CAD在機械設(shè)計中的應(yīng)用及機械制造技術(shù)的發(fā)展分析獲獎科研報告

CAD在機械設(shè)計中的應(yīng)用及機械制造技術(shù)的發(fā)展分析獲獎科研報告摘要：目前CAD技術(shù)得到質(zhì)的飛躍，與此同時，在機械設(shè)計中得到重視。CAD技術(shù)在一定程度上將會對整個制造業(yè)產(chǎn)生一定的影響。中國經(jīng)濟的不斷發(fā)展，對CAD技術(shù)提出了更高的要求，因此只有減小我國與發(fā)達國家CAD技術(shù)研究和應(yīng)用之間的距離，才能在一定程度上提升我國國際市場的競爭力。

關(guān)鍵詞：CAD；機械設(shè)計應(yīng)用；機械制造技術(shù)；發(fā)展分析

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引言

隨著我國機械行業(yè)的快速發(fā)展，機械市場的競爭也在不斷加速，對于機械制造與設(shè)計的要求也不斷提升，非常符合企業(yè)需求的CAD解決方案。在機械設(shè)計與機械制造技術(shù)中應(yīng)用CAD，不僅能夠有效極高機械的設(shè)計效率，還可以提升機械設(shè)計的品質(zhì)，并且能夠?qū)崿F(xiàn)企業(yè)CAD設(shè)計規(guī)范化，標準化，從而提升企業(yè)的整體機械設(shè)計水平。尤其是在中國機械制造行業(yè)正在轉(zhuǎn)型的情況下，單純的CAD平臺軟件已經(jīng)無法滿足企業(yè)多元化的需求。因此，發(fā)展多元化的CAD平臺軟件已經(jīng)成了必然。只有及時掌握，并能夠熟練的運用CAD技術(shù)的新發(fā)展，才能夠提高我國的機械設(shè)計水平，降低我國與國外機械設(shè)計水平的距離。

1機械設(shè)計中CAD技術(shù)的優(yōu)勢

1.1提高設(shè)計精度

傳統(tǒng)的機械設(shè)計，是通過手繪各個零件的各項功能尺寸，然后進行總的裝配圖匯總，將所繪的各個零件包容其中，其缺點就是設(shè)計效率慢，單個機械零件尺寸可以保證，在進行裝配時可能會出現(xiàn)實際的裝配問題，難以通過二維圖進行有效識別，可能造成設(shè)計問題。CAD的引入，可以通過三維的模型建立來進行相關(guān)的認識，通過三維零件的繪制，三維零件的裝配，可以有效地觀察裝配中的配合問題和干涉問題，對尺寸不合適的零件可以進行實時修改，使其達到很好的裝配效果。在進行三維建模裝配無誤后，可以進行二維平面圖的繪制或生成，進行尺寸標注，方便加工。通過這一流程可以大大縮減設(shè)計時間，提高設(shè)計精度，并且CAD設(shè)計的另一優(yōu)勢在于可以進行運動分析，進一步提高設(shè)計精度。

1.2縮短了設(shè)計周期

CAD的引入，使得機械設(shè)計的效率不斷提高，通過計算機的高效性，使機械設(shè)計的總體周期縮短，節(jié)約了時間成本，提高了競爭力。另外，采用CAD技術(shù)可以測試機械設(shè)計產(chǎn)品性能，而且可以通過系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫信息修正產(chǎn)品設(shè)計數(shù)據(jù)，在提高質(zhì)量的基礎(chǔ)上提高了設(shè)計速度。

1.3提高機械產(chǎn)品的科技含量

目前機械設(shè)計的競爭環(huán)境越來越激烈，傳統(tǒng)的設(shè)計方式在這高速發(fā)展的時代背景下逐漸被淘汰，CAD的引入，大大提高了設(shè)計的質(zhì)量與速度，同時計算機多樣化的操作方式，生動化的表達方式，使得機械設(shè)計“活”了起來，提高了科技含量。

2CAD在機械設(shè)計中的應(yīng)用及機械制造技術(shù)的發(fā)展

2.1三維建模

CAD三維技術(shù)軟件在機械設(shè)計中運用最多的部分是三維建模和仿真測試，CAD三維技術(shù)軟件能夠根據(jù)設(shè)計師的指令順利制作出機械零件的三維圖形，相較于傳統(tǒng)二維平面設(shè)計而言，三維軟件形成的圖形更加直觀、準確，不是原本由設(shè)計師根據(jù)透視原則畫出的三視圖，而是直接由設(shè)計師的指令輸入和數(shù)據(jù)要求形成的三維模型，若需要三視圖則可通過軟件的生成功能成圖，較設(shè)計師手動畫出的三視圖更加準確，且角度更多，為機械零件的制造、生成發(fā)揮更多的輔助作用。目前，CAD三維技術(shù)軟件中可以支持的建模方式有：線框、表面、實體，能夠充分滿足設(shè)計師和制造方在不同需求情況下對模型的需求，設(shè)計師也可以根據(jù)不同部位上的設(shè)計、制造需求進行多種設(shè)計模型的組合，有效提高機械設(shè)計師的工作效率和質(zhì)量。

2.2三維仿真測試

CAD在進行三維建模時主要通過數(shù)據(jù)輸入和指令由軟件直接勾勒出模型的線型框架，由設(shè)計師進行渲染形成完整的三維模型。因此CAD三維模型建立后需進行仿真測試來確定模型符合設(shè)計師的設(shè)計理念、要求，符合機械零件設(shè)計標準要求；仿真測試還要幫助設(shè)計師確定零件在設(shè)計上是否存在技術(shù)沖突或其他沖突，有效避免因技術(shù)沖突導(dǎo)致機械零件設(shè)計需要從制作方打回重繪，控制設(shè)計成本，增加設(shè)計單位的經(jīng)濟效益。在三維模型通過仿真測試后，可以進行整體描繪和出圖，設(shè)計師此階段可根據(jù)機械制造所需進行細節(jié)數(shù)據(jù)標注，例如，高度、直徑、角度等，在與機械零件制造方進行交接時可選擇從多方面進行二維平面視圖的出圖，也可選擇將機械零件的三維模型直接交接給制造方，制造方根據(jù)制造所需進行視圖角度的選擇。

2.3計算機輔助設(shè)計CAD技術(shù)在圖形、符號設(shè)計和制造中的應(yīng)用

在實際的機械設(shè)計及制造過程中，相關(guān)人員合理按照設(shè)計手冊中的相關(guān)要求和規(guī)定，然后應(yīng)用一些特定的圖形和符號來將相關(guān)機械部件的特性充分表達出來，這樣可以起到很好的簡化設(shè)計內(nèi)容的作用。在圖形、符號設(shè)計和制造中應(yīng)用此技術(shù)，可以進行一些表格的編制，然后將設(shè)計含義、圖形以及符號之間的聯(lián)系建立起來。進而更好的幫助使用者，更快地了解和掌握這些符號以及圖形的意思，以免不同的設(shè)計人員在應(yīng)用圖形和符號上出現(xiàn)不符合的情況。

計算機輔助設(shè)計系統(tǒng)中包含了很多建模體系，例如曲面體、圓柱體、立方體等。而機械工程師們在實際的設(shè)計制造過程中，通常都只需要按照相關(guān)要求來將這些模型進行組裝和分解，就能夠很好的完成相關(guān)的建模任務(wù)，這樣極大簡化了建模程序。此外，對于一些較為復(fù)雜的機械零件來說，機械工程師還能夠?qū)崿F(xiàn)繪制零件的二維圖像，然后通過計算機輔助設(shè)計CAD技術(shù)來對其進行三維立體處理，最終合理的建立起三維模型?？梢赃@樣說，合理的應(yīng)用計算機輔助設(shè)計CAD技術(shù)，不僅能夠有效的提升機械設(shè)計制造的規(guī)范化和高效率，同時還能夠有效提升機械設(shè)計制造模型的精準性。例如在汽車設(shè)計制造過程中，汽車的整體制造質(zhì)量直接受到其覆蓋模具的設(shè)計質(zhì)量的影響。如果在實際制造設(shè)計過程中，實體模型和圖紙存在著差異，那將會導(dǎo)致返工的出現(xiàn)，這將極大的浪費成本和時間。在這種背景下，合理的應(yīng)用此技術(shù)來進行三維建模，則就能夠不斷的完善兩者之間存在的誤差，避免出現(xiàn)不必要的返工情況，進而有效提升設(shè)計制造的效率。

2.4零件設(shè)計與修正

三維CAD軟件可以在已經(jīng)裝配的環(huán)境下開始設(shè)計新零件，可以通過原有裝配相鄰零件之間的位置，形狀更為詳細的設(shè)計新零件，能夠保證新零件的可應(yīng)用性，以及新零件與舊零件之間的配合度。并且能夠避免單獨進行機械設(shè)計中存在的一些錯誤，從而有效的減少裝配失敗的情況。比如在裝配環(huán)境下進行設(shè)計，可以進行實地考察，能夠在最短時間內(nèi)獲取最為詳細的周圍零件信息，如此，設(shè)計出來的零件滿足周圍零件的相關(guān)需求，能夠順利裝配。同時，使用三維CAD軟件也可以輔助零件修改，在修改時，直接點擊資源查找器，查找設(shè)計該零件的所有步驟命令，根據(jù)這些命令清楚的掌握設(shè)計的每一個步驟，并通過查找器的相關(guān)指令進行修改，可以直接點擊修改目標，進行詳細修改。

結(jié)束語

隨著科技的不斷發(fā)展，越來越多的行業(yè)需要計算機來輔助設(shè)計，提高設(shè)計水