|
CAD技術(shù)在機(jī)械工藝設(shè)計(jì)中的應(yīng)用研究
濟(jì)寧市工業(yè)技師學(xué)院 王琨 張金龍 2019/2/1 10:37:35
摘要：隨著我國(guó)制造業(yè)的不斷發(fā)展與科技進(jìn)步，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)在機(jī)械工程設(shè)計(jì)領(lǐng)域獲得了廣泛應(yīng)用，逐步取代傳統(tǒng)的手工機(jī)械設(shè)計(jì)繪圖，并將機(jī)械設(shè)計(jì)圖從二維時(shí)代帶入了三維時(shí)代。本文將研究CAD技術(shù)在機(jī)械工藝設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。
關(guān)鍵詞：CAD技術(shù)；機(jī)械工藝；工程設(shè)計(jì)；應(yīng)用
今天，我國(guó)已經(jīng)成為名副其實(shí)的世界制造業(yè)工廠，在世界500種主要工業(yè)品中，我國(guó)有220種工業(yè)產(chǎn)品數(shù)量高居世界第一。但在機(jī)械設(shè)計(jì)方面卻依然存在著許多不足，設(shè)計(jì)周期長(zhǎng)，設(shè)計(jì)工作效率低下，產(chǎn)品技術(shù)含量低[1]。——CAD技術(shù)的興起補(bǔ)足了機(jī)械設(shè)計(jì)領(lǐng)域的短板。目前，在汽車、機(jī)床、兵器、儀器儀表等諸多領(lǐng)域，都已經(jīng)應(yīng)用了CAD技術(shù)，極大地提高了繪圖的精度，增加了繪圖的靈活性。
一、CAD技術(shù)
傳統(tǒng)的機(jī)械制圖屬于手工繪圖，要求設(shè)計(jì)師拿著三角板、圓規(guī)、尺、圖板和和筆，在紙上繪制零件圖、裝配圖。這種繪圖方式需要設(shè)計(jì)師進(jìn)行大量計(jì)算，耗費(fèi)腦力，時(shí)間長(zhǎng)，工作量大，容錯(cuò)率低（一旦某個(gè)參數(shù)出現(xiàn)錯(cuò)誤，整張圖紙就要報(bào)廢），難以進(jìn)行修改（哪怕進(jìn)行局部改變，也必須重新繪制設(shè)計(jì)圖）；且只能呈現(xiàn)二維平面效果，無法向客戶形象、直觀地展示設(shè)計(jì)產(chǎn)品。而CAD技術(shù)的出現(xiàn)則改變了這一切。
CAD技術(shù)（Computer Aided Design），即計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，指設(shè)計(jì)師以計(jì)算機(jī)為輔助工具，在產(chǎn)品要領(lǐng)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，通過軟件開展電腦繪圖，進(jìn)行草圖繪制（構(gòu)建產(chǎn)品的幾何模型）、零件設(shè)計(jì)、裝配設(shè)計(jì)，最后完成產(chǎn)品設(shè)計(jì)（輸出3維工程圖）。
1962年，CAD技術(shù)在美國(guó)出現(xiàn)，一經(jīng)推出，便大受企業(yè)界歡迎，在應(yīng)用中不斷獲得革新與發(fā)展。2017年，發(fā)達(dá)國(guó)家80%以上的工業(yè)企業(yè)已經(jīng)應(yīng)用了CAD技術(shù)；而我國(guó)70%以上的大中型企業(yè)也應(yīng)用了CAD技術(shù)[2]。
二、CAD技術(shù)在機(jī)械工藝設(shè)計(jì)中的應(yīng)用價(jià)值
1、提升設(shè)計(jì)效率
在機(jī)械設(shè)計(jì)中應(yīng)用CAD技術(shù)，設(shè)計(jì)師再也不必用肉眼去檢測(cè)繪圖尺寸，也無須進(jìn)行大量的計(jì)算，更不必進(jìn)行繁瑣的圖形處理（圖形處理占整個(gè)設(shè)計(jì)的70%），變粗放式設(shè)計(jì)為精細(xì)化設(shè)計(jì)，大大節(jié)約了時(shí)間，提升了設(shè)計(jì)效率�！贾萜啓C(jī)動(dòng)力集團(tuán)公司原先依靠手工進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)，每項(xiàng)產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)間長(zhǎng)達(dá)5～6個(gè)月，應(yīng)用CAD技術(shù)后，每項(xiàng)產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)間縮減為1.5個(gè)月～2個(gè)月，效率提升了2.5～4倍，同時(shí)大大降低了設(shè)計(jì)師的工作量[3]。
2、提升設(shè)計(jì)產(chǎn)品的技術(shù)含量
三維CAD技術(shù)將信息技術(shù)融入機(jī)械設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)過程中采用有限元受力分析、優(yōu)化、產(chǎn)品虛擬設(shè)計(jì)、運(yùn)動(dòng)方針等先進(jìn)的設(shè)計(jì)方法，大大提高了設(shè)計(jì)產(chǎn)品的技術(shù)含量。將CAD技術(shù)與數(shù)控機(jī)床技術(shù)結(jié)合，還可以有效保證成品的質(zhì)量與精度。據(jù)計(jì)算，應(yīng)用CAD技術(shù)后，產(chǎn)品質(zhì)量上升了2～5倍，勞動(dòng)生產(chǎn)率提高了40%～70%，而工程設(shè)計(jì)造價(jià)降低了10%～40%[4]。
3、推動(dòng)機(jī)械設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)型升級(jí)
過去設(shè)計(jì)師進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)，離不開紙、筆、三角板、圓規(guī)、尺、圖板；而在機(jī)械設(shè)計(jì)中應(yīng)用CAD技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了無紙、無筆、無三角板、無圓規(guī)、無尺、無圖板制圖。CAD技術(shù)變靜態(tài)設(shè)計(jì)為動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)師可以在電腦建模上隨時(shí)進(jìn)行各種局部改動(dòng)，而無須再重新手工繪制設(shè)計(jì)圖紙，這樣就有效提高了機(jī)械設(shè)計(jì)的靈活性與容錯(cuò)率；傳統(tǒng)設(shè)計(jì)圖的平面效果比較抽象，缺乏專業(yè)理論知識(shí)的客戶往往難以對(duì)其理解；而三維CAD技術(shù)則可以產(chǎn)生立體的設(shè)計(jì)產(chǎn)品，讓客戶對(duì)設(shè)計(jì)成果有一個(gè)直觀的感受。
三、CAD技術(shù)在機(jī)械工藝設(shè)計(jì)中的應(yīng)用
1、在繪圖中應(yīng)用CAD技術(shù)
繪圖是工程設(shè)計(jì)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，而傳統(tǒng)的手工繪圖大大束縛了設(shè)計(jì)師的空間想象力。在繪圖中應(yīng)用CAD技術(shù)，可以讓設(shè)計(jì)師釋放空間想象力，并把繪圖變得更加簡(jiǎn)單、輕松，同時(shí)保證繪圖標(biāo)準(zhǔn)，提高繪圖質(zhì)量。
2、在建模中應(yīng)用CAD技術(shù)
設(shè)計(jì)師使用CAD軟件，可以任意選擇立方體、球體、環(huán)狀體、圓柱體、圓錐體、楔形體等基本體系進(jìn)行數(shù)字化建模，并對(duì)零件的各個(gè)部位及長(zhǎng)寬高尺寸進(jìn)行修改，不僅讓建模更加便捷，而且提升了建模的實(shí)用性。
3、在生成裝配圖中應(yīng)用CAD技術(shù)
CAD技術(shù)不僅可以生成單個(gè)零件的設(shè)計(jì)圖，還能把若干個(gè)零件在電腦上搭配起來，進(jìn)行虛擬裝配，自動(dòng)生成裝配圖。在虛擬裝配過程，設(shè)計(jì)師可以發(fā)現(xiàn)零件是否存在約束、限位、干涉等問題，并進(jìn)行修改，直至達(dá)到滿意的設(shè)計(jì)效果。
4、在3D打印中應(yīng)用CAD技術(shù)
目前，各工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家正在積極研發(fā)3D打印技術(shù)。在機(jī)械工程設(shè)計(jì)中將3D打印與CAD技術(shù)結(jié)合起來，可以根據(jù)三維立體模型迅速打印出零件樣品，變虛擬模型為實(shí)體模型，實(shí)現(xiàn)機(jī)械工程設(shè)計(jì)的智能化升級(jí)。
結(jié)束語
數(shù)（未完，下一頁）
|