王賢定

引言

有關(guān)機(jī)械設(shè)計(jì)，從上世紀(jì)中葉起便已經(jīng)出現(xiàn)了突破性的進(jìn)展，人們從那時(shí)開始便已經(jīng)開始了利用CAD技術(shù)進(jìn)行有關(guān)的機(jī)械設(shè)計(jì)。這項(xiàng)技術(shù)經(jīng)過二十年的發(fā)展與進(jìn)步，已經(jīng)漸漸的趨向成熟。隨著我們國家經(jīng)濟(jì)技術(shù)水平的不斷提高，工業(yè)化進(jìn)程不斷加深，制造業(yè)在我國國民生產(chǎn)總值中所占的比重也已經(jīng)越來越大，對各類機(jī)械器件的精確度要求也越來越高，CAD技術(shù)在我國也就獲得了越來越充分的重視，在機(jī)械的設(shè)計(jì)以及制造領(lǐng)域都有著十分顯著的應(yīng)用，這一新型技術(shù)不僅可以將各類器械的設(shè)計(jì)制造期限有效的縮短，而且還很好的促進(jìn)行業(yè)自身的進(jìn)步與發(fā)展。

1、CAD技術(shù)的構(gòu)成與發(fā)展

CAD系統(tǒng)包含硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)，硬件系統(tǒng)主要由圖形輸入設(shè)備、圖形輸出設(shè)備、工程工作站、個(gè)人計(jì)算機(jī)等設(shè)備構(gòu)成。軟件系統(tǒng)主要由CAD軟件和相關(guān)輔助模型構(gòu)成。伴隨計(jì)算機(jī)技術(shù)的告訴發(fā)展，硬件系統(tǒng)已經(jīng)不會(huì)影響到CAD技術(shù)的發(fā)展，目前能夠影響其發(fā)展的是CAD軟件和相關(guān)輔助模型。CAD軟件主要可以劃分為數(shù)據(jù)管理軟件、CAD應(yīng)用軟件和交互式圖形顯示軟件這三種類型。

CAD技術(shù)在最近幾年已經(jīng)受到了十分廣泛的運(yùn)用，不過對其技術(shù)的研究仍然在不斷的進(jìn)行，CAD技術(shù)同時(shí)也在不斷的得到創(chuàng)新，并且也在被廣泛的運(yùn)用在各個(gè)行業(yè)。早期的CAD系統(tǒng)只是簡單具備圖形處理和計(jì)算機(jī)功能，不過經(jīng)過近些年來的不斷發(fā)展，我國的CAD系統(tǒng)已經(jīng)越來越智能化。這就印證了CAD技術(shù)的發(fā)展?jié)摿?，這也同樣是產(chǎn)品不斷創(chuàng)新不斷改革的成果，并且讓其具有了活力。現(xiàn)代智能化的CAD系統(tǒng)可以采用指定專業(yè)領(lǐng)域內(nèi)的邏輯與符號(hào)技術(shù)，其不僅能夠?qū)μ囟I(lǐng)域內(nèi)的設(shè)計(jì)過程進(jìn)行模擬，并且能夠解決單一專業(yè)領(lǐng)域內(nèi)指定的問題。將各種專業(yè)技術(shù)結(jié)合起來綜合運(yùn)用在CAD技術(shù)之中，然后在計(jì)算機(jī)上面綜合各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、模擬和試驗(yàn)，最終做出最佳方案的決策，有效提高了設(shè)計(jì)的效率。

CAD三維技術(shù)可以讓設(shè)計(jì)者直接根據(jù)自己腦中的三維模型進(jìn)行設(shè)計(jì)工作，其設(shè)計(jì)功能十分突出，具有廣泛、普遍以及簡潔等特征，在很大程度上提升了其機(jī)械設(shè)計(jì)的能力，這不能能夠明顯提升設(shè)計(jì)者的工作效率，并且還可以加快設(shè)計(jì)工作的速度。它使得設(shè)計(jì)人員的構(gòu)想能夠具體的體現(xiàn)出來，并且可以再三維模型中來對整個(gè)設(shè)計(jì)的過程進(jìn)行分析，使設(shè)計(jì)方案更加趨于完善。各項(xiàng)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展也在不斷促進(jìn)著機(jī)械行業(yè)的不斷發(fā)展，我們目前的機(jī)械行業(yè)正在逐漸由單純的制造向創(chuàng)新型研發(fā)過渡，簡單的平面技術(shù)已經(jīng)越來越不能滿足設(shè)計(jì)人員的要求，因此，三維CAD技術(shù)將是未來機(jī)械設(shè)計(jì)發(fā)展的趨勢。

2、機(jī)械設(shè)計(jì)中CAD技術(shù)的優(yōu)勢

2.1機(jī)械制造業(yè)的設(shè)計(jì)周期短

在各類機(jī)械設(shè)計(jì)中應(yīng)用CAD技術(shù)有很多明顯的優(yōu)勢，其中較為明顯的一個(gè)便是它能夠很好的縮短各類機(jī)械期間的設(shè)計(jì)周期。這一技術(shù)的應(yīng)用能夠較好的完成零部件結(jié)構(gòu)以及各項(xiàng)參數(shù)的精確計(jì)量與設(shè)計(jì)，能夠準(zhǔn)確的將各類零部件進(jìn)行有效的結(jié)合，并形成一個(gè)人新的基本體結(jié)構(gòu)。在本行業(yè)中有效的應(yīng)用這一新型軟件技術(shù)，能夠很好的提升整個(gè)機(jī)械設(shè)計(jì)的效率與生產(chǎn)過程中的進(jìn)度。除此之外，利用本技術(shù)能夠?qū)⒁呀?jīng)設(shè)計(jì)完成的機(jī)械設(shè)備按照新的要求進(jìn)行及時(shí)更改與重塑，提高了機(jī)械設(shè)備以及各類零部件的可塑性與可變性，有效的縮短了設(shè)備的生產(chǎn)、設(shè)計(jì)周期。

2.2零部件在裝配環(huán)境里方便直觀

利用本軟件進(jìn)行機(jī)械零件的裝配時(shí)，各類零部件是在整個(gè)軟件中按照一定的規(guī)律進(jìn)行裝配的，其中的裝配途徑都已經(jīng)在本軟件的資源查找群中有相應(yīng)的記錄與存檔，在后期機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，如發(fā)現(xiàn)某一問題等，可以直接在軟件中查找對應(yīng)的區(qū)域，不必機(jī)械的其他零部件進(jìn)行拆卸與分析，可以很方便快捷的找到問題根源。而在找到故障源頭之后，可以直接對癥下藥，準(zhǔn)確的對各類零部件進(jìn)行修正，提高了整個(gè)機(jī)械的設(shè)計(jì)準(zhǔn)確度。在整個(gè)CAD制圖中，能夠清晰的看到整個(gè)機(jī)械內(nèi)部各個(gè)零部件之間的構(gòu)造結(jié)構(gòu)以及相互之間的關(guān)聯(lián)性，在完成設(shè)計(jì)后需要對整個(gè)機(jī)械進(jìn)行預(yù)運(yùn)行，在此過程中如果發(fā)現(xiàn)某處出現(xiàn)不合理的碰撞等時(shí)，可以及時(shí)的找到問題根源，并在相應(yīng)的設(shè)計(jì)中加以更正。

2.3有效提高機(jī)械產(chǎn)品的質(zhì)量

在機(jī)械設(shè)計(jì)領(lǐng)域充分運(yùn)用本技術(shù)，能夠很好的將工業(yè)化生產(chǎn)與現(xiàn)代化信息技術(shù)進(jìn)行很好的結(jié)合，為機(jī)械制造行業(yè)未來的前進(jìn)趨勢等指明了前進(jìn)的方向。在CAD制圖領(lǐng)域，它采用較為先進(jìn)的設(shè)計(jì)理念與方式，能夠較為直觀方便的觀察零件之間的構(gòu)造關(guān)系，并且能夠?qū)Σ缓侠淼脑O(shè)計(jì)構(gòu)造之處進(jìn)行及時(shí)更正與修改，這一系列的優(yōu)勢所在保證了整個(gè)機(jī)械產(chǎn)品的品質(zhì)與質(zhì)量。

3、CAD技術(shù)在機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

CAD技術(shù)在機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程之中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在零部件與裝配圖的實(shí)體生成、模具CAD的集成制造、CAD技術(shù)多維繪圖的應(yīng)用、CAE機(jī)械軟件的應(yīng)用等幾個(gè)方面。其中，CAD系統(tǒng)的運(yùn)用更新了傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)手段與設(shè)計(jì)方法，很大程度上擺脫了傳統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中存在的不足與束縛，在設(shè)計(jì)觀念上融入了現(xiàn)代設(shè)計(jì)的特點(diǎn)，進(jìn)而促進(jìn)了機(jī)械制造業(yè)的快速發(fā)展。

3.1實(shí)體生成

CAD制圖在機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在實(shí)體生成等方面，論文就其應(yīng)用進(jìn)行了具體的介紹與分析，其中實(shí)體生成領(lǐng)域，主要體現(xiàn)在了實(shí)體的建模方面。在機(jī)械產(chǎn)品的實(shí)體建模方面，通?？梢杂玫降哪Ｐ捅闶禽^為常見的球形、立方體等六種結(jié)構(gòu)。

對于零部件的三維實(shí)體模型的構(gòu)建，在利用CAD技術(shù)時(shí)，只需要以及零件內(nèi)部的各種結(jié)構(gòu)，將其劃分為不同的結(jié)構(gòu)體，然后對相應(yīng)的各個(gè)基本模型進(jìn)行簡單的三維實(shí)體構(gòu)造，隨后利用立體學(xué)以及各類布爾運(yùn)算等將其進(jìn)行拼接，以此形成相應(yīng)的零部件，在機(jī)械零件的設(shè)計(jì)與生產(chǎn)中，不是某種單一的模型結(jié)構(gòu)構(gòu)造而成的，而是多種常見模型組合而成的。

3.2模具CAD的集成制造

伴隨著現(xiàn)代化科技的不斷進(jìn)步，機(jī)械制造領(lǐng)域?qū)λ俣鹊囊笠呀?jīng)越來越高，各類新興的機(jī)械技術(shù)層出不窮，由原來的單一普通設(shè)計(jì)機(jī)床逐漸的發(fā)展到多元化數(shù)控機(jī)床，從工人的手工制圖發(fā)展到了CAD軟件制圖，這一系列的發(fā)展與演變已經(jīng)形成了機(jī)械產(chǎn)品制造領(lǐng)域的發(fā)展新方向?，F(xiàn)階段的機(jī)械產(chǎn)品新的發(fā)展方向已經(jīng)由原來的單一模型設(shè)計(jì)發(fā)展到了統(tǒng)一模具設(shè)計(jì)，通過統(tǒng)一的模具設(shè)計(jì)，將各類機(jī)械產(chǎn)品中相同的部件有統(tǒng)一的模具進(jìn)行設(shè)計(jì)生產(chǎn)，這在很大程度上提高了機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)的效率，降低了設(shè)計(jì)成本。

3.3CAD技術(shù)多維繪圖的應(yīng)用

由于機(jī)械產(chǎn)品自身的特點(diǎn)，使得在其產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中需要有大量的數(shù)據(jù)驗(yàn)算與處理，這一工作在傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)領(lǐng)域只能通過二維圖形進(jìn)行處理，在這種處理中一方面準(zhǔn)確性難以保證，另外一方面也將耗費(fèi)大量的時(shí)間與經(jīng)歷，不符合工業(yè)現(xiàn)代化的基本要求。在利用CAD繪圖技術(shù)進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)時(shí)，能夠?qū)⑵涠酁槔L圖有效的應(yīng)用的本領(lǐng)域，很大程度上降低了機(jī)械產(chǎn)品的各類數(shù)據(jù)計(jì)算與處理難度，提高數(shù)據(jù)處理的準(zhǔn)確性，在CAD多維繪圖中，使用最多的便是以交瓦式制圖，它能夠很好的實(shí)現(xiàn)各類基本圖庫的轉(zhuǎn)化，具有很好的操作簡便性與準(zhǔn)確性。

3.4CAE機(jī)械軟件的應(yīng)用

CAD軟件在現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)過程中和CAE等軟件具有異曲同工的效果，而且在設(shè)計(jì)過程之中還可以聯(lián)合CAE機(jī)械系統(tǒng)等進(jìn)行設(shè)計(jì)。另外，CAD軟件還可以優(yōu)化現(xiàn)代機(jī)械零件、分析零件壽命、強(qiáng)度等，并且解決機(jī)械零件在設(shè)計(jì)過程中的問題，例如結(jié)構(gòu)是否合理、材料強(qiáng)度是否能夠滿足要求等。

4、GAD技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)中的不足

雖然CAD技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)和制造中具有十分明顯的優(yōu)勢，不過還是存在著一些不足之處，主要表現(xiàn)在以下兩個(gè)方面：第一，使用CAD軟件代替圖板繪圖工具來進(jìn)行繪圖，大部分并不是在進(jìn)行本質(zhì)上的設(shè)計(jì)工作?，F(xiàn)在很多企業(yè)通過CAD技術(shù)制作的三維模型只是停留在效果圖的階段，并沒有進(jìn)行整體的設(shè)計(jì)工作，而且缺少相關(guān)的受力分析；第二，精通CAD技術(shù)的專業(yè)人才相對較少，CAD系統(tǒng)是十分復(fù)雜的，而且變化多段，想要熟練地掌握這項(xiàng)技術(shù)還是比較難的，就現(xiàn)在的情況來說，大部分人都沒有系統(tǒng)地接受過專業(yè)性的培訓(xùn)，并不是十分精通CAD技術(shù)，導(dǎo)致機(jī)械設(shè)計(jì)方案時(shí)常出現(xiàn)各種缺陷。

5、CAD技術(shù)的發(fā)展遠(yuǎn)景

CAD技術(shù)在現(xiàn)代化生產(chǎn)與發(fā)展中的應(yīng)用不僅僅體現(xiàn)在了機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)領(lǐng)域，在其他各個(gè)方面都有著十分重要的應(yīng)用，它具有很好的發(fā)展前景。首先而言，本技術(shù)在未來使用過程中，正經(jīng)歷的著由機(jī)械化向智能化發(fā)展的過程，而智能化也將會(huì)是本軟件發(fā)展的最為突出的一個(gè)趨勢；其次，本軟件在未來的使用中，將更加趨向于虛擬化模式，未來環(huán)境下，它能夠在一種相對虛擬的環(huán)境中將各類基本模型進(jìn)行組合和模擬，使得設(shè)計(jì)師能夠在虛擬的環(huán)境中實(shí)現(xiàn)對相應(yīng)產(chǎn)品的建模，這不僅提高的建模效率，而且能夠有效的避免各類資源的浪費(fèi)；最后，本軟件在未來的使用中將呈現(xiàn)出交互化的發(fā)展模式，能夠給設(shè)計(jì)師提供相應(yīng)的交互平臺(tái)，將其個(gè)人意志很好的加入設(shè)計(jì)中。

6、結(jié)束語

近年來，隨著社會(huì)的持續(xù)發(fā)展，我們國家的知識(shí)庫和數(shù)據(jù)庫技術(shù)、人工智能技術(shù)、信息交換、信息集成等各個(gè)方面的技術(shù)也在不斷的發(fā)展和完善，現(xiàn)代CAD技術(shù)同樣也在向著這一方向發(fā)展，在當(dāng)今各項(xiàng)科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展和完善的大環(huán)境影響下，對計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)同樣也有了更高的要求，設(shè)計(jì)者的計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)需要和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)同步發(fā)展，設(shè)計(jì)者需要不斷學(xué)習(xí)，提升自身的計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)的知識(shí)。在機(jī)械設(shè)計(jì)制造的過程中，CAD系統(tǒng)屬于十分重要的部分，設(shè)計(jì)人員應(yīng)拋棄傳統(tǒng)的繁瑣的方法與理論體系，將CAD技術(shù)合理的運(yùn)用在機(jī)械設(shè)計(jì)與機(jī)械制造的工作中，以此來帶動(dòng)機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展。