機械設計與製造過程中CAD技術的應用技巧分析論文
摘要：機械設計與製造是當前機械行業企業的重要內容, 對促進社會經濟發展和提升社會生產力具有非常重要的意義。在機械設計與製造過程中, 利用CAD技術的應用不斷縮短產品生命週期, 提升企業產品製造質量和設計能力, 實現企業可持續發展的目標。
關鍵詞：機械設計製造; CAD技術; 應用;
隨著計算機科技技術和經濟全球化的不斷髮展, 採用傳統的手工機械製圖和簡單的計算機繪圖方法已不能適應社會生產力發展的需要。在當前機械設計製造過程中, 就是將CAD技術應用於機械產品設計與製造過程中, 才能不斷地提升機械設計製造水平, 推動企業各項工作不斷前時, 實現中國由製造大國向製造強國的轉變[1]。因此, 企業將CAD技術在機械設計與製造中的有效應用, 不斷提升自身產品製造質量和產品設計能力, 才能實現企業產品做精做優, 為實現中國製造大國向製造強國的邁進。
1將CAD技術與機械製圖有機結合, 不斷提升企業產品競爭力
(1) CAD技術與機械繪圖原理有機結合應用, 為企業建立一套標準的機械設計製圖標準。要應用好CAD技術, 首先是機械設計製造的人員要將手工繪圖知識與CAD技術中的繪圖原理、繪圖過程及投影變化等理論知識相融合, 才能具有一定的機械製圖能力;其次是機械設計製造人員應當在腦海中有一定的複雜圖形的分析能力和三維空間想象能力。這樣會將機械製圖中的手工繪圖原理應用於CAD輔助設計中, 才能發揮其CAD技術的高效作用, 才能繪製出機械設計製造產品的三維模型, 從而提高機械產品生產的正確性和高效率。因此, 透過將CAD技術與機械繪圖原理有機結合, 才能為企業機械產品建立出一套以機械製圖技術為基礎的機械製圖標準。
(2) CAD技術與機械繪圖兩種模式協調起來進行應用, 不斷提升機械設計與製造圖紙的符合性。企業實現機械設計產品高效的重要關鍵是機械製造中的機械製圖模組[2]。因此, 機械設計人員要有過硬的機械知識理論和機械設計實踐的專業技能, 才能真正掌握機械繪圖原理和CAD技術, 才能實現企業機械產品的生產製造繪圖電子化。為確保機械設計產品的質量, 應將機械製圖與CAD技術兩種模式協調起來進行應用, 機械設計人員應嚴格按照圖紙設計的相關規範標準和手工作圖的機械設計模式進行機械設計, 然後將CAD計算機應用技術進行統一地結合起來, 才能實現機械製造企業產品設計應用及企業未來發展的要求。
(3) CAD技術與機械繪圖兩種模組結合應用中進行合理最佳化, 從而達到企業機械設計製造製圖標準化。CAD技術是結合了機械製圖的繪圖手段、繪圖工作原理以及其它方面的繪圖技巧, 大體上實現機械設計製造製圖的標準化。由於機械製造企業的產品均具有各自的獨特性, 所以在實際結合應用時未很好地將模組協調及最佳化好, 其效果和作用就很難在機械產品設計中得到體現, 從而使機械製圖與CAD技術在內容上未得到實質性最佳化。因此, 設計人員要不斷加強自身機械製圖及機械設計專業知識和熟練的CAD技術應用設計產品製圖技能, 才能確保機械製圖設計的質量和產品的符合性。一是機械製造企業應根據產品開發要求對設計人員進行相關製圖知識及CAD軟體更新的內容的培訓, 使設計機械產品人員根據自身的專業進一步掌握好CAD軟體的繪圖相關功能的應用規律。二是機械製造企業為產品設計人員配備一個良好的工作設計環境, 設計人員在良好的工作環境下的三維空間想象力和繪圖圖形分析能力進一步提升, 產品設計團隊更具有創新力, 從而達到兩種模組合理最佳化, 產品設計與製造更具有創造性。
2 CAD技術在機械設計製造產品的應用, 不斷提升產品實物質量及縮短產品設計週期
(1) CAD技術實現產品零件實體建模, 提升了產品符合性。CAD技術中的三維建模中有多種工具可實現產品零件的實體建模, 透過分析零件的結構組成, 將其拆解分成多個構造體, 利用三維CAD技術實現這些構造體的'實體造型, 再應用布林運算對其進行分析, 從而繪製出產品零件的三維實體模型[3]。對於比較複雜的零件, 可利用三維CAD軟體的草圖繪製工具, 設計人員可先描繪出產品零件的截面圖, 透過CAD中抽殼、拉伸、變形等工具繪製出較為複雜的幾何圖形, 再根據產品的相關資料任意修改幾何形體的引數和形狀, 從而達到與零件一致的實體模型。如對葉輪產品零件的設計, 設計員可將原來的二維CAD圖匯入三維CAD軟體中的草圖中, 然後應用變形、拉伸等三維工具, 方便迅速地生成三維實體, 不僅繪圖效率提高, 還確保了產品符合性。
(2) CAD技術實現產品結構修改快速, 縮短產品設計製造週期。按系列進行分類是機械製造企業所生產的產品主要區別之一, 再加上各系列中新開發的產品與換代產品之間沒有實質性的改變, 可能僅是在添加了一個功能部件或是尺寸的長短使產品形式結構有所變更, 利用CAD技術非常方便完成這些引數的更改, 從而實現產品換代升級的目的。CAD技術在建模設計中一般使用引數化建模, 應用引數進行產品建模使整個建模的步驟和產品的外型尺寸與產品的結構進行直接關聯, 如果對產品設計中的尺寸或結構進行區域性的變更, 一般修改產品設計建模中的相關引數, 從而對產品整個進行了更改及更新。這樣產品外形及結構不需進行改變及重新設計, 大大減少了設計人員的工作量, 提升了產品設計效率。
(3) CAD技術生成實體零件圖、裝配圖非常方便[4]。在機械零件裝配過程中, 按照產品裝配的規律, 透過應用CAD技術進行模擬零件裝配, 也可以實現相關產品裝配路徑在CAD軟體中進行儲存及查詢CAD軟體中存在相關記錄, 在後期機械執行過程中, 若發現模擬裝配中某一零件存在問題, 可在軟體中對裝配模擬過程的區域進行直接查詢, 其它相關零部件不需拆卸, 就能方便快捷地查詢問題根源。當故障源頭查找出來後, 應用CAD技術對相關零部件進行修改, 從而提升了設計的準確度, 也直觀方便地實現零件的裝配, 為零件圖、裝配圖等製圖的生成達到事倍功半的效果。
3 CAD技術在機械設計製造過程中的應用技巧
(1) 在機械設計與製造過程中, 就是運用CAD技術將產品相關資料以及圖形方面等相關資訊進行有效解決。因此, CAD技術在多維繪圖過程中, 可採用交叉繪圖方式, 對不同圖形進行繪製, 並且能夠編輯圖形及填充剖面、區分層次以及交換圖形與圖塊呼叫等, 在實際機械設計製造中高度注意。
(2) 在機械設計與製造過程中, 當前機械產品實體建模而言, 應用的模型比較多, 其中常用有球形、立方體等模型[5]。在機械零部件設計以及生成過程中, 運用一種模型結構進行設計太單一, 而需將多種模型結構進行組合運用, 進行綜合的分析設計, 這樣才能有效地實現實體生成, 得到滿意的設計效果。
(3) 在機械設計與製造過程中, 由於計算機現代化科學技術不斷髮展及進步, 對機械設計與製造產品的週期越來越短, 傳統手工製圖已經轉變為現代化CAD軟體製圖方式;機械零件模具製造過程中, 也從傳統單一設計模式轉變為現代的統一模具設計, 各種機械產品生產實現標準化的統一, 提升了產品設計效率和有效降低設計成本。因此, 在CAD技術中要非常重視將資料化技術進運用從而實現產品設計與製造的標準化與統一。
4 結束語
在經濟全球化和社會不斷髮展進步, 機械產品設計與製造必須緊跟時代的步伐才能推動全社會工業化程序。因此, 當前機械製造企業, 應將先進的CAD技術靈活應用於機械產品設計與製造過程中, 不斷提升機械產品質量和機械產品的設計效率, 為實現2025年中國製造強國的目標做出成績。
參考文獻
[1]劉清.機械設計基礎[M].北京:北京出版社, 2014.
[2]楊英.高職CAD課程教學改革的思索[j].職業時空.2008.12.
[3]楊英.高職CAD與工程製圖整合教學模式的研究[j].旅遊縱覽.2013.1.
[4]劉芒果.機械CAD三維設計的應用研究[J].煤礦機械, 2005 (9) :87-89.
[5]李秋娟, 張兵.論CAD在機械設計中的應用及機械製造技術的新發展[J].化學工程與裝備, 2010 (03) :140~141.