CAD技术在机械制造中的应用

摘 要：简要论述了CAD技术在机械制造中应用方面的必要性和可行性,提出了CAD技术在实际运用中的优缺点.

关 键 词：CAD　技术　机械制造　设计

中图分类号：TH11　文献标识码：A　文章编号：1007-3973(2011)004-037-02

1　概述

1.1关于AUTOCAD简介

AutoCAD是由美国Autodesk公司于二十世纪八十年代初为微机上应用CAD技术而开发的绘图程序软件包,经过不断的完美,现已经成为国际上广为流行的绘图工具.AutoCAD可以绘制任意二维和三维图形,并且同传统的手工绘图相比,用AutoCAD绘图速度更快、精度更高、而且便于个性,它已经在航空航天、造船、建筑、机械、电子、化工、美工、轻纺等很多领域得到了广泛应用,并取得了丰硕的成果和巨大的经济效益AutoCAD具有良好的用户界面,通过交互菜单或命令行方式便可以进行各种操作.

1.2研究CAD技术的必要性

在电脑普及的今天,AutoCAD广泛应用于工程图样的绘制当中.它是实践性很强的应用软件,目前我国大多数建筑类企业都在不同程度上采用了CAD技术.利用CAD可以绘制建筑、结构、设备、电气、道桥等土木建筑专业的施工图,也可以利用CAD完成对专业软件绘制的上述各专业的施工图的编辑、修改.

2　CAD技术在机械设计中的优点

2.1符合人的思维过程

机械设计师在设计时总是先构思后表达,由于脑海中构思出的产品形状是三维的,因而直接建立反映产品真实几何形状的三维实体模型自然是理想的表达方式.这可使机械设计师更加专注于产品设计本身,而不是产品的图形表示,符合机械设计师的创新意识,有利于设计的连续进行.由于CAD三维设计得到的三维立体图具有直观、易于理解等特点,不仅能促进机械设计师的思维深入,有利于设计的扩展,而且也便于与他人进行交流.

2.2缩短了机械设计周期

CAD三维机械设计有利于解决复杂的几何造型问题.它可以由简单几何实体通过布尔运算等功能组合出各种复杂的几何实体,并能自动生成相贯线和截交线,大大减轻了设计作量,缩短机械设计周期近113,大幅度地提高了设计和生产效率.在用三维CAD系统进行新机械的开发设计时,只需对其中部分零部件进行重新设计和制造,而大部分零部件的设计都将继承以往的信息,使机械设计的效率提高了3-5倍.

2.3零件设计和修改非常方便

使用三维CAD系统软件,可以在装配环境中设计新零件,也可以利用相邻零件的位置及形状来设计新零件,既方便又快捷,还可保证新零件与相邻零件的精确配合,避免了单独设计零件出现错误而导致装配的失败.比如可以在装配环境中根据箱体的形状及其他的配合要求快速准确地设计出所需要的箱盖来.零件环境中有查找器,在完成机械零件造型时,资源查找器同时列出了完成该零件的所有命令,点击这些命令就可以很清楚地了解完成该零件的每个步骤,并利用资源查找器中的零件回放把零件造型的全过程通过动画连续地演示出来,使人一目了然.修改零件时,也可以点击资源查找器中相对应的命令来完成,更方便地是在装配环境中也可以进行零境来完成零件的修改.

2.4在装配环境中装配零件方便直观

运用不同的装配关系可以把各个机械零件装配起来.在装配过程中,资源查找器中的装配路径查找器记录了零件之间的装配关系,若装配不正确或发生干涉,查找器即予以显示,同时可对零件的装配进行静干涉的检查,如果发现干涉就可及时对零件等进行修改,以保证设计的正确性.另外,零件还可以隐藏,在隐藏了外部零件后,可清楚地看到内部的装配结构.在整个机器或某个部件装配模型完成后还能进行运动演示,对于有一定运动行程要求的,可检验行程是否达到要求,对于在静态下不发生干涉而在运动中出现碰撞的也可检验出来,从而及时对设计进行更改,保证设计的正确性,避免了机械产品生产后才发现问题需要修改甚至报废.同时还可以进行运动仿真,能清楚地看到机器运动的全过程.直接在计算机上对设计出的零件进行虚拟加工和装配试验,检查零件加工工艺性和装配质量(有否干涉、松动等),从而减少昂贵的产品试验模型费用.

2.5提高机械产品的技术含量和质量

由于机械产品与信息技术相融合,同时采用了CAD设计方法和CIMS组织生产,使机械产品设计有了新发展.三维CAD技术采用先进的设计方法,如优化、有限元受力分析等,保证了产品的设计质量.同时,大型企业数控加工手段较完善,再采用CAD／CAPP／CAM进行机械零件加工,一致性很好,保证了产品的质量.三维机械设计不仅可以方便地描述对象的形状、大小和位置等几何特征,而且还可以赋予设计对象以颜色、纹理、体积、重心、惯性矩等多种信息,达到对设计对象几何形状确切的数学描述和工作状态的物理模拟,从而更充分、准确、全面、真实地表达设计者的意图.

3　CAD技术在机械设计中的缺点、

CAD技术在给建筑设计业带来巨大效益的同时其负面作用也日益显现,值得我们深思.

3.1　CAD技术对设计思想的束缚

由于电脑屏幕尺寸的限制,设计师关注的往往是设计的局部,对全局的把握有一定影响,使得整个建筑物的比例、体量失控.CAD的精确性要求其每一笔都要有准确的数据,使得方案设计中需要的模糊性、随机性被扼杀,设计缺乏灵感.另一方面CAD软件自身功能的局限性以及设计师对CAD软件掌握的熟练程度,使得建筑师好的灵感、创意不能通过CAD表达出来,建筑师的思想、思路、灵感被束缚.

3.2　CAD技术扼杀建筑艺术

建筑是一门融科技、艺术、文化、哲学于一体的学科.建筑既是一件商品,也是一件艺术品.有关人事认为CAD技术的滥用会使建筑设计工作从一种艺术创作变为一种工业化生产CAD引以为荣的复制、套用的高效率手段,使得设计过程本身就伤害了这一学科,而CAD的标准化、工业化使得建筑作品千篇一律,缺乏灵气、缺乏个性和人情味,建筑已经变为纯粹的商品.而最有艺术气息的手绘建筑效果图,也将要被电脑效果图取代,电脑效果图虽然正式可信,快捷方便,但它缺少手绘图所体现的个性,以及设计师笔露的特有的感觉.

4　总结

综上所述,CAD技术给设计师带来了极大的方便,但也带来了许多负面效应.我们都要正视它的局限性,善用它的长处.展望未来,计算机技术的发展是无止境的,我们每一位工程设计人员都将以此先进的技术为手段,在各自岗位上发挥最佳能力,并以热忱的怎么写作、优质的设计、敬业的精神,为工程设计行业做出我们的贡献.