计算机辅助设计CAD技术在机械设计及制造中的应用

怀玉兰 于国英 武秋俊 崔铁庆 李刚峰

(河北机电职业技术学院，河北 邢台 054100)

1 在机械绘图中的运用

绘图作为机械设计及制造的重要工作环节，其精准度的高低直接影响到机械产品设计和制造的质量，对机械设计及制造而言具有非常重要的意义。在以往机械设计师进行机械设计及制造绘图的过程中，往往需要收集和整理大量资料、素材，然后进行构思、手绘，工作较为繁重、复杂，工作效率较低，不仅容易出现误差，还容易阻碍整体机械设计及制造进程的发展。而在绘图工作中合理应用计算机辅助设计CAD技术，通过引入CAD绘图软件等CAD软件技术，机械设计师可以结合机械产品制造的要求和用途，对图形和相关参数进行任意地修改、编辑和调整，或进行文字编辑、图形剖面等各项与机械绘图有关的工作，有效保证机械制图的准确性和合理性，从而更好提升机械设计及制造的效率与质量。

2 特定符号图形的使用

在机械设计及制造的过程中，需要机械设计师严格按照相关设计手册规定，在表达机械某部位特性时采取特定的符号或图形，从而更好简化设计内容[1]。在机械设计与制造过程中应用计算机辅助设计CAD技术，不仅能够统一规范设计符号或图形，帮助使用者快速理解和掌握机械设计及制造过程中某符号或图形的意思，还能帮助机械设计师编制表格，更好理解和建立符号、图形和设计含义之间的联系。

3 机械建模处理的应用

对机械设计及制造而言，机械建模处理是其工作的核心内容和环节，对设计制造而言具有非常关键的作用。就以往机械建模实际情况来看，三维化处理具有一定的难度。而在机械设计及制造过程中应用计算机辅助设计CAD技术，通过借助计算机辅助软件和三维建模技术，能够快速、准确地建立生动的表面模型、线框模型及实体模型等三维模型，有效提高机械设计及制造的效率和质量。

在计算机辅助设计体系中，包含有立方体、圆锥体、圆柱体、曲面体等多种建模体系。机械工程师在进行机械设计及制造时，可以充分利用计算机辅助设计体系中的多种建模体系，分解、组装原有模型，可以准确、迅速地完成建模任务，从而有效简化建模程序。与此同时，机械工程师在绘制针对复杂的机械零件二维图像时，可以充分利用计算机辅助设计CAD技术，将零件二维图像三维处理，并建立相关三维模型。总而言之，在机械设计制造中应用计算机辅助设计CAD技术，能够有效规范机械设计及制造工作环节，提高其整体工作效率和质量[2]。

4 对零部件的检查功能

对汽车设计及制造而言，汽车整体的制造质量与汽车覆盖模具设计的质量息息相关。若汽车设计及制造工程师设计的图纸与汽车实体模型不符，则会导致汽车覆盖模具返厂重修，从而造成不必要的经济损失。通过CAD技术，设计人员可以很简单地对设计模型的零部件进行一定的改造与变动，可以很方便地添加零件，还可以快速地去除部分结构。与此同时，该技术还可以使得各个零部件之间的配合更加完美，在很大程度上降低了模型设计的失败率。另外，关于设计模型零部件的拼接与拆分都可以通过计算机的零件回放功能，通过动画的形式，使设计人员更清楚、直观地看懂零部件的改造过程。因此，在对汽车覆盖模具进行设计制造时，机械工程师应该对比、结合汽车覆盖模具设计图纸，并充分利用计算机辅助设计CAD技术，建立设计图纸的三维模型，当发现问题时，及时修改和调整相关数据，避免因设计图纸与实际模型不符而导致的返工问题，从而有效提高汽车设计与制造的工作效率和质量。

5 在逆向工程中的应用

逆向工程作为现阶段吸收、消化先进设计的最重要手段之一，其技术研发成本却是十分昂贵的，不仅如此，整个的研发过程通常还会受到国家专项资金投入、技术人员专业水平、环境因素等多种影响，所以其整体的开发过程需要数年甚至十几年的时间，这对中国这样设备水平与技术条件相对落后的发展中国家来说，是具有挑战性的。所以，我们必须在对其他发达国家的科技成果进行吸收的基础上，结合我国实际情况进行技术创新。而逆向工程则是在仅具备实物模型、产品模型的条件下展开的逆向重构产品零部件CAD模型设计，以此来实现创新的目标。伴随着中国计算机辅助机械制造技术的发展，在实际工作中不仅可以利用坐标测量、CAD软件等将手中的实物样件转化为具体的CAD电脑模型，将CIMS、CAM等技术对其展开再设计。特别是SCAN-TOOLS作为逆向设计模块，可以通过数据点所构成的网络曲线进行对点云处理的模拟合成，以此来得到连续、光滑的曲面，最终得到与实物基本一致的CAD模型。而其与PRO-SURFAC的融合应用，则是能够实现曲面生成效果后，利用延伸、剪切、切割等手段来将原本的曲面转化为实体，最后发挥PRO的自身软件特征来实现模型二次设计，完成计算机辅助设计的CAD模型重建。

6 思考与结语

随着社会经济的快速发展和科学技术水平的不断提高，计算机辅助设计CAD技术将会引导机械设计及制造技术向集成化、绿色化和智能化方向发展。计算机辅助设计CAD技术需要从我国国情出发，充分利用机械设计及制造发展空间巨大、人力资源丰富等优势，不断吸取和引进国内外先进的设计理念与技术，紧跟时代发展潮流和国际动态，不断提高我国机械设计及制造行业的国际竞争力，更好满足社会发展对机械设计及制造的要求。

综上所述，随着社会经济的快速发展，我国机械行业发展空间巨大，开始逐渐向智能化、数字化、绿色化等方向发展。在机械设计及制造过程中应用计算机辅助设计CAD技术，不仅能够有效提升机械设计及制造的工作效率和质量，充分发挥机械行业和计算机科技的优势，还能促进机械设计及制造行业的健康、可持续发展。