改进的CAD技术在机械工艺设计中的应用

【摘要】由于机械工艺设计当中包含了大量的重复与复杂的设计方案，引入CAD技术有效地解决了这一现象，将繁杂的设计方案进行重新设计并加工。但是，随着社会技术的不断发展，对于机械工艺的要求也日趋增强，传统CAD也就逐渐无法满足当前形势下对于机械工艺设计的需求。面对目前的情况，本文对在原CAD的基础上进行了改进与升级，加入了智能化技术，缩短产品设计开发周期，极具经济效益与发展前景。

【关键词】cad技术；机械工艺设计；改进升级

中图分类号：TH162 文献标识码：A 文章编号：

人类之所以能够成为世界的主宰，就是因为能够对各种工具进行运用，经过时间的推移与大环境的变迁，工具的加工技术也随之不断发展与转变，在提高使用效率的基础上，不断地增加应用的范围与合理性。社会的发展带动了科学的进步，机械加工与设计技术也随之不断更新，CAD技术也就是在这种环境当中营运而生的软件型产品，它的作用在于能够对机械的设计技术提出了为有效的改进方法，由传统的被动式设计转变为现在的主动式创新，使得设计人员也能够减小负担，提高工作效率。经过长时间的应用，CAD已经成为了一款成熟的机械工艺设计软件，涉及面除机械工艺设计外，还包含了电子产品设计、土木建筑设计、地理与地形测绘、工业产品设计、商业产品包装、服装设计、军事地图绘制等。

无论是哪个领域的产品，最终目的都是要形成一定程度的销量，而决定产品销量的因素之一就是产品设计，其在整个的产业链条当中占据较为重要的环节。千禧年以后，对于CAD的技术水平要求也愈加提高，不仅要对产品进行完美的设计与各项数据的运算，还要对设计当中图像所表现出来的立体化与智能化进行完善与加工，将传统CAD技术进行升级，使其能够拥有更加广阔的应用及发展空间，这也是满足现代市场变化与新形势下要求的基本条件。

CAD概述

CAD技术的研发机构为美国的Autodesk公司，研发理念为针对图像设计的应用型软件，利用计算机输入的方式更加形象与简便地对图像进行绘画，也正是因为这种方式，使得操作与掌握极为简便，开放程度也非常高，因此得到了绝大多数设计人员的青睐，迅速成为了设计领域当中的必备技术手段之一。

CAD技术当中的三维建模方式分为线条、构架以及表面三种，在构架方式下又划分为四种形体，分别为球体、圆锥体、立法体以及楔形体。利用这种分式分体的方法对复杂图像进行处理，例如对建筑物体当中的绘图设计进行结构分体，然后进行结合改造，形成简化的结构体系，再进行三维结构造型，最后经过运算获得三维模型。与此同时，也可以采用CAD技术当中的三维编辑功能对各种截面与断层的结构轮廓进行图像旋转与拉伸，得到全新的基本图像，利用机械运动的方式对这种基本图像进行分析，按照计划中的位置进行配置。

通过上面的举例说明，CAD技术的优势体现在能够按照产品的设计要求、位置、形状等条件实现零件的复制，并能够保证相似度以及功能性的一致，保障整个产品不会因为某个零件的缺损造成产品报废的情况。另外，在对产品的装配与设计过程当中，能够按照要求的不同对某个或某些零件进行突出或隐藏，以此来对零部件之间的关系进行细致化分析，清晰产品内部的结构，再加上CAD技术的动态演示，能够对产品的设计过程当中出现的误差、错误以及改良等方面进行即时的修改，有效控制了产品生产与制造因误差而产生的成本。

虽然CAD在设计与绘制当中具有非常大的应用优势，但是当前大多数人采用CAD技术的目的仅仅为效果图的设计，完全失去了整体分析与空间设计的概念，将设计从图纸中转化至计算机当中的简便使用模式，会导致CAD技术成为与PS（Photoshop）将近的平面设计软件。造成这一结果的原因在于CAD操作人员对于软件本身了解的匮乏，更多的功能尚未被使用或挖掘，致使CAD技术沦为了单纯的设计辅助工具。

改进后的CAD技术应用

在制造行业当中，随着生产技术的不断改革与创新，普通、数控机床以及加工中心也会随之不断发展，这就对CAD技术提出了多方面的功能需要。如今的CAD技术从传统的制图应用发展成为目前智能化、数据化以及尖端化的技术，衍生出CAE以及CAM，或是两者相互融合的技术种类。其中CAD/CAM技术就是制造发展当中必然诞生的技术，这种技术通过建立容纳信息与知识的设计仓储空间，为设计人员及时提供准确的产品数据、产品理念、技术知识与支持，辅助设计人员进行智能化方案选择与设计。通过对图纸绘制人员的意图进行分析，自动对比误差，检测错误并判断错误率，再经过智能化推理功能进行设计方案的筛选与确定，并在其中引入新型设计思维与创新理念，科学、合理地对操作人员进行引导，对产品、工程或系统等进行完善设计，在不断追求设计时效性的同时，主动迎合机械工艺设计的形势需要以及发展方向。

完整的CAD/CAM软件具有的系统极为完善，能够有效弥补CAD技术在设计工作当中的不足，建立机械工艺设计完善的操作流程，树立自身区域性的技术优势。在机械工艺当中，由于需要接触的零部件过于复杂，形状与制作工艺对专业化与科学化的要求相当严格，但是利用CAM技术能够以仿真模拟以及曲面造型等方法以三维建模的方式将零部件进行仿制，各项数据指标与原零件完全一致。利用这种技术，在机械整体进行构造时，就能够对各个零部件之间的感应力进行统计与调整，对有限元之间的受力进行分析与优化设计，再通过机械运动的仿真模拟技术对优化效果进行重现，这样可以使机械工艺设计在制造与生产前获得最优的设计思路与参考依据。

CAD/CAM软件是与信息技术相互融合，以工程数据库作为基础，对技术实体的共享与链接的可行性予以实现，以此来保证工程数据当中的完整性。利用CAM技术对机械工程方面进行改造，能够采用大量的先进技术进行系统化分析，例如材料强度设计、使用寿命评估以及工程详细数据等。首先，通过CAD技术将实体构造问题解决，然后采用CAE技术进行动态分析，分析内容包括设计的强度、合理性、材料结构以及碰撞数据等，以此确保成本的控制在计划范围之内，加强该技术在机械工艺设计当中的实用性。按照机械工艺设计的不同需要选用不同类型的CAD/CAM软件，能够对机械工艺设计当中利用计算机进行辅助的工作进行强化，例如设计、分析、管理、控制以及计划，使得机械工艺在技术方面实现集成化，在生产管理与设计制造方面实现一体化的发展模式。

在对CAD技术的改进与实践研究当中，发现设计效率提高了1/3，在一定程度上缩短了机械工艺设计的时间，增加了生产的效率水平。与此同时，在利用新型CAD技术进行机械工艺设计时，只需要对其中的问题零部件进行重新的设计与制造就能够在原有的基础上完成设计工作。另外，改进后的CAD技术体系还能够对设计的能力进行变通利用，以重构后结合的方式，获取全新机械产品的设计理念。

结语

通过对CAD技术的改进，得到了CAD/CAM的全新设计系统，这种技术层面的改进能够使图像方面更为清晰有效，也增添了智能化与科学化的技术理念，更加适合当前形势下机械工艺设计的需求，在确保机械加工精准性的基础之上，使得零部件的设计与再造工艺得到了飞跃的发展。尽管我国在目前改进CAD技术的应用当中尚未普及，但是通过对这些新型技术的研究与创新，能够从侧面促进社会的飞速发展与科学技术的不断进步，进而提高各个行业的产品设计水平，增强工艺设计手段，拓宽应用的范围，加深参与的力度与实际存在的意义。

【参考文献】

[1]张立荣.三维CAD技术在机械设计中的应用[J].煤炭技术，2011，30（2）.

[2]高雄.CAD技术在机械设计中的应用[J].工艺与技术，2012，2（22）.

[3]刘泽华.改进的CAD技术在机械工艺设计中的应用[J].制造业自动化，2012，34（9）.