论CAD在机械设计中的应用及机械制造技术的应用实践

陈格

（云南工业技师学院 云南省曲靖市 655000）

引言

近些年来，CAD以其诸多优势在很多行业中获得了普遍的运用，且得到了极佳的成效与经济效益。CAD技术掌控了当代机械设计和机械制造的新趋势，并研发与应用先进方式和先进技术，在革新原有设计和制造方式上，具备极为关键的作用。因此，CAD必定会在当代机械设计和制造方面具备广阔的发展空间。

1 CAD技术在机械设计中的应用分析

1.1 CAD在机械设计中的应用方式

CAD属于机械设计中应用相对广泛的技术，且在机械设计方面通常应用于如下几点：设计几何建模、工程项目分析研究、设计方案的审核与评估、计算机制图辅助、设立工程项目数据库和数据库操作以及工程项目设计方案的处置、检索、更换等等。当前时期，进行机械设计的过程中，CAD的运用重点集中在计算机二维制图与三维造型、性能研究、结构改善这两个环节。

（1）在CAD出现的早期仅可以实现部分简单的二维制图，发展到现在，CAD出现了质的跨越，自己研发最初的计算机辅助制图，变成了具备重要意义上的辅助设计。当前，机械制造业中运用相对较多的CAD技术二维绘图工具为：AutoCAD，CAXA电子图版（机械版2009）、开目CAD软件、机械设计师CAD软件以及TH-PCCAD软件。如今的机械设计师己逐渐具备有效且全方位的实行计算机辅助进行机械设计的理念。与此同时，当前大部分机械制造企业应用的CAD技术经过持续的探索与运用，整体机械设计成效获得了很大程度的提升。此外，也逐步意识到了具备图形的研究分析、资料共享以及信息集成化程度较高的CAD技术的关键地位。

（2）进行机械设计过程中，应用CAD设计，机械产品的性能与优化设计方面均可以获得有效的提升，就是应用计算机辅助工程（CAE），却并非仅替代简单且复杂的人为工作。机械设计的时候，机械设计师能够实行机械的性能研究与优化设计工作，且将机械产品的结构设计和机械性能有效整合，通过有关的计算机辅助技术进行对机械各重要构件的动态和静态研究以及结构优化工作。虽然CAD具备其优越性，可当前，设计师运用CAD实现机械设计的设计成效与设计质量依然处在初期阶段，因此，需在实际工作中进行不断的分析和实践。

1.2 CAD在机械设计中的应用价值

CAD技术在机械设计阶段的优势非常明显，不仅可以使机械设计人员的能力获得充分发挥，还可以缩短机械设计阶段消耗的时间，最终提升机械设计工作的整体成效，以下为具体分析：

（1）对机械人员能力的有效发挥有利

进行机械设计阶段，设计人员往往需针对机械设计实行构思，之后在头脑中构成具体的模型，可这个模型仅仅为一类理想化的表现模式，头脑中形成的设计模式可否在实际的设计操作中有效执行，依然需深入分析和研究。所以，机械设计人员进行设计阶段，需将重视的方面放在机械产品的实际设计上，却并非限制在怎样将头脑中的设计模型实行表述，而忽视了设计本身的内涵。CAD的运用可以使机械设计人员越来越重视设计方面，而并非工程设计模型的表达方面。此外，CAD技术的应用还可以实现持续操作，把机械设计人员头脑中的设计理念更直观准确地表达在立体图像上，以便和别人实行沟通分析，确保机械设计人员可以进一步地进行设计，并采取扩展性的机械设计研讨。

（2）降低了设计周期

机械设计属于一类相对复杂的工作，仅仅实行人为设计工作必定需消耗更多的时间，但通过CAD技术可以把那些比较繁杂的设计工作交给CAD软件进行制作，且可以在进行设计阶段很大程度降低设计人员的任务量。借助逻辑运算把相对简单的几何体实行重新结合构成需要的复杂几何体，进而缩短机械设计花费的周期。进行机械革新的时候，也可以借助三维CAD对新式机械产品进行设计，且此类更新设计无需太多的改动，由于CAD可以充分考虑机械产品的继承问题，可以继承机械产品本具备的各类数据信息，所以，仅需针对原有的机械产品设计实行小规模的改动。此举能够切实提升机械设计工作成效，缩短进行机械设计的周期。

2 CAD技术机械制造中的应用实践

2.1 CAD技术在机械制造中的应用价值

（1）便于进行构件的修改与装配

进行机械制造过程中，通过三维CAD软件针对装配条件下的构件实行设计工作，确保机械设计的有效便捷。明确相邻构件实行部位和形状，进而设计新的构件，很大程度提升了机械设计成效，并保证了部件彼此的匹配，减少了机械制造阶段构件安装失败的可能性。于CAD中安装查找系统，当一个机械部件设计完毕，查找系统就可以显示出设计的全部指令，此类指令均可以清楚地显示在产品设计的全过程中。也可以应用回放功能，通过动画方式展示总体机械设计环节，更加便捷。针对机械部件实行修改的时候，仅需选取查找系统中对应的指令就可以实行更改。但在机械制造安装部件的时候，查找系统内的安装路径查找系统可以针对全部安装环节实行记录，如果安装发生问题，查找系统就可以显示出不正确的安装，以便进行修改，更好地反映出了运用CAD技术之后，对机械制造形成的优势。

（2）有效提高了机械制造质量

应用CAD技术具备的优化设计模式，实行先进的机械设计工作，有效提高了机械制造质量。尤其在部分大型企业，通过数控技术、CAD技术和部分集成性有关技术的结合针对机械构件实行制造加工，可以提升机械制造的一致性，进而提高机械制造的质量。但在机械设计阶段通过三维CAD技术，不但可以针对机械产品的规格持续实行准确描述，还可以对机械产品实行更加细致的描述。

2.2 CAD技术在机械制造中的应用实践

在现实的应用实践过程中，本文以圆柱凸轮进行举例，实行测量工作。圆柱凸轮的分度数是12，动程角290°，动盘节圆直径150mm，中心距72.44mm，滚子半径12.5mm，圆柱凸轮旋为左旋方向。于Pro/ENGINEER中的功能实行运动仿真实验，把得到的凸轮运动规律实行无量纲化处置，运动规律曲线分别如图1～3所示。

图1 无量纲位移曲线图

图2 无量纲速度曲线图

图3 无量纲加速度曲线

由上述无量纲运动规律曲线，能够看出圆柱凸轮机构的运动规则为正弦。该方式能够迅速地反求得出圆柱凸轮的从动件运动规则，且实现计算机辅助进行机械设计和机械制造，减少了机械产品的研发时间。且不但在圆柱凸轮机中能够运用，在平面凸轮机构以及其他凸轮机中也可以应用。

3 结论

综上所述，由于我国CAD技术和机械制造行业的快速发展，CAD在机械设计与机械制造中的运用更加普遍，一方面推进了机械设计水平的进步，另一方面切实提升了机械制造行业的市场竞争能力。可是该技术的研发运用效果和西方发达国家比较，依然有不小的差距。所以，需加强对CAD的研发力度，为其在机械设计和机械制造中的应用奠定良好的根基，最终推进我国机械制造业健康、快速、稳定地发展。

[1]李秋娟，张兵.论CAD在机械设计中的应用及机械制造技术的新发展[J].化学工程与装备，2010（03）：140～141.

[2]高 雄.CAD 技术在机械设计中的应用[J].机电信息，2012（09）：116～117.