CAD技術在機械設計與加工中的應用研究

CAD技術在機械設計與加工中的應用研究【大綱】本文聯(lián)合CAD技術的看法，解析了其在機械設計與加工中的作用，并對CAD技術在機械設計與加工中的應用范圍及其相應技術進行了研究?！疽c詞】CAD技術；機械加工；應用1.前言跟著計算機技術的不停發(fā)展，CAD技術的應用范圍還在不停擴大，已被應用在輔助設計與繪圖、產(chǎn)品設計檢驗、工程解析與構造優(yōu)化、模具設計與制作以及逆向變換設計等多個方面[1]。CAD技術在提高產(chǎn)質(zhì)量量的同時，也大幅提高了企業(yè)的設計和生產(chǎn)效率，成為機械制造企業(yè)提高市場競爭力的重要手段。所以，進行CAD技術在機械設計與加工中的應用研究，對提高我國機械制造水平，促進機械制造企業(yè)迅速發(fā)展擁有十分重要的意義。2.CAD技術的看法CAD（ComputerAidedDesign）技術，即計算機輔助設計技術，是指利用計算機軟件和硬件系統(tǒng)對產(chǎn)品進行設計、繪圖、輔助工程解析及技術文檔編制等應用技術的總稱。CAD技術是一種集計算機科學技術和工程設計方法為一體的計算機應用技術，其出生于20世紀50年月，并跟著計算機技術及電子技術的發(fā)展不停發(fā)展改革。CAD技術已被廣泛應用于交通、航天、機械、化工、電子以及建筑等多個領域，用來解決產(chǎn)品設計、生產(chǎn)成本及周期等方面的相關問題，大幅提高了這些行業(yè)的生產(chǎn)效率。CAD技術在機械設計和加工中的應用解決了傳統(tǒng)設計和加工方式的偏差大、效率低等問題，使其產(chǎn)品在生產(chǎn)速度和生產(chǎn)質(zhì)量上都實現(xiàn)了更新?lián)Q代。所以，CAD技術已成為現(xiàn)代機械設計和加工中一個重要構成部分。3.CAD技術在機械設計和加工中的作用CAD技術在機械設計和加工中的作用主要有以下幾個方面：1）實現(xiàn)設計數(shù)字化。采納CAD技術，可以經(jīng)過計算機的二維圖形繪制、三維實體建模，人機交互和機械模擬仿真等功能，實現(xiàn)機械設計過程的數(shù)字化。經(jīng)過對產(chǎn)品的數(shù)字化設計，可以檢驗零件設計形狀和地點，充分保證零件間的精確聯(lián)合，大大降低設計偏差。利用建模組合及模擬仿真，還可以提早檢驗機械零件的裝置問題。利用數(shù)字化的零件可以透視到零零件的內(nèi)部，觀察零件的裝置關系，檢驗各部件能否已達到設計要求，迅速找出裝置中可能發(fā)生的問題，大幅降低產(chǎn)品的設計報廢率。2）縮短設計周期。在機械產(chǎn)品的傳統(tǒng)設計過程中，假如對某零件尺寸進行更正，需要重新將全部零件般配為新的尺寸，從而以致整個機械產(chǎn)品的改型。而借助CAD技術可以大幅縮短這個過程，比方，將某零件的尺寸從150mm改為300mm，僅需要在機械設計軟件上改變尺寸，其余相關零件也會相應自動調(diào)整尺寸。所以，CAD技術可以將機械設計效率提高3～5倍，大幅縮短了機械設計周期。3）提高產(chǎn)質(zhì)量量和質(zhì)量。借助CAD技術，可以采納圖形優(yōu)化、有限元受力解析等技術手段對機械設計進行構造優(yōu)化，并將機械制造技術與信息技術訂交融，在生產(chǎn)過程中引入了與CAD設計方法相聯(lián)合的CIMS組織生產(chǎn)方式，進一步提高了產(chǎn)品的整體設計質(zhì)量和質(zhì)量。4）激發(fā)創(chuàng)新設計。在傳統(tǒng)的機械設計過程中，機械產(chǎn)品的更正困難且成本過高，以致機械產(chǎn)品多是慣例設計，而創(chuàng)新類產(chǎn)品較少，嚴重限制了機械產(chǎn)品設計上的實質(zhì)性創(chuàng)新。而借助CAD技術，可以在慣例設計數(shù)字模型上英勇試試新理論和新技術，設計出傳神的創(chuàng)新產(chǎn)品，充分激發(fā)設計人員的創(chuàng)新靈感，帶來嶄新的創(chuàng)新設計。4.CAD技術在機械設計和加工中的應用（1）機械設計和輔助繪圖。用于機械設計的三維CAD系統(tǒng)擁有十分強盛的設計功能，可以經(jīng)過其重構功能迅速得到一種嶄新的設計，也可以在特定的裝置環(huán)境中設計新零件，即利用相鄰零件的形狀及地點設計新零件，既方便、快捷，又防范了單獨設計零件可能以致的裝置失敗，大大提高了設計人員的工作效率，并增強了設計的標準化。在傳統(tǒng)的機械設計過程中，手工繪圖的工作量特別大，并且正確性和雅觀性不高。利用CAD軟件自帶的豐富圖形庫與功能齊備的繪圖命令，可以很簡單地繪制出高質(zhì)量的機械工程圖，大大減少了繪圖人員的勞動強度。計算機輔助繪圖大幅提高了機械制圖的質(zhì)量和效率。（2）零件與裝置圖建模。三維CAD系統(tǒng)有線框模型、表面模型和實體模型三種建模形式，可用于機械產(chǎn)品零件和裝置圖的實體建模。利用CAD軟件中的基本系統(tǒng)和布爾運算，可以完成簡單構造零件的三維實體建模。而對于構造復雜的零件，可先用二維幾何元素構造大體形狀，再對其進行拉伸或旋轉(zhuǎn)等操作實現(xiàn)造型，最后經(jīng)過計算獲取三維實體模型。當機械產(chǎn)品零件的實體建模完成后，設計人員就可以經(jīng)過CAD軟件的三維編寫功能對零件模型進行“裝置”，整合出機械裝置圖。3）設計檢驗。利用CAD系統(tǒng)軟件的零件回放功能，可以經(jīng)過動畫播放的形式，清楚直觀地演示機械產(chǎn)品的零零件裝置狀況。在發(fā)現(xiàn)零零件構造或功能上的不合理之處后，可以利用資源查找器對整個機械產(chǎn)品中的某一個零件進行更正，防范零件錯誤以致整個機械產(chǎn)品的裝置失敗。在進行新機械產(chǎn)品的設計時，這類零零件設計的自動化檢驗方法，可以大幅提高機械零零件之間的適配正確性，防范新產(chǎn)品出現(xiàn)質(zhì)量問題，從而保證了設計的可行性，并且提高了設計效率。4）工程解析與構造優(yōu)化。對機械產(chǎn)品的力學性能解析和構造優(yōu)化，是機械設計和加工過程中必不行少的環(huán)節(jié)。跟著有限元解析和動力學解析等現(xiàn)代解析方法的發(fā)展，CAD技術在工程解析和構造優(yōu)化功能上獲取了充分拓展。很多CAD軟件已具備了與ANSYS等有限元解析軟件的接口，設計人員可直接將產(chǎn)品的三維實體模型導入至有限元解析軟件中，對產(chǎn)品模型進行工程解析，并依據(jù)結(jié)果進行產(chǎn)品構造的優(yōu)化。別的，還可以利用機械CAE軟件，對設計的動向特征、碰撞問題、運動特征、構造合理性以及資料強度等方面進行工程解析與構造優(yōu)化。5）模具設計與制造。跟著制造業(yè)生產(chǎn)技術的改革，機械制造加工已從傳統(tǒng)機床發(fā)展為加工中心和數(shù)控機床，模具CAD/CAM技術及模具激光迅速成型技術的使用愈來愈廣泛。利用CAD技術設計實體模具時，要盡量防范內(nèi)腔、凹、凸模及增強助等潛伏攪亂要素，先繪制出數(shù)控刀具的路徑，再檢查加工過程的可行性。要特別注意的是，在設計沖壓零件表面時，一定使用專用的曲面設計軟件，只有這樣才能保證沖壓零件表面和模具表面的一致。6）逆向變換設計。借助CAD技術，可以經(jīng)過多種方法實現(xiàn)產(chǎn)品的逆向變換設計。可經(jīng)過CAD制圖軟件的坐標丈量方法，將實物轉(zhuǎn)變?yōu)樘摷倌Ｐ?；也可以利用?shù)據(jù)繪制網(wǎng)格對點進行模擬，從而獲取連續(xù)曲面，再經(jīng)過對曲面的修復得到實物模型，或利用SCAN-TOOLS技術對生成的曲面進行裁剪、延伸等操作，將曲面變換為實體；還可以利用相關軟件進行參數(shù)化設計來完成模型重修。5.結(jié)束語CAD技術已經(jīng)給機械設計和加工行業(yè)帶來了一次技術革命，推進機械制造業(yè)進入了一個新的發(fā)展階段。跟著計算機技術的不停發(fā)展，CAD技術還將不停改革和更加完美，向著系統(tǒng)集成化和智能化方向發(fā)展，為機械產(chǎn)品的規(guī)模化生產(chǎn)提供更強有力支持