CAD技術與機械制圖技術融合策略

李乖云

江西省化學工業學校 江西 南昌 330001

引言

隨著CAD技術的迅速發展，CAD專業繪圖軟件已被廣泛地運用于機械設計中。“工程制圖”是一門以機械制圖為基礎，對機械圖形的基本原理與方法進行研究的學科。其主要目的是使學生具備一定的繪畫和閱讀機械圖形、空間想象和思考能力，并具備繪畫的實踐能力。CAD是一種功能齊全、用途廣泛的通用繪圖軟件，是一種在機械制圖和機械設計中非常有用的輔助工具[1]。因此，掌握CAD與機械制圖之間的關系，合理地選取CAD的切入點，將極大地改善機械制圖的教學質量和效果，從而使CAD與機械制圖之間的差距得到理順，并制定出合理的教學思路，使電腦的優勢和人類的聰明才智得到最大限度的發揮。

目前，計算機技術已越來越多地應用于機械制造，CAD技術是從計算機技術衍生出來的。在機械加工中，如何運用CAD技術，充分利用CAD技術，既能提高制圖精度，又能使產品的設計更加合理，因而在機械制圖中起著舉足輕重的作用。如何促進CAD和機械制圖技術的有機結合，也是目前機械制造行業所關心的問題。

1 CAD技術簡述

CAD技術是一項以計算機為基礎進行輔助設計的技術，在機械制造行業中具有舉足輕重的地位，因此，在產品設計過程中，要根據不同的設計方案，進行比較、分析、計算，最終得出最優方案[2]。利用CAD技術，可以實現圖形的復制、刪除、放大、平移等功能，使得設計方案更具科學性，降低了設計者的工作負擔，并在建筑、機械、航空等各個方面得到了廣泛的應用。

2 CAD技術在機械制圖中的重要作用

首先，隨著計算機技術的發展，機械繪圖CAD的應用越來越廣泛，例如圖像處理，機械工程的現代化設計，在現代的企業中，CAD的基礎知識和三維模型的使用越來越多。其次，計算機輔助設計是現代繪圖的一個重要手段，可以減少設計時間，提高工作效率，使新的產品更逼真、更直觀。充分發揮設計師的想象力，提前知道新產品被接受的程度，提高新產品的成功概率。最后，CAD技術是建立在機械制圖的基礎上，通過學習機械制圖的知識，使其具備繪制3D圖形和手工繪制的能力，并建立起創意的思維。

3 機械制圖與機械CAD的關系

近幾年，以電腦為基礎的資訊科技迅速發展，其應用領域亦日益廣泛，為將機械制圖與機械CAD技術有機地結合，提供了極好的機遇與技術支撐。在機械制圖中應用CAD技術，對提高制圖效率和質量、體現整體設計效果和關鍵點、提高設計精確度做出了重大貢獻。

3.1 提高繪圖的工作效率和質量

利用計算機CAD技術實現機械制圖，可減輕人工制圖帶來的種種不便，通過計算機及其有關軟件的自動處理和改進功能，極大地縮短了制圖過程中所需要的圖形計算和制作模型的時間。同時，在基本的直線、曲線、圓、多邊形等基礎圖形的運用上，可以使用各種不同的方法來生成圖形，而在這些工具的幫助下，可以提供正交、物體捕捉、極軸追蹤、捕捉追蹤等功能，使得操作人員能夠很容易地反映出幾何圖形的特點，并且便于在設計圖中確定重要的標定點。

3.2 高精度的設計，為實現產品的各個環節打下基礎

CAD設計軟件比人工繪制的精度要高得多，這極大地減少了設計中的計算和后續的制造環節的煩瑣。例如，利用CAD技術，可以在設計階段迅速地決定新產品的位置和外形，并將新產品與周圍部件進行準確的匹配，從而避免由于手工設計而造成的產品尺寸和精度偏差[3]?？傊嬎銠C輔助設計在現代機械制圖中的地位非常重要。它基于機械制圖原理，是一種以機械制圖為代表的計算機繪圖工具，極大地提高了機械制圖的現代化水平，同時也體現出了CAD技術本身的實用價值。

3.3 把握設計要領，展示立體效果

與傳統的手工繪圖方法相比，CAD技術能夠獲得非常好的立體效果，通過3D實體和曲面的方式，能讓設計圖更加生動、具體，讓設計者能夠直觀地感受和觀察設計的思維，在設計過程中發現問題，并加以改進，從而在CAD機械繪圖中，提升設計者對設計理念的理解，并進行進一步的創新。

4 將機械繪圖和CAD相結合的重要性

4.1 可以發揮更大的作用

在實際應用中，CAD技術要與機械圖紙相結合，方能發揮其應有的作用。所以，在應用CAD軟件時，一定要全面了解和掌握有關的原理，從而為CAD軟件的應用提供科學的基礎。在進行機械制圖CAD中，由于涉及的內容較為復雜，其自身的作用也是千差萬別。所以在實際操作中，沒有扎實的機械制圖基礎，又沒有把CAD技術和機械制圖結合起來，不但不能做出好的圖紙，而且還會給制圖帶來很大的麻煩。

4.2 可以畫出更好的圖形

CAD技術和機械制圖的有機結合，能生產出高質量、高性價比的產品。機械繪圖在機械工程中占有舉足輕重的地位，是機械工程師必須具備的基礎技能。在進行實際測繪時，操作人員必須準確地測量物體的長度和角度。然而，由于各種因素的影響，如果在測量中出現數據錯誤，將會對圖形的設計產生很大的影響，從而對整個項目造成無法估量的損失。因此，在進行工程制圖工作時，應加強對制圖工具的使用方法的掌握，這不僅會給作業人員帶來困難，而且還會使作業人員的工作熱情受到影響。

4.3 設計呈現更直觀

在傳統的機械設計中，一般都是采用二維平面技術，通過把設計理念與設計目標有機地結合在一起，從而達到預期的效果，然而由于二維平面技術的限制，許多功能和概念都不能被實現，而CAD技術可以有效地解決這個問題。CAD技術將會實現3D概念，在制圖時，可以直觀地顯示出各部件的匹配情況，從而有效地提升產品的精度。另外，在完成了圖紙之后，還可以利用CAD技術對零件進行模擬，以確定零件的設計有沒有不合理的地方，如果有什么不合理的地方，可以讓設計者進行改進，以確保零件的設計符合設計要求。

4.4 設計周期更短

技術相結合為廣大的機械繪圖工作者提供了一個良好的平臺，可以將設計者的許多設計思想與想法通過CAD技術得以實現，同時還可以將總體的設計思想和運行紀錄保留下來，從而有效地解決了以往的數據丟失、數據丟失等問題。此外，CAD技術中的存儲功能也為機器繪圖提供了安全保證，可以使設計者在計算機上發生錯誤或樣品遺失時，可以快速地恢復。此外，設計者還可以利用CAD技術的密碼技術來保護設計作業的隱私，避免設計被盜用，保證設計人員的資料安全。

5 CAD與機械繪圖技術結合應用

5.1 在組合體視圖中應用

通常，在機械視圖中，利用線面解法和形體分析方法，可以科學地分析和掌握直線的投射特性，并掌握基本幾何體的投射特性，并在此基礎上，對實體模型進行對比和分析，使其特定的形態和相互關系得到系統的整理和總結。此外，利用CAD技術進行組合體視圖的繪制和顯示，也可以利用CAD技術中的3D實體模型來實現產品的造型設計。具體來說，可以通過不同的組合來構建一個基本的幾何體，再根據一個合適的坐標來顯示三維運動的方向，當各個零件被移動到對應的位置時，就可以利用組合的方法來完成整個零件的繪制。通過以上的描述，我們可以通過CAD技術，快速、準確地繪制出更多、更復雜的結構圖，從而提高繪制的效率。

5.2 在畫法幾何中應用

CAD技術在繪畫幾何領域的具體運用，能夠通過利用坐標的方法，實現對點、線和面的繪制。此外，還可以在視圖選項中設置4個視角，包括主視圖、左視圖、俯視圖和西南軸線視角，并在繪制選項中單擊實體功能，從而建立完整的3D模型。在立體建模中，充分利用了著色線和色面的作用，并相應地選擇了特定的線面。利用以上的運算，詳細地分析了在不同位置的線條與面向投影線的特征，并結合了關于點、線的抽象知識和具體的立體圖形，從而使其能夠熟練地掌握物體的投影技術。

5.3 在剖視圖中應用

剖面圖一般用于帶有多孔槽的零件，通過切割想象斷面，觀察和分析零件的結構，會發現在機械制圖中存在大量的虛線，而且形狀也比較復雜。所以，在繪制橫斷面時，往往會產生線的交叉和重疊，從而使繪制者難以對物體的本質進行想象。

CAD技術在剖面上的運用，不但可以構建出一個科學的零件模型，而且還可以通過CAD的切割功能，對零件進行科學的切割，從而得到零件的內部結構和特性。此外，利用CAD技術進行剖面圖的繪制，也可以利用剖面的不同剖面方式，對不同部位的零件進行切割，從而提高對剖面的認識和掌握。通過不同的開孔和立體視圖，可以全面地觀察剖面，并繪制出零件的真實外形。

5.4 在裝配圖中應用

機械制圖工作，不僅要把機械零件的構造和零件畫出來，還要把多個零件的裝配工作結合起來，形成一個整體。這類圖形的繪制難度較大，總體上也較復雜。借助CAD技術，可以對零件的真實狀況進行建模，并根據零件的裝配工藝設定圖紙，從而使裝配人員可以更直觀地理解零件的相互關系，從而可以利用圖紙和3D模型，將各種零件的組裝方法展示出來，從而為以后的組裝打下堅實的基礎。CAD技術可以有效構造出不同的配制工藝，減少操作員組裝的困難，同時也可以對組裝工藝有一個清晰的認識。

5.5 在基本機械形狀中的繪制

在機械繪圖階段，設計者經常會用到多邊形、橢圓形等圖形，所以，在一些常見的圖形上，必須要有規律地排列，這樣一來，在制作機械圖紙的時候，就會變得更加的方便和快捷，從而大大提升了制圖的工作效率。

6 CAD與機械繪圖相結合的實例

6.1 將組裝圖紙分解為零件圖紙進行技術培訓

在二維平面的訓練中，著重于對零件進行拆繪技能的培訓，繪制出已分離的零件的邊緣輪廓，并依據原圖上的各個視圖及其投影關系，對被遮蔽的部位進行補繪，并進行工藝檢驗，并按照零件圖的規定，選取相應的表示方式和規格。這對于剛學會拆解組裝圖紙的學生來說，是一個很大的挑戰，他們不但要記住零件的結構和外形，而且要熟悉零件的位置圖。

6.2 在二維平面上進行組裝和拆卸的動力學仿真

根據3D軟件中的組裝和拆卸步驟，將這些零件的二維圖形轉換成三維動畫，讓學生掌握三維動畫中的零件和組裝之間的關系。學生在觀看安全閥的立體視圖時，腦中已經形成了一個立體的圖像，可以捕捉到二維的圖像，并將其轉化為二維的圖像。

7 融合教學中注意的問題

“機械制圖”教學應及時關注新國標，明確繪圖方法的簡單化，注重繪圖方法的準確性。在培養學生繪畫實踐能力的同時，注重實踐性，在繪畫幾何方面，應適度選擇適合的范圍，不要過分追求理論體系的完整，從而失去其實用價值。

CAD課程教學強調要做好技術項目。認真執行機械繪圖的原理，熟悉CAD技術的使用，按照國家標準制定的機械圖紙規范，一定要注意圖紙和參數。

8 結束語

隨著信息技術的飛速發展，CAD技術已經被廣泛地應用于各行各業，其應用的范圍也在不斷擴大。將CAD技術和機械制圖緊密結合在一起，既可以使機械制圖的品質得到最大化，又可以提高繪圖的精度，從而更好地了解到機械零件的特性，從而為機械工程的順利進行打下堅實的基礎。