芻議CAD技術(shù)在化工機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

雷承志

（南通泰勝藍(lán)島海洋工程有限公司，江蘇 南通 226259）

近年來，我國工業(yè)持續(xù)快速發(fā)展。在化工領(lǐng)域，化工企業(yè)使用大型機(jī)械設(shè)備，顯著提高了化工產(chǎn)品的生產(chǎn)質(zhì)量和效率?；どa(chǎn)對(duì)設(shè)備性能、安全性、價(jià)格的要求都比較高，使用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（Computer Aided Design，CAD）軟件繪制化工機(jī)械設(shè)備，能夠壓縮設(shè)計(jì)成本、提高設(shè)計(jì)精準(zhǔn)度。CAD軟件設(shè)計(jì)出來的圖紙便于攜帶、方便修改，在當(dāng)前的機(jī)械繪圖領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。

1 CAD的概述

CAD是指利用計(jì)算機(jī)繪圖軟件輔助繪制機(jī)械圖紙，幫助設(shè)計(jì)人員完成構(gòu)圖、修圖等工作。在當(dāng)前化工機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)制造過程中，CAD的應(yīng)用比較廣泛，計(jì)算機(jī)可以幫助設(shè)計(jì)者繪制精益的零部件圖，能夠精確地計(jì)算圖紙的尺寸，也可以針對(duì)設(shè)計(jì)人員的不同設(shè)計(jì)思想和方案進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，并繪制圖形，同時(shí)還能夠進(jìn)行圖紙的比較分析，設(shè)計(jì)出最佳的圖紙。在計(jì)算機(jī)內(nèi)部，存有各類圖形數(shù)據(jù)信息，無論是數(shù)字信息、文字信息還是圖形信息，都可以在計(jì)算機(jī)內(nèi)部檢索出來。設(shè)計(jì)師突破了傳統(tǒng)的手工畫圖模式，在CAD軟件上可以繪制草圖，也可以繪制詳細(xì)的工作圖，CAD可以快速呈現(xiàn)圖形，方便設(shè)計(jì)人員完成產(chǎn)品設(shè)計(jì)，并作出恰當(dāng)?shù)呐袛?，及時(shí)修改圖形。在CAD軟件中，設(shè)計(jì)人員能夠直接對(duì)圖形實(shí)現(xiàn)放大、縮小、平移的操作，有效減輕了設(shè)計(jì)人員的工作量，同時(shí)縮短了繪制圖形的時(shí)間，大幅度提高了圖形繪制工作的質(zhì)量。

2 CAD技術(shù)在化工機(jī)械中的應(yīng)用

2.1 CAD在設(shè)計(jì)和開發(fā)中的應(yīng)用

機(jī)械圖紙大多是二維平面圖，設(shè)計(jì)師只能設(shè)計(jì)出一個(gè)圖層，而且設(shè)計(jì)工作比較煩瑣。在當(dāng)前的CAD軟件中，可以通過三維一體化的功能將圖形展現(xiàn)出來。當(dāng)設(shè)計(jì)人員應(yīng)用CAD進(jìn)行化工機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)時(shí)，可以實(shí)時(shí)演示，通過軟件表達(dá)自己的設(shè)計(jì)思想，而且可構(gòu)建并完善三維一體化模型，最終繪制成圖，圖紙的修改效率也得到了提高。在設(shè)計(jì)化工機(jī)械設(shè)備時(shí)，往往存在一些復(fù)雜的成型工裝，而且用傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)出來的圖形會(huì)經(jīng)歷復(fù)雜的設(shè)計(jì)工序，在機(jī)械設(shè)備結(jié)構(gòu)上還要進(jìn)行大量的計(jì)算，需要使用十分復(fù)雜的圖紙展現(xiàn)出來，這在無形中加大了機(jī)械制造產(chǎn)品的設(shè)計(jì)工作量，給設(shè)計(jì)師造成很大的負(fù)擔(dān)和壓力。如果采用三維一體化的設(shè)計(jì)，能夠在CAD軟件內(nèi)部集合各類零部件的尺寸，清晰地展現(xiàn)設(shè)備的立體圖形，再進(jìn)行調(diào)整修改，在組成新的機(jī)械設(shè)備工程圖紙后，就可以保證該工程圖紙的設(shè)計(jì)質(zhì)量大幅度提高[1]。

2.2 CAD在技術(shù)交流中的應(yīng)用

在當(dāng)前市場激烈競爭的經(jīng)濟(jì)環(huán)境下，制造公司要大力宣傳機(jī)械產(chǎn)品，若買方不太懂精密的機(jī)械儀器設(shè)備，而且二維機(jī)械圖紙比較抽象，識(shí)別困難，會(huì)使產(chǎn)品宣傳效果下降。使用CAD制作，能夠形成三維一體化的機(jī)械設(shè)備模型，清晰、直接地向買方展現(xiàn)仿真機(jī)械設(shè)備的實(shí)際效果。在化工機(jī)械零部件的設(shè)計(jì)過程中，精密的儀器設(shè)備對(duì)零部件尺寸的要求比較嚴(yán)格，但是在設(shè)計(jì)時(shí)，難免會(huì)出現(xiàn)一些設(shè)計(jì)錯(cuò)誤。如果在進(jìn)行機(jī)械工藝分析和生產(chǎn)制造時(shí)沒能發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，就會(huì)造成制造公司的生產(chǎn)材料浪費(fèi)。使用二維設(shè)計(jì)方法繪制的平面圖，在檢查零部件時(shí)，很難精確地找到二維圖紙中存在的錯(cuò)誤、修改設(shè)計(jì)的不足之處。由于CAD制作出來的三維模型都是在分析的基礎(chǔ)上改進(jìn)設(shè)計(jì)，現(xiàn)有的設(shè)計(jì)師可以針對(duì)設(shè)計(jì)問題更充分地溝通交流[2]。

2.3 零件實(shí)體建模和裝配圖的應(yīng)用

應(yīng)用三維CAD技術(shù)進(jìn)行零部件的圖紙繪制，顯著提高了零部件繪制的效率。在設(shè)計(jì)裝配圖、零部件、文字圖時(shí)，使用CAD軟件能夠獲得更好的設(shè)計(jì)效果。設(shè)計(jì)師在具體操作時(shí)，會(huì)繪制化工設(shè)備的線框、表面實(shí)體的模型構(gòu)件。在設(shè)計(jì)過程中，要設(shè)計(jì)不同樣式的零部件，使用CAD技術(shù)能夠?qū)⒘悴考D加入整體的設(shè)計(jì)模型中。此外，設(shè)計(jì)師還可以加入交叉、合并等各類運(yùn)算。在改造一些復(fù)雜的零部件時(shí)，由于該零件拆分過程比較困難，需要使用三維實(shí)體模型，而在新的零部件、基本器件裝備圖和零部件設(shè)計(jì)完成之后，機(jī)械設(shè)備整體的模型構(gòu)件也就完成了[3]。

3 CAD技術(shù)在化工機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)中的應(yīng)用優(yōu)勢

3.1 有利于提高設(shè)計(jì)工作的效率

使用三維CAD技術(shù)，會(huì)大幅度提高設(shè)計(jì)工作的效率。通過研究發(fā)現(xiàn)，相比于二維圖形，使用三維CAD技術(shù)設(shè)計(jì)圖紙的工作效率提升了近60%，不僅方便設(shè)計(jì)師對(duì)該模型進(jìn)行優(yōu)化完善，而且設(shè)計(jì)師可以結(jié)合自己的工作需求和思路，對(duì)該模型的某一部位進(jìn)行靈活的改動(dòng)，而不必改變機(jī)械設(shè)備其他部位的圖紙?？傮w來講，CAD軟件的應(yīng)用大幅度提高了設(shè)備設(shè)計(jì)的效率，而且該軟件的技術(shù)性較強(qiáng)，降低了設(shè)計(jì)師的產(chǎn)品改造難度，也使設(shè)計(jì)師能夠?qū)υ摍C(jī)械設(shè)備的產(chǎn)品進(jìn)行精簡化改造設(shè)計(jì)，獲得全新的產(chǎn)品。

3.2 化工機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)變量化及數(shù)據(jù)化

在設(shè)計(jì)化工機(jī)械設(shè)備時(shí)，最困難的就是掌握產(chǎn)品的數(shù)據(jù)變量，只有這樣才能夠提高產(chǎn)品的質(zhì)量。前期使用CAD軟件繪制圖形；后期使用CAD軟件進(jìn)行局部改動(dòng)，手工繪制圖形。如果改動(dòng)圖紙，就要用新的圖紙，而且會(huì)將過去的圖紙廢棄，導(dǎo)致設(shè)計(jì)人員的圖紙繪制工作更加煩瑣。只有經(jīng)過繁雜的繪制過程和反復(fù)設(shè)計(jì)，才能得到一張比較完整的圖紙，這對(duì)于設(shè)計(jì)人員提高設(shè)計(jì)工作的效率有很大的制約性。使用CAD軟件能夠大幅度改善煩瑣的手工繪圖的不良現(xiàn)狀，直接在軟件上調(diào)整圖紙，設(shè)計(jì)師只需要輸入相關(guān)的數(shù)據(jù)，CAD軟件就能自動(dòng)生成模型。通過局部的修整以整合產(chǎn)品，大幅度減少了設(shè)計(jì)師的工作量，也有效提高了繪制的工作效率，進(jìn)一步提高了產(chǎn)品模型的精確度[4]。

3.3 使設(shè)計(jì)模型更加逼真

在設(shè)計(jì)化工機(jī)械設(shè)備時(shí)，都會(huì)存在機(jī)械圖紙精準(zhǔn)度差的問題，在設(shè)計(jì)之初，就要先構(gòu)造模型，再繪制圖紙，最后展示設(shè)計(jì)模型。繪制圖紙時(shí)，有一定的誤差。由于圖紙的展示有一定的局限性，只能通過平面圖的方式展現(xiàn)，給圖形繪制人員造成了很大的困擾。CAD軟件技術(shù)的應(yīng)用使設(shè)計(jì)師能夠快速在計(jì)算機(jī)設(shè)備上繪制出初步的設(shè)計(jì)模型，然后對(duì)其進(jìn)行整改。從正視角、側(cè)視角等多個(gè)角度展示模型，會(huì)使設(shè)計(jì)出來的模型更加逼真，而且有利于模型的立體結(jié)構(gòu)觀察，可全方位地觀察模型的內(nèi)部構(gòu)造。

4 CAD技術(shù)在設(shè)計(jì)中的應(yīng)用技巧

4.1 繪圖技巧

在繪制化工機(jī)械設(shè)備圖紙時(shí)，不同設(shè)計(jì)師的設(shè)計(jì)思路和具體內(nèi)容都能夠通過軟件展示出來，在CAD軟件中畫圖時(shí)，圖層設(shè)置的質(zhì)量會(huì)影響后期圖紙的整體質(zhì)量。在CAD圖層的繪制過程中，要注意圖層設(shè)計(jì)是否清晰明了和精確，有一些電子圖紙打開后，有近百個(gè)圖層，這些圖層不能分別繪制，需放置在一張圖紙上。設(shè)計(jì)師應(yīng)該在一個(gè)圖層上繪制，要分別繪圖。有些圖層過多，導(dǎo)致繪制的圖像文件過大，占用了計(jì)算機(jī)較大的空間。過多的圖層疊加在一起，不利于圖紙?jiān)贑AD軟件上的展現(xiàn)。要按照一定的規(guī)律順序，連續(xù)排列。在畫圖時(shí)，對(duì)可能會(huì)用到的基本圖層，要有一些優(yōu)化設(shè)計(jì)，一次性畫出圖形來，這樣就可以通過組合方式滿足多種需要，以便后期能夠靈活地修改圖紙。在修改圖紙時(shí)，只需要修改某些圖層，這些圖層的數(shù)量要滿足基本的需要，使圖層更加清晰明了，能夠達(dá)到事半功倍的效果。對(duì)于圖像顏色的選擇要更加慎重，不要輕易地選擇真彩色或者配色中的顏色。

4.2 CAD制圖比例方面的問題分析

在使用CAD軟件畫圖時(shí)，要按照1∶1的比例，快速找到圖紙中的錯(cuò)誤，而且軟件可以自動(dòng)測算數(shù)據(jù)。如果發(fā)現(xiàn)了錯(cuò)誤，就可以用規(guī)定的數(shù)據(jù)尺寸進(jìn)行對(duì)比，使錯(cuò)誤能夠明顯地展現(xiàn)出來，也方便調(diào)整圖紙。一般情況下，在調(diào)整圖紙前，在進(jìn)行比例的縮小、放大時(shí)，這種功能就能夠展現(xiàn)出來，會(huì)大幅度縮小換算時(shí)的比例，也減少了設(shè)計(jì)時(shí)間的浪費(fèi)，提高了圖像繪制的效率。如果沒有預(yù)期尺寸的圖紙，以PDF文件為例，在繪制新的圖形之前，要按照國際相關(guān)規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)，確定圖形大小和界限。在繪制圖形時(shí)，要始終保持1∶1的比例；在打印圖紙時(shí)，圖紙空間設(shè)置成比例，要按照?qǐng)D形全局線型的比例要求打印。在CAD軟件中，默認(rèn)的線寬為0.25 mm；縮小打印時(shí)，如果未能夠清晰地打印出來，那就要將線寬下調(diào)[5]。

5 CAD系統(tǒng)在化工機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用模式

在機(jī)械設(shè)備的設(shè)計(jì)工作中，圖形繪制比較重要，但其工作量大、比較煩瑣，使用CAD軟件能夠大幅度減少設(shè)計(jì)工程師的工作量，而且能夠幫助設(shè)計(jì)人員對(duì)設(shè)備結(jié)構(gòu)內(nèi)部進(jìn)行構(gòu)思分析，可快速進(jìn)行數(shù)據(jù)收集，以便能夠清晰地繪制在圖紙上，使用CAD軟件繪圖和修改圖形比較方便?？傊?，使用CAD軟件能夠進(jìn)一步縮短機(jī)械設(shè)備的研制開發(fā)周期，使工程師能夠有工作時(shí)間研究設(shè)備的產(chǎn)品性能和產(chǎn)品整體結(jié)構(gòu)，提高產(chǎn)品整體品質(zhì)。在繪制CAD圖形時(shí)，重點(diǎn)考慮將圖像設(shè)置為二維圖形還是三維圖形。CAD平面繪圖所占用的空間教學(xué)運(yùn)行速度相比三維模型圖稍快，然而在設(shè)計(jì)時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)一些不夠全面的現(xiàn)象，也會(huì)造成對(duì)設(shè)計(jì)產(chǎn)品的理解出現(xiàn)較大的偏差等問題。

6 結(jié)語

在化工企業(yè)，設(shè)備設(shè)計(jì)師要秉持嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真的態(tài)度，在CAD軟件內(nèi)細(xì)致地繪制圖形，使用CAD軟件定時(shí)更新圖紙。CAD在當(dāng)前的繪圖中得到大范圍應(yīng)用，而且大幅度提高了機(jī)械設(shè)備質(zhì)量、制造設(shè)計(jì)的效率，有效減少了設(shè)備的設(shè)計(jì)工作量，而且壓縮了設(shè)計(jì)成本，提高了產(chǎn)品質(zhì)量?；ぶ圃鞓I(yè)是我國重要的產(chǎn)業(yè)之一，通過引入CAD軟件技術(shù)，大幅度提高化工機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)的質(zhì)量。使用CAD技術(shù)，能夠在化工企業(yè)中提高產(chǎn)品精密度。在設(shè)計(jì)設(shè)備時(shí)，還要充分發(fā)揮CAD軟件的技術(shù)優(yōu)勢，提高機(jī)械設(shè)備的現(xiàn)代化水平。為了實(shí)現(xiàn)機(jī)械設(shè)備的設(shè)計(jì)技術(shù)不斷向前發(fā)展，需要充分發(fā)揮三維CAD技術(shù)在化工機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)中的應(yīng)用價(jià)值。