摘要：隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，計算機輔助設計CAD技術(shù)應用于諸多設計領域，尤其是在機械設計及制造領域得到廣泛應用，憑借計算機輔助設計CAD技術(shù)在機械設計及制造中的優(yōu)勢，可輔助設計及幫助修改，其便利性大大的增加了機械工程師的設計效率，提高了產(chǎn)品的質(zhì)量。本文從機械設計及制造和計算機輔助設計CAD技術(shù)的基本概念進行探討，深入分析了CAD技術(shù)在機械設計制造中的具體應用，其中包括計算機輔助設計CAD技術(shù)在機械制圖中的應用、計算機輔助設計CAD技術(shù)準確使用圖形及符號的應用、計算機輔助設計三維CAD技術(shù)在建模中的應用，以期能夠給相關(guān)機械工作者提供借鑒和參考。

關(guān)鍵詞：計算機輔助設計;CAD技術(shù);機械設計;制造

0 ?引言

在新時期下，我國機械制造行業(yè)得到迅猛發(fā)展，同時，在計算機輔助設計CAD技術(shù)的普及和發(fā)展下，CAD技術(shù)在機械制造行業(yè)中得到廣泛應用，給機械工程師提供了諸多便利的同時也保證了機械產(chǎn)品的質(zhì)量，促進機械行業(yè)良性發(fā)展。

1 ?基本概述

1.1 機械設計及制造概述

機械設計及制造是對各種機械設計、機械設備、機械產(chǎn)品、機械生產(chǎn)的總稱，其研究內(nèi)容包括企業(yè)的機械產(chǎn)品、裝備、制造、設計、運行控制到生產(chǎn)過程，機械設計以設計和制造為基礎，隨著科學技術(shù)的發(fā)展，計算機技術(shù)的普及下，計算機技術(shù)的運用提高了機械設計及制造水平，提高了機械制造產(chǎn)品的總體質(zhì)量，機械行業(yè)得到迅猛發(fā)展。

1.2 計算機輔助設計CAD技術(shù)概述

計算機輔助設計就是計算機CAD技術(shù)，在20世紀60年代中，美國麻省理工大學提出了平面二維設計技術(shù)，隨著CAD技術(shù)的發(fā)展與普及，其功能也越來越強大。當前，計算機輔助技術(shù)的概念重新定義，CAD技術(shù)指在設計過程中，利用計算機軟件或者其他圖形設備，輔助設計師進行設計[1]。CAD技術(shù)在發(fā)展中，主要應用于機械設計制造領域，同時在其他領域也有廣泛的應用。CAD技術(shù)在機械設計制造中具有顯著優(yōu)勢，工程師通過CAD軟件可進行二維畫圖、圖紙顯示，在發(fā)展過程中，CAD技術(shù)能夠完成對設計對象進行三維建模，如今還能夠進行受力分析及運動仿真等，機械工程師根據(jù)CAD的分析，修改建模參數(shù)，達到設計方案的最優(yōu)化。

2 ?計算機輔助設計CAD技術(shù)在機械設計及制造中的優(yōu)勢

2.1 輔助設計

在機械設計及制造起始階段，工程師需要利用想象力虛構(gòu)機械產(chǎn)品的大致輪廓，但是，由于人思維能力的限制，往往大腦中虛構(gòu)的輪廓并不能真實的反映出產(chǎn)品的構(gòu)造，其可行性也有待驗證。因此，機械工程師利用CAD技術(shù)繪出零件圖形，充分展示出機械產(chǎn)品，同時，許多工程師也利用三維CAD技術(shù)建模，展示出零件的實體形狀，輔助工程師進行設計，為工程師提供更多想象空間，促進思維能力的提升。此外，CAD技術(shù)繪制圖紙和模型速度與傳統(tǒng)制圖方式比較，具有繪制速度快的優(yōu)勢，因此，機械工程師利用CAD技術(shù)可減少時間的浪費，快速滿足設計要求，提高設計和產(chǎn)品的質(zhì)量[2]。

2.2 方便修改

傳統(tǒng)的機械繪圖方式是人為的在圖紙上用手工繪制，繪制周期長，修改難度大。通過計算機輔助設計CAD技術(shù)，只需要提供機械產(chǎn)品的詳細參數(shù)，就可快速繪制新的機械零件，在設計中出現(xiàn)問題時，工程師可針對問題，及時利用CAD技術(shù)修改圖紙，完成后續(xù)糾正工作。設計完成后，還可以通過回放功能，查看在零件設計過程中的詳細操作步驟，設計程序全程透明化。除此之外，數(shù)控加工技術(shù)逐漸與CAD技術(shù)的有效融合，更加凸顯機械設計及制造中CAD技術(shù)的優(yōu)越性，幫助工程師快速掌握待加工產(chǎn)品的特征，第一時間發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品問題，工程師利用CAD技術(shù)進行修改，使機械產(chǎn)品投入生產(chǎn)制造。

3 ?CAD技術(shù)在機械設計制造中的具體應用

3.1 計算機輔助設計CAD技術(shù)在機械制圖中的應用

在機械設計及制造中，機械零件的制造者需要利用機械圖紙來進行工作生產(chǎn)指導，機械圖紙的繪制者是機械設計的重要環(huán)節(jié)，在機械設計及制造中占重要地位，圖紙的準確性決定了加工制造零件產(chǎn)品的質(zhì)量。通常，機械圖紙是由機械設計工程師繪制完成，在計算機CAD技術(shù)未普及的情況下，機械工程師采用傳統(tǒng)的設計和制圖方式，機械工程師在腦海里先構(gòu)造零件的輪廓，接著采取手繪的形式，將一個或多個零件的各個參數(shù)通過圖紙展現(xiàn)出來。其繪制難度大，工作量大，尤其是針對復雜的裝配圖，有的需要很長時間來完成，甚至要有若干個工程師共同輔助完成，而且極容易發(fā)生誤差，影響整個設計進程，耽誤零件的生產(chǎn)制造，進而導致企業(yè)生產(chǎn)率低下，生產(chǎn)成本高。計算機輔助設計CAD技術(shù)的普及和發(fā)展，CAD技術(shù)廣泛應用于機械設計制造中，機械工程師利用CAD軟件繪制圖形，對圖形進行任意編輯和修改，根據(jù)產(chǎn)品的制造具體需求，CAD軟件還可以修改和調(diào)整圖形參數(shù)，完成圖形的三視圖及剖視等各項工作，最后，CAD軟件幫助標注圖紙參數(shù)，可準確進行文字編輯、裝配標注等，在機械工程師反復修正下，完成電子版文件，機械工程師可通過拷貝電子版文件完成對機械制圖的審核及確認工作，同時，也可打印成紙質(zhì)版圖紙，交由制造者按照圖紙準確制造。由此可見，計算機輔助設計CAD技術(shù)已經(jīng)廣泛應用于機械設計及制造中，在具體的繪制圖紙中，保證繪制的速度和質(zhì)量，確保機械制圖的準確性，提升工作效率的同時，對提高企業(yè)生產(chǎn)效率，減少企業(yè)成本具有重要作用[3]。

3.2 計算機輔助設計CAD技術(shù)準確使用圖形及符號

在機械設計及制造中，在機械設計手冊中有明確的規(guī)定，為了起到簡化的作用，通常利用規(guī)定的圖形或符號表達機械部件的特點。以往的傳統(tǒng)機械制圖中，由于機械工程師水平參差不齊，工程師不能準確的使用圖形和符號表達機械部件特點，機械圖紙在傳閱過程中往往出現(xiàn)歧義[4]。而計算機輔助設計CAD技術(shù)的應用，機械工程師可在軟件中利用其功能繪制表格、構(gòu)建圖形及插入符號，該軟件中明確了功能符號及圖形的含義，統(tǒng)一了機械設計的標準，幫助工程師快速選擇圖形符號，準確了解圖形符號的基本含義，保證使用的準確無誤，避免不同機械工程師使用符號不規(guī)范的問題，避免因圖形符號理解有誤造成的歧義。

3.3 計算機輔助設計三維CAD技術(shù)在建模中的應用

機械建模處理是機械設計制造中的重要環(huán)節(jié)，是機械工程師重要工作之一，傳統(tǒng)的機械制圖中并不包含三維建模技術(shù)，這是在計算機輔助設計CAD技術(shù)廣泛發(fā)展后的重要成果。俠義上三維CAD技術(shù)是Autodesk公司開發(fā)制作的AutoCAD軟件，該軟件中包含二維CAD軟件和三維CAD軟件。在廣義上，三維CAD不局限于Autodesk公司開發(fā)制作的AutoCAD軟件，指計算機輔助設計三維設計的同類軟件，其中有CATIA、Solidworks、UG、國產(chǎn)三維CAD軟件SINOVATION等。在本文中三維CAD技術(shù)以廣義上的定義為準，機械工程師在設計機械零件及裝配之前，需要在腦海中構(gòu)想零件的基本結(jié)構(gòu)，三維CAD技術(shù)的廣泛應用，給機械工程師在創(chuàng)新設計中提供了極大的便利。機械工程師通過三維CAD軟件準確繪出機械產(chǎn)品的實體模型，更能夠通過實體模型進行參數(shù)的修改，滿足產(chǎn)品的需求。

計算機輔助三維CAD技術(shù)能夠快速準確的建立三維模型，同時其軟件包含多種便利功能，有立方體、曲面、圓柱體等多種建模體系，機械工程師在設計中，將多種建模模型根據(jù)與、或、非的邏輯進行選擇性構(gòu)造，完成單個零件產(chǎn)品的設計。此外，三維CAD技術(shù)完成不同的零件圖后，還可以利用模塊自帶裝配功能，完成對該零件的組合，制作成三維裝配圖，為了更清晰表達裝配的結(jié)構(gòu)，還可以根據(jù)需求設置爆炸視圖[5]。還有的三維CAD軟件包含了動畫制作過程，可以讓裝配后的零部件進行動畫演示，讓整個效果更加清晰明了，完整反映出整個機械產(chǎn)品的全貌。

同時，為了方便使用，對于很多過于復雜的機械零件，機械工程師也可先繪制零件的二維圖，借助計算機輔助設計三維CAD零件圖，將二維CAD圖轉(zhuǎn)換為三維CAD圖，完成三維建模。此外也可反向操作，利用繪制好的三維CAD零件圖，智能轉(zhuǎn)換為二維圖紙，同時能自動生成標注，制作成dwg格式文件，保證在諸多軟件中都能夠使用。如在復合模具的設計和制造中，復合模具設計的質(zhì)量直接決定了復合模具沖壓后毛坯料的成型，若復合模具在制造中的設計圖紙與復合模具實體存在差異，就會致使整個生產(chǎn)制造過程失敗，浪費大量成本與時間，針對這一問題，應用計算機輔助設計CAD技術(shù)完成三維建模，將三維建模與裝配圖紙進行對比，分析可能存在的問題，發(fā)現(xiàn)其中的誤差，減少出現(xiàn)返工的問題，提高企業(yè)的生產(chǎn)制造效率。

4 ?結(jié)束語

綜上所述，計算機輔助設計CAD技術(shù)在機械設計及制造中具體應用與機械制圖、準確使用圖形符號于三維建模中，能夠有效提高機械產(chǎn)品生產(chǎn)質(zhì)量，縮短制造周期，促進機械行業(yè)良性發(fā)展。在未來，隨著計算機技術(shù)的持續(xù)發(fā)展，CAD技術(shù)在機械行業(yè)中發(fā)揮的作用將進一步提升，推動我國機械行業(yè)的發(fā)展。

參考文獻：

[1]楊明陽.計算機輔助設計CAD技術(shù)在機械設計及制造中的應用[J].中國設備工程，2019（03）：196-197.

[2]趙金玉.計算機三維輔助軟件在機械設計中的應用[J].內(nèi)燃機與配件，2019（18）：261-262.

[3]王治海.CAD在機械設計中的應用及機械制造技術(shù)的新發(fā)展探討[J].四川水泥，2016（12）：109.

[4]趙立勛.三維CAD軟件在機械設計與制造中的應用分析[J].中國設備工程，2017（19）：147-148.

[5]張燁，金君鑫.CAD技術(shù)在機械工程設計中的發(fā)展與應用[J].工業(yè)設計，2015（09）：161，167.

作者簡介：武承晨（1990-），男，江蘇常州人，本科，助理工程師，研究方向為機械制造。