CAD技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用談一點(diǎn)看法催舅，以供業(yè)內(nèi)同行借鑒參考端幼。

　　一骡榨、CAD技術(shù)應(yīng)用的現(xiàn)狀

　　所有的設(shè)計(jì)都要畫圖，這是因?yàn)楣こ處煙o法完毅記住自己所作設(shè)計(jì)中的全部細(xì)節(jié) (那怕是較簡(jiǎn)單的)贪挽，用文字記載也不完整场陪，因此圖形表達(dá)就是唯一的方法。這些圖首先是給設(shè)計(jì)者自己看泵易，為了記住和研究設(shè)計(jì)構(gòu)思:其次是給別的工程師看干蒸，為了互相討論交流:最后是為了給制造者看，為了將設(shè)計(jì)意圖變成實(shí)物洁揽。在設(shè)計(jì)的全過程中.原始構(gòu)思是三維 (3D)實(shí)體叙杨，這也是毫無疑問的。但是，在傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)中疙鸟，這兩者之間的信息傳遞竟然完全依靠二維(2D)的圖形表達(dá)蔼俐。以AutoCAD為代表的2D圖形數(shù)字化軟件對(duì)于CAD技術(shù)在我國(guó)的普及應(yīng)用起到了重要的作用，也為今天CAD技術(shù)的發(fā)展奠定了十分必要的技術(shù)基礎(chǔ)树戴。

　　然而2D機(jī)械CAD技術(shù)沒能解決傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中的一些問題币席，對(duì)提高設(shè)計(jì)質(zhì)量的作用有限，那么影響設(shè)計(jì)質(zhì)量和效益的一些問題是什么?筆者認(rèn)為有以下幾點(diǎn):

　　1万栅、復(fù)雜的投影線生成

　　對(duì)于繪制鑄鍛件毛坯的零件圖佑钾，輪廓的相貫線和截交線畫不明白，設(shè)計(jì)師常常在繪制 2D圖紙時(shí)相當(dāng)頭疼烦粒。

　　2休溶、漏標(biāo)尺寸，漏畫圖線

　　即使經(jīng)過幾個(gè)人的審校扰她，漏標(biāo)尺寸和缺少線條的現(xiàn)象仍時(shí)有發(fā)生兽掰。

　　3、應(yīng)力應(yīng)變分析

　　修改零件 (如連桿)的尺寸是很容易的徒役，問題是怎么改孽尽。要修改必須進(jìn)行力學(xué)分析，否則這個(gè)連桿斷了怎么辦?國(guó)外的產(chǎn)品設(shè)計(jì)小巧輕忧勿，而我們的同類產(chǎn)品設(shè)計(jì)卻傻大笨重杉女，且剛度不好。

　　4鸳吸、數(shù)控加工處理

　　經(jīng)常有這樣的情況熏挎，按照國(guó)外的產(chǎn)品成型制塑料制品，一眼就看出來不一樣晌砾。為什么?我們注塑模具沒有給出足夠的局部收縮鼻脏猴。在這些復(fù)雜的三維問題上，依賴傳統(tǒng)的 2D設(shè)計(jì)方法無法解決馅拗。

　　5、設(shè)計(jì)的更新與修改

　　CAD 應(yīng)用中的設(shè)計(jì)工程管理工作也變得日益重要依粮，有些 CAD 應(yīng)用單位宿替，已積累了成千上萬(wàn)張的圖紙，而且在繼續(xù)增多党令。這些文件中除了圖形信息外锚渺，還有大量的設(shè)計(jì)參數(shù)等非圖形信息，不僅要管理圖形信息猖等，還需要工具軟件來處理這些復(fù)雜的設(shè)計(jì)參數(shù)管理問題歪缅。

　　二、關(guān)于2D圖形的繪制

　　"CAD"的 "D"是什么的問題長(zhǎng)期以來沒有共識(shí)，其原因有三:一是多年以來 CAD軟件屬于較幼稚的系統(tǒng)鼓募，其能力較弱灶鹦，事實(shí)上AutoCAD R9之前的版本只適于畫2D圖形:二是相關(guān)軟件開發(fā)商中往往缺乏工程設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，不能深刻理解實(shí)際設(shè)計(jì)過程和具體加工方法:三是機(jī)械設(shè)計(jì)是各種設(shè)計(jì)中比較麻煩和比較不規(guī)范的买雾，而其中比較容易做的事也就是畫2D工程圖把曼。實(shí)際設(shè)計(jì)中，2D繪圖工作中包括抄圖漓穿，但重要的是創(chuàng)建新結(jié)構(gòu)的圖形表達(dá)方法嗤军。譬如說設(shè)計(jì)一根車床主軸，在開始構(gòu)思時(shí)晃危，說不準(zhǔn)應(yīng)有幾段臺(tái)階叙赚，各有多長(zhǎng)。開始制定的粗略數(shù)據(jù)僚饭，很可能在以后的設(shè)計(jì)過程中被修改得面目全非震叮，只是到了設(shè)計(jì)快結(jié)束時(shí)，主軸的參數(shù)才真止明確下來浪慌，所以說實(shí)際上零件具體參數(shù)并不是在設(shè)計(jì)一開始就能確定的冤荆。一般的設(shè)計(jì)過程，總要經(jīng)過方案草圖权纤、裝配草圖钓简、拆零部件圖、正式總裝圖這樣的四部分繪圖工作眉挥。因此說 2D 圖形繪制的方法是輔助繪圖而非輔助設(shè)計(jì)朋蚜。

　　因此工程師盼望著 CAD技術(shù)在輔助設(shè)計(jì)方面的用處。實(shí)際上AutoCAD在2D圖形處理中的幾何設(shè)計(jì)功能極強(qiáng)深七，精度也非臣胫停可靠，在掌握了操作技巧或者用不太復(fù)雜的 AutoLISP程序輔助一下粉霹，就能解決許多數(shù)學(xué)解析法難以解決的工程數(shù)據(jù)求解問題狠劳，所以筆者認(rèn)為，"Design設(shè)計(jì)"才是應(yīng)用 CAD 的真正益處喉侨，它能有效地提高設(shè)計(jì)質(zhì)量品隅。

　　三、從三維開始設(shè)計(jì)是必然趨勢(shì)

　　人在現(xiàn)實(shí)生活中看到的3D實(shí)體青礁，是有顏色燃徊、材料、硬度谋监、形狀厚累、尺寸、位置等概念的實(shí)體，甚至是帶有相當(dāng)復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)關(guān)系的3D實(shí)體疫衩。由于以前的表達(dá)手段有限硅蹦，在機(jī)械制圖中人們不得不共同約定了與第一象限平行正投影的規(guī)則，用幾個(gè)相關(guān)聯(lián)的2D投影圖表達(dá)自己的3D設(shè)計(jì)隧土。這種信息表達(dá)是不完整的提针，而且繪圖、讀圖要經(jīng)過專門訓(xùn)練曹傀，如果能直接從 3D概念開始設(shè)計(jì)辐脖，這樣的 3D模型就能表達(dá)出設(shè)計(jì)構(gòu)思所需的全部幾何參數(shù)。只有從三維開始設(shè)計(jì)皆愉，CAD軟件對(duì)設(shè)計(jì)的輔助作用就會(huì)很容易擴(kuò)展和貫穿到產(chǎn)品開發(fā)全過程嗜价。

　　從3D開始的設(shè)計(jì)，仍然需要2D工程圖的表達(dá)幕庐，而且要遵守傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的規(guī)范久锥，因此作為CAD基礎(chǔ)軟件，必須具各從3D白動(dòng)生成2D的工程圖异剥。并且具有雙向關(guān)聯(lián)的能力瑟由。以此為基礎(chǔ)，進(jìn)一步進(jìn)行應(yīng)力應(yīng)變分析倚衡、零件質(zhì)量屬性分析馍晴、空間運(yùn)動(dòng)分析、裝配千涉分析神灵、數(shù)字控制可加工性分析驱偿、準(zhǔn)確的 2D工程圖生成、外觀色彩和造型效果評(píng)價(jià)浓先、裝配產(chǎn)品爆炸圖乓托、產(chǎn)品設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)管理等一系列的需求都應(yīng)能充分予以滿足，這才是 CAD技術(shù)對(duì)設(shè)計(jì)全過程的有效的輔助矢老，而且是有明確技術(shù)效益和經(jīng)濟(jì)效益的 CAD.因此剿营，傳統(tǒng)的以 2D工程圖為主的圖形設(shè)計(jì)的資料管理將變成 3D設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的保存和管理，從而使高職院校的機(jī)械制圖課就可以大幅度刪減斋葱，盡量保留學(xué)生的3D原始概念像鹤，隨之而來的是 2DC程圖的畫法也應(yīng)隨之大幅度簡(jiǎn)化。

　　美國(guó)Autodesk公司的產(chǎn)品INVENTOR是目前的很好用的軟件之一泌绩。它是建立在 AutoCAD2002的基礎(chǔ)上，具有AutoCAD的全部2D圖形處理功能宵蕉，并且增加了大量針對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)的支持功能酝静。它對(duì)于 3D造型，是基于特征、基于尺寸約束和兒何約束的參數(shù)化造型方法别智，有較好的3D與2D雙向關(guān)聯(lián)的能力宗苍。對(duì)于 3D曲面，有良好的造型薄榛、修整功能.INVENTOR的另一大特色是為其他公司的應(yīng)用軟件集成到特定的用戶環(huán)境下提供了相當(dāng)方便的二次開發(fā)接口讳窟，這也是對(duì)傳統(tǒng) AutoCAD開放結(jié)構(gòu)的有效繼承和發(fā)展。

　　對(duì)于復(fù)雜的投影線生成敞恋，漏標(biāo)尺寸丽啡，漏畫圖線的問題，在INVENTOR中是很容易解決的硬猫、在INVENTOR中补箍，并不直接生成2D 工程圖，而是首先繪制草圖啸蜜，僅對(duì)某些標(biāo)注尺寸而要人為作些修改和補(bǔ)充橙缔。

　　正確可靠的 2D投影線，意味若拜易畫錯(cuò)的復(fù)雜投影和漏畫圖線的事不會(huì)發(fā)生了部竟，對(duì)于標(biāo)尺寸的問題元渺，在INVENTOR中是自動(dòng)解決的，如果對(duì) 3D造型的尺寸約束不完格庵无，INVENTOR會(huì)提示你缺少若干個(gè)尺寸或幾何約束勉溉，因此很少會(huì)漏標(biāo)尺寸。

　　INVENTOR中參數(shù)化特征建模功能基差，在處理由切削加工方式所得到的實(shí)體時(shí)刀饥，可以說是100%成功，那怕是含有相當(dāng)復(fù)雜的造型和尺寸宅蜒。而對(duì)于有大量過渡圓角和拔模斜度的鑄般造零件蒙拜，也有相當(dāng)滿意的成功率『磁總之误撤，對(duì)中等復(fù)雜程度的零件造型和全部尺寸驅(qū)動(dòng)都是完美的。對(duì)于更加復(fù)雜的曲面設(shè)計(jì)表達(dá)與產(chǎn)品造型壹店，INVENTOR中的曲面模塊具有相當(dāng)出色的功能猜丹，工程設(shè)計(jì)人員終于有了一個(gè)真正得力的助手。

　　對(duì)于部件機(jī)構(gòu)的空間運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力學(xué)的分析討論硅卢，在完成了3D設(shè)計(jì)的概念后射窒，在INVENTOR中加載相關(guān)的專業(yè)應(yīng)用軟件就可以進(jìn)行，其操作和結(jié)果都和我們很熟悉的 AutoCAD用戶界面相似将塑。對(duì)于應(yīng)力應(yīng)變分析脉顿，我們同時(shí)結(jié)合有限元分析軟件如(Dynamic Designer , Visual Nastran FEA)蝌麸，可以對(duì)復(fù)雜的機(jī)械系統(tǒng)進(jìn)行完整的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)仿真。能夠計(jì)算出機(jī)械系統(tǒng)零件的運(yùn)動(dòng)情況艾疟，包括位移来吩、速度、加速度和作用力及反作用力蔽莱，還可以作山零件的強(qiáng)度和結(jié)構(gòu)分析弟疆。

　　由于 INVENTOR是以參數(shù)化三維特征建模為設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的表達(dá)，所以對(duì)于數(shù)控加工的分析處理提供了得天獨(dú)厚的條件盗冷。目前基于INVENTOR開發(fā)的多種CAM 軟件也有許多怠苔，如從2D到3D粗加工、半精加工到最后的精加工达迁，從刀位軌跡生成到數(shù)控 (NC)代碼轉(zhuǎn)換寇羔，都是十分順利的:處理速度也相當(dāng)快。

　　對(duì)于設(shè)計(jì)的更新與修改仔约，INVENTOR也有獨(dú)到之處甫页，NIVENTOR中的三維建模模塊本來就是3D參數(shù)化造型系統(tǒng)。例如尺寸修改淫韧，可以在 3D造型上修改裸朱，也可以在與之相關(guān) 2D工程圖上修改，然后重新生成3D模型和2D相關(guān)圖紙嘿帆。對(duì)于設(shè)計(jì)下程管理龟付，這只能由中國(guó)人自己完成，因?yàn)槲覀兊脑O(shè)計(jì)習(xí)慣和管理要求與國(guó)外有所不同泞氯。目前國(guó)內(nèi)己有一些優(yōu)秀的軟件和解決方案凛茬，如 (Morrowsoft,CAXA)協(xié)同管理解決方案，通過應(yīng)用 OA,ERP等現(xiàn)代信息化管理工具薄塘，將極大地提高企業(yè)資源配置和生產(chǎn)流程管理能力掠恢。

　　四、三維CAD技術(shù)應(yīng)用的幾點(diǎn)思考

　　1.掌握和運(yùn)用3D設(shè)計(jì)軟件是有難度的

　　據(jù)筆者的經(jīng)驗(yàn)悠垛，高職學(xué)生年輕线定，學(xué)得快但用得不好;面向企業(yè)經(jīng)驗(yàn)豐富的工程師，大多數(shù)己不適應(yīng)按 3D概念進(jìn)行設(shè)計(jì)構(gòu)思确买，他們用平行正投影表達(dá) 3D實(shí)體的思考方法己根深蒂固了斤讥。在學(xué)習(xí)3D設(shè)計(jì)軟件之前，針對(duì)高職學(xué)生就是首先要解決基礎(chǔ)知識(shí)和技術(shù)準(zhǔn)備的問題湾趾。

　　2芭商、任課教師本身的水平和經(jīng)驗(yàn)不夠，這可能是教學(xué)中最致命的問題

　　比起2D圖形處理來說搀缠，3D設(shè)計(jì)更需要進(jìn)行培訓(xùn)铛楣，不少學(xué)生用AutoCAD畫2D圖相當(dāng)熟練澳眷，但在進(jìn)入 3D設(shè)計(jì)時(shí)，無論從概念還是造型技巧上蛉艾，都感到相當(dāng)生疏。高職院校應(yīng)該加人資金投入衷敌，對(duì)任課教師培訓(xùn)勿侯，使他們盡早成為"雙師型"。

　　3移履、學(xué)校實(shí)訓(xùn)設(shè)備問題

　　在CAD系統(tǒng)中有三個(gè)成員:硬件诫痹、軟件和使用者，使用者是這個(gè)系統(tǒng)中的重要因素;設(shè)備在CAD 系統(tǒng)的應(yīng)用效果上起著關(guān)鍵作用权扭。必須明確使用CAD系統(tǒng)要解決什么問題?怎樣的結(jié)果才是想要的?什么功能對(duì)學(xué)校的專業(yè)設(shè)計(jì)是最關(guān)鍵的?并不是軟件功能越多寨今、越強(qiáng)就越好，要看做什么用某澡。所以必須結(jié)合高職院校人才培養(yǎng)目標(biāo)叼榄、專業(yè)建設(shè)和教學(xué)實(shí)際需求，合理有效并且經(jīng)濟(jì)地配置資源份览。

　　綜上所述硼货，使用 INVENTOR為主要支撐軟件的3D設(shè)計(jì)系統(tǒng)，明顯提高機(jī)械CAD應(yīng)用效果的條件己經(jīng)基本具備晃纹，我們應(yīng)當(dāng)重新對(duì)CAD技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用效果及水平和投入規(guī)模進(jìn)行確認(rèn)钢怪，努力提高教學(xué)質(zhì)量和學(xué)生動(dòng)手能力、從CAD/CAE/CAM的系統(tǒng)集成入手褂宙，采用合理的3D設(shè)計(jì)解決方案鲁修，正確選擇代表 CAD技術(shù)開發(fā)方向的專業(yè)增值軟件，大力開展產(chǎn)學(xué)研訓(xùn)相結(jié)合初家，真正將 CAD 的軟偎窘、硬件和師資投入轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力，轉(zhuǎn)化為高職院校的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益笤成。

聲明：本網(wǎng)站所收集的部分公開資料來源于互聯(lián)網(wǎng)评架，轉(zhuǎn)載的目的在于傳遞更多信息及用于網(wǎng)絡(luò)分享，并不代表本站贊同其觀點(diǎn)和對(duì)其真實(shí)性負(fù)責(zé)炕泳，也不構(gòu)成任何其他建議纵诞。本站部分作品是由網(wǎng)友自主投稿和發(fā)布、編輯整理上傳培遵，對(duì)此類作品本站僅提供交流平臺(tái)浙芙，不為其版權(quán)負(fù)責(zé)。如果您發(fā)現(xiàn)網(wǎng)站上所用視頻籽腕、圖片嗡呼、文字如涉及作品版權(quán)問題纸俭，請(qǐng)第一時(shí)間告知，我們將根據(jù)您提供的證明材料確認(rèn)版權(quán)并按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)支付稿酬或立即刪除內(nèi)容南窗，以保證您的權(quán)益终睦！聯(lián)系電話：010-58612588 或 Email:editor@mmsonline.com.cn。