CAD技術(shù)與機(jī)械制圖關(guān)鍵技術(shù)分析 Analysis of CAD Technology and Key Technology of Mechanical Drawing

古力米拉·吐達(dá)洪 Gulimira tudahonh 代丹丹 DAI Dan-dan

摘要：CAD技術(shù)是科技技術(shù)與時代發(fā)展下衍生的一種產(chǎn)物，與工科領(lǐng)域當(dāng)中的機(jī)械制圖完美結(jié)合需要設(shè)計人員在具備基本的設(shè)計理論知識的基礎(chǔ)之上精通CAD技術(shù)的基本原理和基本操作，以設(shè)計出符合實際的設(shè)計效果?；诖?，文章將從CAD的技術(shù)概念和關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行切入，分析其優(yōu)勢體現(xiàn)，從而針對性分析CAD技術(shù)在機(jī)械制圖中的關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用。

Abstract： CAD technology is a product derived from the development of science and technology and the times. The perfect combination with mechanical drawing in the field of engineering requires designers to master the basic principles and basic operations of CAD technology on the basis of basic design theoretical knowledge， so as to design practical design effects. Based on this， this paper will start from the technical concept and key technology of CAD， analyze its advantages， and then analyze the key technology application of CAD technology in mechanical drawing.

關(guān)鍵詞：CAD技術(shù);機(jī)械制圖;關(guān)鍵技術(shù)

Key words： CAD technology;mechanical drawing;key technologies

中圖分類號：G642? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-957X（2021）22-0085-02

1? CAD技術(shù)概述

1.1 CAD技術(shù)簡介

CAD技術(shù)又稱為計算機(jī)輔助設(shè)計技術(shù)，是利用計算機(jī)以及計算機(jī)相關(guān)功能輔助設(shè)計人員進(jìn)行設(shè)計工作的技術(shù)，通常用于工程和產(chǎn)品設(shè)計當(dāng)中。CAD技術(shù)中有線框模型、實體造型、工程數(shù)據(jù)庫、用戶界面技術(shù)為工科領(lǐng)域和設(shè)計行業(yè)的設(shè)計與制造帶來便捷。CAD技術(shù)作為機(jī)械制圖中所使用的核心技術(shù)，是由二維平面技術(shù)發(fā)展而來，幫助設(shè)計師結(jié)合設(shè)計目標(biāo)運用設(shè)計理念、設(shè)計理論、技術(shù)操作將設(shè)計具象化，并運用CAD技術(shù)圖像進(jìn)行展現(xiàn)。

1.2 CAD技術(shù)中的關(guān)鍵技術(shù)

1.2.1 線框模型

CAD技術(shù)中的線框模型技術(shù)是二維平面技術(shù)的延伸和發(fā)展，在二維平面制圖的基礎(chǔ)上增加了表示深度的Z坐標(biāo)，將二維平面技術(shù)中的直線和圓弧進(jìn)行擴(kuò)展，采用擴(kuò)展后的線條表示設(shè)計目標(biāo)的邊界和輪廓。線框模型由點、線、面而組成，能夠用其制作任意模型的視圖，并且模型的視圖之間能夠保持正確、合理的投影關(guān)系，為機(jī)械制作、設(shè)計等多個領(lǐng)域的繪制工作帶來便捷。

1.2.2 實體造型

實體造型（Solid modelling）是在CAD技術(shù)中將建模與三維實體進(jìn)行連貫的技術(shù)。早于20世紀(jì)70年代，實體造型理論、實體造型算法便被繪制人員進(jìn)行應(yīng)用，到20世紀(jì)80年代，國內(nèi)外便已研發(fā)出實體造型系統(tǒng)。在CAD技術(shù)中心的實體造型單元中將立方體、圓柱體、椎體和球體等基本要素進(jìn)行納入，為設(shè)計人員的設(shè)計步驟提供素材。CAD技術(shù)中實體造型技術(shù)為機(jī)械制圖和設(shè)計行業(yè)的設(shè)計工作創(chuàng)設(shè)出一個虛擬現(xiàn)實環(huán)境，在設(shè)計界面中幫助設(shè)計者利用可編的宏命令、動態(tài)模型操作等實現(xiàn)界面的高度優(yōu)化。

1.3 工程數(shù)據(jù)庫技術(shù)

我國相較于發(fā)達(dá)國家，工程數(shù)據(jù)庫技術(shù)起步較晚，但是在數(shù)年來的科技技術(shù)的發(fā)展與幫助之下，目前工程數(shù)據(jù)庫技術(shù)已經(jīng)取得較為客觀的進(jìn)步。雖說現(xiàn)階段CAD技術(shù)中的工程數(shù)據(jù)庫技術(shù)的功能尚未完善，但是也能夠滿足機(jī)械制圖和設(shè)計行業(yè)的日常工作，例如多庫多表的操作、模式的修改、版本更新與管理、文本與圖形的管理、變長屬性和長記錄的修改和讀寫以及對部分較為復(fù)雜的對象進(jìn)行表述等。

2? CAD技術(shù)的優(yōu)勢體現(xiàn)

2.1 設(shè)計呈現(xiàn)更直觀

傳統(tǒng)的機(jī)械制圖技術(shù)中使用二維平面技術(shù)是便于設(shè)計者將設(shè)計構(gòu)思與設(shè)計目標(biāo)相結(jié)合，做出相應(yīng)的設(shè)計成果向用戶進(jìn)行呈現(xiàn)，但是由于二維平面設(shè)計技術(shù)的局限性，較多功能和構(gòu)思無法實現(xiàn)，而CAD技術(shù)則有效改善這一問題。CAD技術(shù)將三維構(gòu)想進(jìn)行實現(xiàn)，在機(jī)械制圖過程中，CAD技術(shù)能夠直觀呈現(xiàn)出零件之間的適配程度，提高和確定了零件數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)度。除此之外，在機(jī)械制圖結(jié)束后還能夠運用CAD技術(shù)進(jìn)行仿真檢驗，檢查零部件的設(shè)計是否存在不合理，若出現(xiàn)不合理之處便于設(shè)計者及時修改，保證零部件的設(shè)計達(dá)到使用和設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。

2.2 設(shè)計周期更短

隨著CAD技術(shù)在機(jī)械制圖中廣泛運用，經(jīng)實踐發(fā)現(xiàn)，使用CAD技術(shù)進(jìn)行機(jī)械制圖能夠縮短設(shè)計周期。另外，CAD技術(shù)的保存功能能夠?qū)崟r保存設(shè)計樣本，便于設(shè)計者利用CAD技術(shù)能夠根據(jù)相似零部件的形狀、構(gòu)造和性能設(shè)計出新的機(jī)械零件，從而縮短設(shè)計周期。

2.3 數(shù)據(jù)安全有保障

CAD技術(shù)為機(jī)械制圖等相關(guān)設(shè)計者提供了一個優(yōu)質(zhì)的設(shè)計平臺，設(shè)計師的設(shè)計操作均可早CAD技術(shù)上得到實現(xiàn)，并且設(shè)計樣本、操作記錄等都能夠保存在CAD技術(shù)的用戶儲存器當(dāng)中，避免了傳統(tǒng)圖紙設(shè)計中樣本丟失、數(shù)據(jù)泄露的問題。與此同時，CAD技術(shù)中的保存功能為機(jī)械制圖過程提供了安全保障性，以便于設(shè)計者出現(xiàn)電腦操作失誤或者樣本丟失時能夠及時找回。另外，設(shè)計者通過CAD技術(shù)的加密功能能夠保障設(shè)計操作的私密性，防止設(shè)計被他人竊取，為設(shè)計者的數(shù)據(jù)提供安全保障。

3? CAD技術(shù)在機(jī)械制圖中的技術(shù)應(yīng)用

3.1 在幾何畫法中的應(yīng)用

在機(jī)械制圖過程中，由于零部件的設(shè)計需要呈現(xiàn)出復(fù)雜的設(shè)計元素，所以在設(shè)計者在進(jìn)行頁面布局過程中需要結(jié)合合理的光影效果、光學(xué)效果分布點線面，所以利用CAD技術(shù)將點、線、面的坐標(biāo)進(jìn)行定位，創(chuàng)建出不同的視口，實現(xiàn)零部件的主視效果、俯視效果、左視效果。除此之外，在機(jī)械制圖過程中使用CAD技術(shù)可以通過CAD技術(shù)中的實體造型技術(shù)將設(shè)計目標(biāo)的三維立體模型進(jìn)行構(gòu)建，利用著色面和著色線選取三維立體模型中的線元素和面元素，并且將其放置在對應(yīng)位置，從而便于對其特點進(jìn)行分析。

3.2 在組合視圖中的應(yīng)用

機(jī)械制圖是一個系統(tǒng)的過程。在實際的機(jī)械制圖過程中利用CAD技術(shù)需要將多個幾何元素進(jìn)行組合，在確定了設(shè)計目標(biāo)的平面之后，在此基礎(chǔ)上構(gòu)建出設(shè)計目標(biāo)的幾何結(jié)構(gòu)，并且結(jié)合設(shè)計目標(biāo)的設(shè)計需求對幾何體進(jìn)行立體旋轉(zhuǎn)，確定其正確方向，再將幾何體元素放置在相應(yīng)的位置上，從而實現(xiàn)三維立體模型的構(gòu)建。在這個系統(tǒng)的設(shè)計過程中若有傳統(tǒng)的紙質(zhì)繪圖或者二維平面繪圖軟件進(jìn)行操作，不僅操作復(fù)雜而且呈現(xiàn)效果不佳，而CAD技術(shù)的眾多強(qiáng)大功能則能夠進(jìn)行實現(xiàn)，幫助設(shè)計人員在較短的設(shè)計周期內(nèi)完成設(shè)計目標(biāo)的制作，從而提高自身的設(shè)計效率。

3.3 在剖視圖中的應(yīng)用

機(jī)械制圖過程中剖視圖的應(yīng)用效果是影響設(shè)計目標(biāo)效果呈現(xiàn)的關(guān)鍵因素。在機(jī)械制圖過程中，剖視圖普遍應(yīng)用在多孔槽的零部件設(shè)計當(dāng)中，利用合理的設(shè)計理念和想象空間將零部件的剖切面，將設(shè)計圖中的虛線進(jìn)行分配與放置，因CAD技術(shù)中心的線條較多、交叉重疊現(xiàn)象較多，導(dǎo)致部分設(shè)計者難以想象多孔槽零部件的性質(zhì)，而通過CAD技術(shù)利用其中的剖切功能，對零部件進(jìn)行剖切，從而觀察零部件的內(nèi)部切面，從而繪制出該零部件的剖視圖。需要繪制人員注意的是，在剖視圖的制作過程中需要從不同角度，采用不同方法對零部件進(jìn)行剖切，從而繪制出不同角度的剖視圖，以便加深對零部件切面和構(gòu)造的理解。

4? CAD技術(shù)繪制內(nèi)燃機(jī)軸承實例

4.1 打開軟件，按照軸承數(shù)據(jù)模型繪制數(shù)據(jù)（圖1）

4.2 用修剪操作對圖形進(jìn)行修改，得到軸承數(shù)據(jù)模型初始圖（圖2）

4.3 對中間紅色輔助線位置進(jìn)行偏移（圖3）

4.4 以紅線為軸執(zhí)行“繪圖-實體-旋轉(zhuǎn)”命令（圖4）

4.5 最后通過著色，得到軸承圖（圖5）

5? 總結(jié)

CAD技術(shù)在不斷發(fā)展過程中，其中的線框模型、實體造型、工程數(shù)據(jù)庫技術(shù)、用戶界面技術(shù)等技術(shù)的不斷優(yōu)化為機(jī)械制圖過程帶來便捷，提高了設(shè)計效率。為了保障機(jī)械制圖的效率和質(zhì)量，設(shè)計者在使用CAD技術(shù)過程中應(yīng)該結(jié)合自身扎實的理論基礎(chǔ)，結(jié)合合理的想象空間和設(shè)計理念，通過CAD技術(shù)明確零部件的結(jié)構(gòu)構(gòu)造和使用途徑，從而在幾何畫法、組合視圖、剖視圖、裝配圖中進(jìn)行合理應(yīng)用，從而繪制出更加直觀、更加合理的機(jī)械制圖。

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