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CAD技术在机械工艺设计中的运用

2021/11/3    来源:《工程管理前沿》    作者:赵金鸣  宋环宇      
关键字:CAD技术  机械工艺设计  
本文首先对CAD技术及在机械加工工艺中的优势展开分析,进而提出CAD技术在机械工艺设计中的运用。
1 CAD技术概述

       CAD技术是指利用计算机进行辅助设计的技术,它是利用计算机强大的功能,进行高速运算和图形处理,帮助设计者对工程项目和产品进行相应的设计和分析,保证达到一种理想目的,运用先进的技术手段取得新的成果意向。CAD技术综合了工程设计中新的方法和计算机科学中的先进技术,符合当今产品和设计理念的要求,采用CAD技术可以有效的提升产品质量,促进技术的更新,这都是现代工程设计方面亟待提高的。在机械工艺设计中通过计算机上安装的CAD软件对设计的工艺或产品进行分析,并在计算机上实现产品或工艺的仿真优化模拟,最终实现设计工艺的需要。

2 CAD技术在现代机械设计中应用优势

       CAD在现代机械设计中使用较多,能有效的缩短产品开发周期。使用CAD进行现代机械设计时能够有效的缩短产品研发时间,能够将复杂的图形简单化,从而减轻了设计人员的工作量。而且,对于现有的机械零件只需要改变部分结构参数既能够满足要求,又能提高研发效率,缩短研发周期,此外,使用CAD研发现代机械设计时还存在以下优点,具体如下:

       2.1 零件装配直观化

       利用CAD技术能够快速查询零件相关参数,如零件存在错误的地方能够立即显示出来,避免了装配过程中发现新的问题,这样能够有效的避免损失。

       2.2 零件设计便捷化

       CAD软件能够对设计完成后的虚拟零件进行装配,并且能够根据装配结果进行二次设计或改进,能够保证现代机械零件的时效性、合理性,避免设计不合理产生的经济损失。

       2.3 机械产品技术化

       CAD软件能够引进新的设计理念和先进技术,采用CAD能够提高零件设计水平,能够对零件模型进行分析和优化,从而保证机械产品质量。

3 CAD技术在机械工艺设计中的应用

       3.1 二维平面设计中的应用

       二维平面设计是计算机绘图软件的基础,也是CAD技术在机械工艺设计中的一项基本功能。在CAD技术中,二维平面设计是最先应用在机械工艺设计中的一项应用,由于CAD技术软件能够提供强大的二维平面绘图功能以及图形处理能力,能够让设计人员通过操作计算机即可完成绘图工作,并展开机械工艺设计,如果设计存在漏洞即可及时发现修补,可以省下大量的人力。采用CAD技术展开机械工艺设计工作,CAD软件还能够对设计图样信息与设计信息记性自动化管理。通过云端也能够查询到以往设计内容,进而提供参考。在机械工艺设计中,设计师通过在CAD软件中输入相应的工艺设计参数,架构出基础的设计框架,进而通过采用CAD软件中的绘图工具进行框架填充来完善设计效果,最终完成二维平面设计。

       3.2 模具制造中的应用

       在科技不断发展的今天,制造业也在不断地发展和创新,以前的普通机床换成了现在的数控机床,而传统的工人设计也逐渐变化成当今利用CAD技术设计的方式,机械制造业逐渐从原来的传统方式迈向现代化、信息化。同时我们也看到。对于CAM、CAE技术的使用也逐渐成型,并且用到越来越多的机械制造行业。一个相对完整的CAM、CAE技术系统是由多个模块组成的,这些模块之间通过数据库相互连接,但是数据库是来源于实体模型的。

       3.3 进行零件和装配图的实体生成中的应用

       在应用CAD技术进行机械设计的过程中,二维建模主要有三种形式,其分别是线框模型、表面模型以及实体模型。该技术在使用过程中,其本身就具有实体建模这一功能,在应用该软件时,还具有一些基本体系,例如在CAD三维实体建模中,系统就为设计人员提供了几种基本体系,分别是圆柱体、立方体、楔形体、球体、圆锥体、环状体。因此,在应用CAD技术进行机械设计的过程中,对于一些较为简单的零件,我们可以对其结构进行适当的分析,然后再将其分成几个基本体,之后对这些基本体进行三维实体造型设计,最后再对其进行布尔运算,这样就能得到机械零件的三维实体模型。但是,在应用过程中,如果所要设计的零件是较为复杂的机械零件,可以在二维几何元素构造过程中,首先对零件的截面轮廓进行定义,然后则可以在二维实体造型中对其进行旋转拉伸,以此来得到新的基本体,之后就可以通过运算得到设计人员所需要的三维实体模型。在零件实体模型构建完成之后,设计人员就可以使用CAD技术中所存在的三维编辑功能实现对零件所在坐标进行装配。

4 CAD技术在我国工程设计领域的发展前景

       4.1 规范化

       规范化也就是标准化的发展趋势,集中体现于:规范化的“数据交换格式、数据模型与CAD资源”等。数据模型常规下采取STEP的规范化系统。伴随日趋完善的STEP规范体系,促进其成为CAD新一代系统的研发指南。对于CAD数据交换上,凭借昔日的规范性接口不能满足其要求。当下,传输参数化特征模型依旧为世界性的难题,而有了STEP标准则将令其有所突破。

       4.2 智能化操作

       智能化CAD操作技术服务于人类的控制活动,是一项体现高智能化的人类创造性活动,同时也是高速发展经济社会的必然方向。智能化操作水平以信息化、知识化理念为载体,及时向设计者提供精确的数据分析,并达到一定的技术帮助。智能化操作还体现在理解设计者的设计意图、自动检测设计失误状况、智能化回答问题以及提出解决方案并进行推理等。现代化设计水准以创新为核心概念,如何把创新应用融入到CAD技术,是一项具有深远意义的操作技能。因此,采用智能化系统去优化新产品、工程、系统的设计理念,才能符合现代化要求的创新理念。

       4.3 集成化

       当下CAD技术发展的热门趋势即为集成化,其结束了CAD技术孤立局面。第一,其对计算机“软硬件的功能、图形图像学、数据库技术以及网络”等每个应用领域技术进行集成。第二,其持续与计算机辅助工艺流程规划(CAPP)、计算机辅助制造(CAM)、管理信息系统(MIS)、制造资源管理(MRP)、产品数据管理(PDM)等相集成。伴随Internet飞速发展,令这些设想变成现实。如何将CAD/CAM集成化体系构设于Internet体系内在未来一段时期将是大众所关注的焦点。
 
责任编辑:程玥
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