的需求，必須實事求是，深刻地理解與把握機械設備制造工藝的有關要求，確保制造階段工序質量與技術水平，基礎條件要充分。同時，從機械制造行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展角度來看，將機械CAD 和機械制圖結合起來，可以將各種技術的使用和繪制流程進行簡化，在實施過程中配備專門的技術人才，提高制圖的質量、效率和技術水平，從而產(chǎn)生更大的經(jīng)濟效益和社會效益。

1 機械CAD 與機械制圖概念及關系

1.1 概念

機械制圖，就是把設計師的創(chuàng)意展現(xiàn)出來，把機械的尺寸、結構、技術要求、原理等進行直觀地展示，以及各種領域、人員都能方便地進行交流與溝通。機械制圖最大的特點就是圖樣的多樣性，在制圖過程中，會涉及大量的文字、符號、數(shù)字等，需要對每部分進行細致的記錄，為實現(xiàn)機械設計的全面性、細致性等奠定了基礎，也是每位工程人員都需要具備的基本技能之一。因此，對技術人員的專業(yè)能力和技術水平都有極高的標準。

機械CAD 是以計算機技術在機械制圖中的運用為前提，屬于計算機軟件的范疇。從功能的類型上來看，可以分為設計功能和基礎功能兩部分。它的獨特之處在于它本身的基礎功能，與常規(guī)的機械制圖方式一樣，在實際操作中所涉及的范圍更廣，需要對各種信息數(shù)據(jù)、數(shù)字標識、文字標注等進行細致的記載，從而為機械制造的發(fā)展奠定了堅實的基礎。

1.2 關系

根據(jù)對機械制圖與機械CAD 含義的分析，可了解到二者不同特性，有關二者關聯(lián)探究，應從過去手工制圖方法為突破口，會運用到圖紙、尺子、簽字筆、直尺等物品，比照機械CAD，則屬于一種用繪圖軟件，可制作出“三維立體”模型，對各個線段精確測量，僅需根據(jù)其“尺寸檢測”專用工具就可以，有利于多方位對機械圖形進行瀏覽、圍繞、探究，可以從細節(jié)方面解決機械圖形的完整性。與此同時，機械制圖方法創(chuàng)新，要以手工制圖為核心基礎，依靠新技術，并對其進行逐步完善，使二者能自然融合。

除此之外，在二者融合的條件下，機械CAD 技術無法單獨存在，需與機械制圖一同運用，確立機械CAD 技術應用關鍵和處理目標，可以對機械圖型科學解決，在這個環(huán)節(jié)中具有系統(tǒng)化專業(yè)技術人員，確保機械制圖任務圓滿完成。與此同時，制圖工作人員也對手工繪圖內(nèi)容和關鍵點進行整體性把握，要具有較強的邏輯思維能力、良好的制圖習慣，能主動學習機械CAD 技術，只有自身基本能力極強，才能保證該項技術應用的合理化、規(guī)范化。

2 CAD 在機械制圖中的應用

2.1 在畫法幾何中的應用

由于在常規(guī)的機械繪圖中，有些點、線、面的投射看起來不是三維的，其主要原因在于它沒有具有可視化和直觀的特性。CAD 技術可以有效地避免此類問題，CAD可以建立主視、俯視、左視和西南軸測四個視點。利用CAD 技術，可以更直觀地看到這三個點的投影，也可以利用圖形的實體效應，來構建立體的三維模型。在三維的模型中，可以對三個基點進行解析，使三個基點更加直觀地融合到實體中。

2.2 在讀組合體視圖中的應用

機械設計中的組合視圖通常是由多個部件組成的，在設計人員依靠機械CAD 技術的時候，機械CAD 可以通過系統(tǒng)軟件的三維模型來進行組裝，在設計的時候，可以選擇一個基礎的立體結構，通過旋轉縱向軸來調(diào)節(jié)所需的角度，隨后進行詳細位置的移動，不管設計的組合形式復雜與否，都可以根據(jù)機械CAD技術進行精確的設計。

2.3 在剖視圖中的應用

為了得到零件更精確的描述，需要對零件進行橫斷面的處理，所以在繪制圖紙時，如果出現(xiàn)了大量的凹槽和孔洞，通常會采用剖視圖的方式來表示。橫切面的創(chuàng)建通常是設計師根據(jù)設計的構件進行想象而形成的，因此，在截面上都有幾條虛線構成。由于橫截面上的線條過多，所以很難看清，而通過機械CAD 技術，可以建立不同的零件模型，然后根據(jù)零件的剖面進行切割，這樣就可以直接觀察零件的內(nèi)部結構，并可以選擇不同的切割機構進行解剖。

通過機械CAD 技術，可以進行各種零件的截面圖，從而避免在剖面圖中對用戶的直觀使用造成的影響，這樣可以更好地對剖面后各部位的實際尺寸進行分析。

3 機械CAD 制圖的優(yōu)勢

3.1 可大大提升制圖工作的效率，增強制圖質量

機械CAD 技術利用計算機處理、改進、計算圖形和模型，減少了手工制圖中大量煩瑣的工作，能夠有效縮短制圖時間，機械CAD 可以使用各種方法創(chuàng)建直線、圓形、多邊形、樣條曲線等基本圖形，同時還可以方便地繪制水平直線和垂直直線，有助于獲取幾何圖形上特殊點的對象捕捉功能，實現(xiàn)面傾斜線在各個方位的跟蹤等。非常容易地克服人工繪制解決不了的難題，使生產(chǎn)結構復雜的精密零件變得可行。

3.2 抓住設計要點，顯示圖樣三維效果

機械CAD 可以生成3D 立體或平面的模型，使得圖像更直觀，更容易暴露出問題所在，方便設計師進行修改和完善。通過對模具樣品的實際幾何形狀進行三維實體建模，可以使設計者對設計產(chǎn)生更為直觀的認識，使設計者能夠集中精力在產(chǎn)品上，確保產(chǎn)品設計的創(chuàng)新性，為后續(xù)的設計提供良好的依據(jù)。

3.3 高精度條件的實現(xiàn)，為下一步的生產(chǎn)打下了堅實的基礎

與人工繪制精度相比，機械CAD 所得到的尺寸精度要高很多，而且機械CAD 軟件還具備了自動的圖形調(diào)節(jié)與比對的功能，比如，可以在組裝的條件下進行新的產(chǎn)品零件的開發(fā)，也可以根據(jù)鄰近的零件形狀和位置來進行設計和修改，從而防止因個別零件的精度偏差而造成組裝失敗。在零件環(huán)境的查找器中，可以在完成機械零件造型設計的同時，把零件的所有指令都羅列出來，它可以清晰地看到完成零件的每一個步驟，而且還可以通過動畫將零件造型的全部過程進行回放。通過資源查詢程序中相應的指令，可以進行零件的更改。

4 機械CAD 與機械制圖相結合的重要性

在當前的工業(yè)生產(chǎn)行業(yè)的機械制圖中，仍存在少數(shù)傳統(tǒng)的制圖方式，如圓規(guī)、鉛筆、三角尺等人工制圖，其制圖困難，比例不易把握，造成圖形出現(xiàn)了較大的偏差。機械CAD 是指運用計算機以及圖形設備，幫助設計工作人員實現(xiàn)機械制圖。在機械CAD 進行機械制圖的過程中，通過計算、對比、分析各種制圖方案，最終得出最佳的制圖方案。由于在制圖過程中，所生成的海量的數(shù)據(jù)和圖表可以被即時存儲到計算機系統(tǒng)中，從而實現(xiàn)了對圖像的迅速提取，而且在人工機械制圖時，需要將草圖轉變?yōu)楣ぷ鲌D，需要極大的工作量，而采用機械CAD 技術可以顯著地減少手工轉換的工作量，大大地增加了工作的效率。在機械制造中，制圖是關鍵的技術環(huán)節(jié)，如果出現(xiàn)錯誤，將會對正常工程運行產(chǎn)生很大的不利作用。機械制圖與機械CAD 技術的有機結合，可以顯著地改善制圖的質量和效率，對機械制造工作具有很大的推動作用。

5 機械CAD 與機械制圖相結合在機械制造中應用的注意要點

5.1 建立機械CAD 與機械制圖相結合為基礎的機械制圖標準

在機械制圖中應用機械CAD 技術，必須把繪圖原理、繪圖方法、投影變化理論等機械制圖知識與CAD 繪圖操作結合起來，而這種理論在CAD 繪圖軟件中的表現(xiàn)就是要求繪圖技術人員具有豐富的想象和對復雜的圖形進行分析的能力。但由于實際情況不同，機械制造中的制圖技術人員的專業(yè)技能參差不齊，導致使用CAD 繪圖軟件時技術人員所繪制的圖形質量和形式有很大差異，因此，必須將機械CAD 和機械制圖有機地融合起來，從而促使有關技術工作者主動學習和掌握機械CAD 和機械制圖的技術理論，從而提升自己的制圖水平。

5.2 嚴格遵循圖紙設計標準

高技術含量的機械繪圖是企業(yè)進行機械制造的最重要的競爭能力，它可以對產(chǎn)品的生產(chǎn)制造進行有效的優(yōu)化，從而使企業(yè)的生產(chǎn)效率得到更大的提，因此機械制圖的質量十分關鍵。機械制圖工作人員在使用機械CAD制圖技術完成制圖后，使其設計標準與生產(chǎn)圖紙設計要求相一致，從而確保生產(chǎn)制造的產(chǎn)品質量。因此，在完成設計方案后，技術人員必須對設計圖紙進行檢驗、計算和分析，確保圖紙設計滿足工業(yè)化的生產(chǎn)需要。

5.3 注意培養(yǎng)高精尖機械制圖人才

一般的機械制圖技術人員對機械繪圖的理論知識理解情況都比較高，但是，對機械CAD 軟件的理解卻不深，所以很難將機械制圖與機械CAD 技術完美地融合在一起，無法有效發(fā)揮機械CAD 制圖軟件所具有的獨特優(yōu)勢。

為了解決這一問題，機械制圖技術人員在熟練掌握機械制圖的基本理論知識的前提下，加強對機械CAD 軟件技術的學習，機械制圖的相關技術人員必須認識到，在不久的將來，用計算機輔助設計的方法將取代傳統(tǒng)的人工制圖而發(fā)展。同時，企業(yè)還要選擇一些具有熟練的手工繪制技術人才，對其進行專業(yè)的CAD 制圖技術訓練，以提升技術工作人員在機械CAD 和機器制圖的聯(lián)合應用中的繪制水平。

6 機械CAD 與機械制圖結合的方式

6.1 CAD 中機械繪圖原理結合方式

將機械制圖中的手工繪圖與機械CAD 中的原理、方法、投射變形等原理的密切結合，需要有較強的機械制圖技能支撐和輔助。機器制圖的相關工作人員應具有較強的對空間的想象力和對圖案的解析能力，以保證機械制圖工作的順暢進行。

機械CAD 作為一種新型的計算機輔助制圖軟件，需要將其與人工繪制的基本原則相結合，才能夠使機械CAD 技術的作用能夠充分地利用。

6.2 協(xié)調(diào)二者結合應用的模式

機械制圖模塊是保證機械設備制造行業(yè)持續(xù)穩(wěn)定地提高生產(chǎn)率和品質的重要環(huán)節(jié)。在熟悉機械制圖的基本理論和相應的軟件運用后，才能從事機械產(chǎn)品的生產(chǎn)和加工。在機械制圖與機械CAD 相融合的應用中，要達到一定的技術水平，嚴格遵守設計圖和標準，保證機械產(chǎn)品的生產(chǎn)品質。這就需要機械制圖的具體操作人員從傳統(tǒng)的手工機械設計的基礎上，正確地轉化為機械制圖，并利用機械CAD 技術的優(yōu)點，使機械制圖工作的要求達到最大程度，以保證機械制造生產(chǎn)的平穩(wěn)進行。

6.3 優(yōu)化協(xié)調(diào)二者結合應用模塊

盡管機械CAD 制圖軟件可以將機械制圖原理、制圖方式以及其他制圖方法有機融合在一起，設立了規(guī)范化的機械制圖管理體系。但是，這一機械制圖設計方法在實踐應用的過程中，二者的協(xié)調(diào)控制模塊作用并沒充分運用出來，這也是導致機械制圖與機械CAD 內(nèi)容無法維持一致的原因。因此，機械制圖工作人員務必提升自身的制圖專業(yè)知識的儲備，保證機械制圖設計的品質合乎機械設備制造的需求。此外，機械制造企業(yè)應為機械制圖工作人員提供更好的機械制圖設計環(huán)境，建設一支高水平的機械制圖團隊，為機械制造企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展打下堅實的基礎。

6.4 機械制圖與機械CAD 穿插使用，相輔相成

在掌握機械CAD 基本原理、基本方法、專業(yè)技能和專業(yè)知識的基礎上，運用CAD 技術進行繪圖，機械CAD雖然代替了傳統(tǒng)的手工繪制，但它必須嚴格按照圖紙的理論、標準和規(guī)范來完成，并且機械CAD 的繪制速度快、質量高，彌補了傳統(tǒng)的工程圖紙的缺陷。兩者的交叉運用、相互關聯(lián)，最后以科學原理和準確標準為中心，構建一套高精度、高效能的機械設備的工程繪圖系統(tǒng)。

7 結語

隨著時代的發(fā)展，機械CAD 與機械制圖的融合是不可避免的，在未來，將會出現(xiàn)機械CAD 與機械制圖融合取代傳統(tǒng)的手工制圖的方式，使傳統(tǒng)的手工制圖轉向計算機技術方面，從而使機械制造生產(chǎn)工藝得到最大程度地改善，改善了企業(yè)的生產(chǎn)品質和效益，降低成本，推動企業(yè)的進一步發(fā)展。