CAD技術在機械設計與制造過程中的應用

Summary：隨著我國新技術和智能制造產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，智能制造技術更新?lián)Q代非常快，在機械制造行業(yè)得到廣泛應用，尤其是計算機輔助技術在其中發(fā)揮更大的作用。智能化和數(shù)字化給機械制造和設計的發(fā)展帶來了巨大的好處。Keys：CAD技術；機械設計；應用導言：近年來，我國機械制造業(yè)引進了許多新設備和新技術。在這些設備和技術的推動下，機械制造技術水平越來越高，如CAD技術。該技術應用后，可以高效完成機械設計工作，解決了原有工作模式下工作質(zhì)量低的問題。這需要很長時間和很多問題。這也是機械制造業(yè)向智能化、綠色化方向發(fā)展的重要標志。因此，越來越多的機械設計和制造廠商開始重視CAD技術的應用和研究。本文探討機械設計CAD與機械制造技術的應用，希望在創(chuàng)新應用的過程中引領整個行業(yè)向前發(fā)展。1CAD技術產(chǎn)品設計是產(chǎn)品的原始制造，其質(zhì)量和性能受機械設計水平的影響，尤其是機械產(chǎn)品，對強度和結構的要求更高。在這種情況下，應選擇更合理的機械設計方法，以提高設計過程的質(zhì)量和仿真計算分析水平。在實際過程中，應融合常規(guī)設計經(jīng)驗和先進設計技術，確保機械產(chǎn)品的制造能力和質(zhì)量。隨著計算機技術和數(shù)字化設計技術的發(fā)展，計算機輔助制造技術可以實現(xiàn)計算機化的形狀編輯，具有明顯的設計優(yōu)勢。借助CAD軟件，設計師可以根據(jù)客戶的實際需求，對機械設計成果進行虛擬展示，模擬設計原型等，提前驗證實際過程中可能出現(xiàn)的受力和強度問題，并根據(jù)驗證結果進行適當調(diào)整。為了保證其設計的合理性，CAD技術對產(chǎn)品制造具有重要意義。2CAD技術的特點2.1通過輔助設計提高設計質(zhì)量。計算機輔助設計分為二維設計和三維設計。隨著3D技術的發(fā)展，CAD設計大多采用三維設計。在具體的設計過程中，設計師一般會根據(jù)自己的設計知識構思出一個粗略的設計思路，通過CAD技術可以將設計師的設計清晰地形象化。利用二維或三維技術充分展示設計理念。如圖1所示，它是某型傳輸設備的關鍵部件。設計人員可以通過CAD表達其外觀尺寸，并以三維標注的形式直觀呈現(xiàn)給生產(chǎn)現(xiàn)場的一線加工人員。該技術節(jié)省了產(chǎn)品設計的周期，降低了機械設計的技術難度，同時提高了設計者的思維水平。設計的本質(zhì)是在生產(chǎn)現(xiàn)場指導生產(chǎn)。雖然近年來CAD技術發(fā)展迅速，但如何實現(xiàn)3D圖形與生產(chǎn)現(xiàn)場的深度融合，如何在現(xiàn)場完全實現(xiàn)3D繪圖，是未來亟待解決的問題。生產(chǎn)現(xiàn)場硬件設備的配置、3D圖紙的標注、統(tǒng)一標注標準的建立，都是3D工程應用中的關鍵問題。如果以同樣的方式解決上述問題，雖然設計師已經(jīng)實現(xiàn)了3D設計，但仍然需要投入大量時間在2D圖紙的設計上，以滿足生產(chǎn)現(xiàn)場對2D圖紙的需求，這對降低設計成本沒有起到作用。反而會額外增加設計成本。如果不解決以上問題，3D設計只能是紙上談兵，無法在工程中實現(xiàn)。2.2通過快速變化提高設計效率。工程變更在實際制造過程中不可避免，但應盡量減少制造階段的工程變更。大多數(shù)工程變更的來源都來自產(chǎn)品設計變更。由于項目執(zhí)行周期的要求，在設計之初就要求設計師的設計周期要短。一旦發(fā)生設計變更，設計人員的數(shù)據(jù)修改效率決定了產(chǎn)品設計周期的長短。通過使用CAD技術，可以快速實現(xiàn)基于可編輯窗口的產(chǎn)品設計變更，快速修改零件，讓設計人員方便、高效地完成修改工作。以高鐵關鍵輪組部件為例，其結構基本相似，但由于不同客戶對速度和安全運行里程的要求不同，需要根據(jù)客戶需求進行定制，如增加傳感器和檢測設備安裝等。對于以上設計變更，設計人員可以在設計變更過程中使用CAD軟件來實現(xiàn)。隨著設計技術的不斷升級，計算機輔助技術的應用越來越廣泛，兩化融合的理念越來越深入到生產(chǎn)制造的第一線。通過數(shù)控加工與產(chǎn)品CAD技術的融合，充分發(fā)揮CAD技術的優(yōu)勢。一方面可以幫助設計師一方面實現(xiàn)加工特征的獲取更加快捷方便，另一方面也可以實現(xiàn)設計過程中的快速變更和完美修改，從而保證設計產(chǎn)品的質(zhì)量。3CAD在機械設計中的應用措施3.1模具CAD制造。模具CAD，借助計算機技術。這包括模具設計、技術文檔和圖紙。其中，激光快速成型技術為模具的高效生產(chǎn)提供了更多可能。生產(chǎn)出來的模具精度會更高。如果這項技術與數(shù)控加工技術相結合，那么機械制造就可以實現(xiàn)自動化的發(fā)展。3.2機械產(chǎn)品部件的實體建模。一個完整的機械產(chǎn)品包含許多零件。這些零件是分散的，需要組裝才能組合在一起。在裝配過程中，零件的位置和性能參數(shù)非常重要。如果不能準確掌握這些內(nèi)容，就無法組裝出完整的機械產(chǎn)品，也就無法發(fā)揮機械產(chǎn)品的性能。但是利用CAD技術，可以對這些零件進行實體造型。設計師可以直接組裝，看到機械產(chǎn)品結構的不足之處，對細節(jié)進行調(diào)整，讓零件更加完美。3.3CAE軟件的應用。CAE是計算機輔助設計技術，可以幫助設計人員分析更復雜的機械結構，進一步優(yōu)化機械結構。它還可以連接機械制造和生產(chǎn)的所有環(huán)節(jié)。這不僅可以提高產(chǎn)品的質(zhì)量，還可以確保生產(chǎn)的機械具有更強的穩(wěn)定性，更安全。3.4在農(nóng)業(yè)機械設計中的應用。農(nóng)業(yè)聯(lián)合收割機是一種使用頻率比較高的機械設備。在設計時，人們可以使用Motionworks系統(tǒng)來優(yōu)化機器的軸流式釘齒脫粒分離方法。之后，CAD技術被用來細化整個設計過程，并將它們分成不同的部分。分析各部分的數(shù)據(jù)，加強各部分的聯(lián)系，使設計工作高質(zhì)量的完成。4機械制造技術的發(fā)展方向4.1智能化。智能化的機械產(chǎn)品受到很多人的歡迎，這也是機械產(chǎn)品設計的主要方向。而這一過程必須發(fā)揮CAD技術的作用，才能完成機械制造工作。機器制造的基礎是機械設計，所以機械設計也應該向智能化方向發(fā)展。在設計中，應利用智能計算機系統(tǒng)完成專家系統(tǒng)、機器學習等多項智能化操作。這樣，機械設計就會具有更高的智能化水平。對于機械行為，還應應用人工智能和混沌動力學等技術。需要在設計制造中引入人的思維，使機械設備具有自主決策和邏輯推理的能力。4.2整合。CAD不是一項單獨的技術，它結合了多種技術的優(yōu)點。它包括圖形、計算機和一些網(wǎng)絡技術。該技術涉及多個專業(yè)和領域的知識內(nèi)容。并與CAPP、PDM、MRP等系統(tǒng)結合，可視為一種集成技術。特別是近年來，通過XMIL、3D-XMIL等技術的應用，解決了機械設計過程中平臺異構最多的問題，設計出的CAD圖形精度更高。它還可以集成設計器和遠程設計等各種概念。這是機械制造的又一新發(fā)展方向。4.3走向綠色。許多行業(yè)都在積極開展節(jié)能減排工作。機械制造業(yè)也要做到節(jié)能減排，堅持綠色發(fā)展。那么，首要任務就是降低能源消耗，控制污染物排放。這不是一件簡單的事情，需要相關技術的支持。CAD技術在這個過程中也提供了重要的推動力，例如非常流行的新能源汽車就是代表。這也是機械制造在綠色發(fā)展過程中取得的重要成果。因為新能源汽車使用的不再是石油，而是新能源。這與發(fā)動機優(yōu)化和設計有很大關系。這樣不僅不會消耗傳統(tǒng)能源，也不會在傳統(tǒng)能源燃燒過程中產(chǎn)生一些甲烷、二氧化碳等廢氣。結束語雖然機械產(chǎn)品的最終交付受到采購周期、產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)效率等諸多因素的影響，但在很大程度上，以產(chǎn)品為源頭的設計環(huán)節(jié)才是產(chǎn)品未能按時交付是造成產(chǎn)品失敗的關鍵環(huán)節(jié)，如何采用新技術提高產(chǎn)品設計效率非常關鍵。隨著計算機技術和人工智能技術的發(fā)展，CAD技術在產(chǎn)品設計過程中不斷得到應用。在機械制圖和數(shù)控加工方面，采用CAD技術不僅可以大大提高機械產(chǎn)品的設計效率可以縮短設計周期，也可以充分發(fā)揮計算機和生產(chǎn)線的優(yōu)勢，提高產(chǎn)品的制造質(zhì)量，縮短制造周期。Reference[1]

機械設計裝配圖CAD分析步驟[J].董明望,李和平,陳定方,張曉川.計算機與數(shù)