機(jī)械設(shè)計(jì)制造中的CAD技術(shù)應(yīng)用分析

吳勇

摘要：隨著高科技的迅猛發(fā)展，CAD技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)制造中的應(yīng)用也越來越廣泛。本文簡單介紹CAD系統(tǒng)的組成、發(fā)展?fàn)顩r及應(yīng)用現(xiàn)狀，并重點(diǎn)對(duì)其在機(jī)械設(shè)計(jì)制造中的具體應(yīng)用進(jìn)行探討。

關(guān)鍵詞：CAD技術(shù)；機(jī)械設(shè)計(jì)制造；計(jì)算機(jī)技術(shù)

CAD也就是計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)。它為工程技術(shù)人員解決了很多困難，給設(shè)計(jì)人員提供設(shè)計(jì)軟件、分析軟件以及繪圖軟件，并且很容易掌握，在機(jī)械設(shè)計(jì)制造中已被廣泛地應(yīng)用，它具備漢化工程繪圖系統(tǒng)，這樣的系統(tǒng)具有如下功能：設(shè)計(jì)圖形、修改圖形、具有很大的存儲(chǔ)量等等，同時(shí)，還能夠進(jìn)行刪除、查詢、更新等操作，與人們的繪圖習(xí)慣相對(duì)應(yīng)。它不需要畫圖板，也不需要繪圖儀器以及描圖員，且設(shè)計(jì)出來的施工圖的質(zhì)量都相當(dāng)?shù)母?。它在機(jī)械方面的設(shè)計(jì)能力是非常強(qiáng)的，能夠進(jìn)行有限元分析以及機(jī)械制造等?？偠灾跈C(jī)械設(shè)計(jì)制造中融入CAD技術(shù)不僅可以將工程設(shè)計(jì)的質(zhì)量提高，還能大大縮短工期，提高經(jīng)濟(jì)效益。

1相關(guān)理論概述

1.1CAD概述

CAD又稱Computer Aided Design，中文稱之為計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，該項(xiàng)技術(shù)利用計(jì)算機(jī)圖形處理系統(tǒng)與內(nèi)部數(shù)值計(jì)算方法與系統(tǒng)，幫助工程設(shè)計(jì)人員進(jìn)行相關(guān)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)與分析，它在其中起一定程度的輔助作用。自CAD技術(shù)誕生以來，被廣泛的應(yīng)用在各種行業(yè)，包括電子、化工、建筑等，它實(shí)現(xiàn)了最大程度設(shè)計(jì)效率的提高，并將計(jì)算機(jī)技術(shù)輔助到制造過程中，即CAM技術(shù)，與產(chǎn)品數(shù)據(jù)的系統(tǒng)化管理模式，即PDM技術(shù)，以及計(jì)算機(jī)各內(nèi)置部件集成制造模型，即CIMS系統(tǒng)，三者融為一體形成CAD系統(tǒng)[1]。目前CAD系統(tǒng)結(jié)合新型人工智能處理模板，已經(jīng)發(fā)展成為現(xiàn)代智能的ICAD系統(tǒng)，它可以提高新型市場(chǎng)中對(duì)小批量產(chǎn)品的需求，并在原有基礎(chǔ)上極大的提高其應(yīng)變反應(yīng)能力。

1.2CAD技術(shù)優(yōu)勢(shì)

在機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)與制造過程中，利用CAD技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的內(nèi)部性能的優(yōu)化與結(jié)構(gòu)分布的最佳配置，它利用CAE技術(shù)，放棄了傳統(tǒng)人力，對(duì)整個(gè)制造系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了精密的控制，并在制造過程中對(duì)產(chǎn)品的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與性能進(jìn)行分析。CAD技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的二維設(shè)計(jì)，并對(duì)復(fù)雜的零件體積進(jìn)行計(jì)算，對(duì)產(chǎn)品的重量體積進(jìn)行精確的描繪統(tǒng)計(jì)，此外，它還具有一定程度的演示功能等[2]。

CAD技術(shù)在傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上縮短了機(jī)械設(shè)計(jì)與制造的周期，它在傳統(tǒng)二維系統(tǒng)的基礎(chǔ)上使用三維技術(shù)，在裝配過程中進(jìn)行設(shè)計(jì)，并且還可以利用不同零件的空間位置進(jìn)行設(shè)計(jì)，保證了零件之間的有效配合。CAD技術(shù)在最大的程度上縮短了設(shè)計(jì)周期與消能時(shí)間比，提高了生產(chǎn)效率，而且利用CAD系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)的產(chǎn)品，具有重構(gòu)性。

CAD技術(shù)將機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)與制造融為一體，并聯(lián)合CIMS的生產(chǎn)模式進(jìn)行，其采用更為先進(jìn)的設(shè)計(jì)方法，其中包括有限元受力分析等方式，在提高產(chǎn)品質(zhì)量的同時(shí)進(jìn)行產(chǎn)品生產(chǎn)監(jiān)控，在最大程度上保證了質(zhì)量與效率的有效結(jié)合。

2.CAD技術(shù)應(yīng)用

2.1CAD技術(shù)應(yīng)用分析

CAD技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用體現(xiàn)在多個(gè)方面本文從以下幾個(gè)方面對(duì)其進(jìn)行分析：

第一，CAD的三維建模方式有三個(gè)主要類型，包括線框、表面、實(shí)體模型。在AutoCAD三維實(shí)體模塊當(dāng)中，系統(tǒng)默認(rèn)提供了六大體系，包括立方體、球體等。宏觀來講，對(duì)產(chǎn)品部件進(jìn)行建造，首先要對(duì)其內(nèi)部建構(gòu)進(jìn)行分解，并分割成多個(gè)主體進(jìn)行三維造型，其后，利用交、并布爾運(yùn)算模型，對(duì)零部件進(jìn)行實(shí)體建模。但值得注意的是，有些零件很難進(jìn)行細(xì)致的分解，這就應(yīng)該采用不同的方法，在二維幾何元素基礎(chǔ)上進(jìn)行[3]。

第二，CAD技術(shù)是當(dāng)前機(jī)械設(shè)計(jì)與制造中最具有活力的技術(shù)方法，其應(yīng)用領(lǐng)域包括幾何建模、工程分析、CAE技術(shù)等，在機(jī)械設(shè)計(jì)與制造中，CAD技術(shù)主要是在計(jì)算機(jī)技術(shù)的基礎(chǔ)之上進(jìn)行二位繪圖，并在實(shí)現(xiàn)三維實(shí)體建模，與結(jié)構(gòu)內(nèi)部性能分析與優(yōu)化。

第三，在多維繪圖過程中利用CAD技術(shù)進(jìn)行繪制圖形與數(shù)據(jù)，目前CAD技術(shù)進(jìn)行繪圖工作主要是進(jìn)行交叉繪圖處理，并對(duì)圖形進(jìn)行分類匯編處理。它還可以在傳統(tǒng)圖形的基礎(chǔ)上進(jìn)行分層，填充剖面結(jié)構(gòu)，但是CAD繪圖必須配合通用軟件包才能正常運(yùn)行，因此，由于現(xiàn)有技術(shù)限制，我國大多數(shù)機(jī)械制造業(yè)的CAD技術(shù)都是在不斷的探索中開展的。

2.2CAD技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)制造中的發(fā)展

CAD技術(shù)是利用三維模型進(jìn)行技處理，它可以實(shí)現(xiàn)個(gè)體利用思維，在初級(jí)階段進(jìn)行三維模型設(shè)計(jì)，并在最大程度上實(shí)現(xiàn)集合參數(shù)與設(shè)計(jì)的聯(lián)合，并利用統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)進(jìn)行整體的三維模型分析，因此可以更好的實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)思想，增加方案的理想化程度。CAD設(shè)計(jì)中，打破了傳統(tǒng)設(shè)計(jì)模式，建立新型的模型數(shù)據(jù)庫，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一匯編處理，因此從整體角度來看，CAD技術(shù)將會(huì)代替?zhèn)鹘y(tǒng)二維建模技術(shù)，成為今后機(jī)械設(shè)計(jì)制造發(fā)展中的核心，并伴隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，以及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的全面普及，進(jìn)入更為廣泛的層面。

CAD技術(shù)會(huì)隨著三維技術(shù)的發(fā)展與物聯(lián)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上進(jìn)行普及化改革，因此對(duì)CAD技術(shù)的深入了解與把握對(duì)國家產(chǎn)業(yè)技術(shù)的發(fā)展具有非常重要意義。

3.結(jié)論

終上所述，國家經(jīng)濟(jì)的發(fā)展離不開各個(gè)高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的支持，產(chǎn)業(yè)的發(fā)展需要科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，尤其是作為國家支柱的產(chǎn)業(yè)，機(jī)械設(shè)計(jì)制造領(lǐng)域，在傳統(tǒng)技術(shù)基礎(chǔ)上引進(jìn)新型的CAD技術(shù)，可以在最大程度上實(shí)現(xiàn)技術(shù)產(chǎn)業(yè)的進(jìn)步與國家經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]李麗娟，劉彥昌，呂柏源.橡膠機(jī)械設(shè)計(jì)制造中CAD/CAM技術(shù)[J].橡膠技術(shù)與裝備，2013，13（12）：121-122.

[2]劉方輝，錢心遠(yuǎn)，張杰.CAD/CAE/CAM技術(shù)在現(xiàn)代塑料模設(shè)計(jì)制造中的應(yīng)用[J].模具工業(yè)，2011，11（12）：102-106.

[3]陳剛.CAD/CAM技術(shù)在橡膠機(jī)械設(shè)計(jì)制造中的應(yīng)用[J].中國高新技術(shù)企業(yè)，2013，29（17）：129-130.