CAD技术在机械设计与加工中的应用研究

CAD技术在机械设计与加工中的应用研究【大纲】本文联合CAD技术的看法，解析了其在机械设计与加工中的作用，并对CAD技术在机械设计与加工中的应用范围及其相应技术进行了研究。【要点词】CAD技术；机械加工；应用1.前言跟着计算机技术的不停发展，CAD技术的应用范围还在不停扩大，已被应用在辅助设计与绘图、产品设计检验、工程解析与构造优化、模具设计与制作以及逆向变换设计等多个方面[1]。CAD技术在提高产质量量的同时，也大幅提高了企业的设计和生产效率，成为机械制造企业提高市场竞争力的重要手段。所以，进行CAD技术在机械设计与加工中的应用研究，对提高我国机械制造水平，促进机械制造企业迅速发展拥有十分重要的意义。2.CAD技术的看法CAD（ComputerAidedDesign）技术，即计算机辅助设计技术，是指利用计算机软件和硬件系统对产品进行设计、绘图、辅助工程解析及技术文档编制等应用技术的总称。CAD技术是一种集计算机科学技术和工程设计方法为一体的计算机应用技术，其出生于20世纪50年月，并跟着计算机技术及电子技术的发展不停发展改革。CAD技术已被广泛应用于交通、航天、机械、化工、电子以及建筑等多个领域，用来解决产品设计、生产成本及周期等方面的相关问题，大幅提高了这些行业的生产效率。CAD技术在机械设计和加工中的应用解决了传统设计和加工方式的偏差大、效率低等问题，使其产品在生产速度和生产质量上都实现了更新换代。所以，CAD技术已成为现代机械设计和加工中一个重要构成部分。3.CAD技术在机械设计和加工中的作用CAD技术在机械设计和加工中的作用主要有以下几个方面：1）实现设计数字化。采纳CAD技术，可以经过计算机的二维图形绘制、三维实体建模，人机交互和机械模拟仿真等功能，实现机械设计过程的数字化。经过对产品的数字化设计，可以检验零件设计形状和地点，充分保证零件间的精确联合，大大降低设计偏差。利用建模组合及模拟仿真，还可以提早检验机械零件的装置问题。利用数字化的零件可以透视到零零件的内部，观察零件的装置关系，检验各部件能否已达到设计要求，迅速找出装置中可能发生的问题，大幅降低产品的设计报废率。2）缩短设计周期。在机械产品的传统设计过程中，假如对某零件尺寸进行更正，需要重新将全部零件般配为新的尺寸，从而以致整个机械产品的改型。而借助CAD技术可以大幅缩短这个过程，比方，将某零件的尺寸从150mm改为300mm，仅需要在机械设计软件上改变尺寸，其余相关零件也会相应自动调整尺寸。所以，CAD技术可以将机械设计效率提高3～5倍，大幅缩短了机械设计周期。3）提高产质量量和质量。借助CAD技术，可以采纳图形优化、有限元受力解析等技术手段对机械设计进行构造优化，并将机械制造技术与信息技术订交融，在生产过程中引入了与CAD设计方法相联合的CIMS组织生产方式，进一步提高了产品的整体设计质量和质量。4）激发创新设计。在传统的机械设计过程中，机械产品的更正困难且成本过高，以致机械产品多是惯例设计，而创新类产品较少，严重限制了机械产品设计上的实质性创新。而借助CAD技术，可以在惯例设计数字模型上英勇试试新理论和新技术，设计出传神的创新产品，充分激发设计人员的创新灵感，带来崭新的创新设计。4.CAD技术在机械设计和加工中的应用（1）机械设计和辅助绘图。用于机械设计的三维CAD系统拥有十分强盛的设计功能，可以经过其重构功能迅速得到一种崭新的设计，也可以在特定的装置环境中设计新零件，即利用相邻零件的形状及地点设计新零件，既方便、快捷，又防范了单独设计零件可能以致的装置失败，大大提高了设计人员的工作效率，并增强了设计的标准化。在传统的机械设计过程中，手工绘图的工作量特别大，并且正确性和雅观性不高。利用CAD软件自带的丰富图形库与功能齐备的绘图命令，可以很简单地绘制出高质量的机械工程图，大大减少了绘图人员的劳动强度。计算机辅助绘图大幅提高了机械制图的质量和效率。（2）零件与装置图建模。三维CAD系统有线框模型、表面模型和实体模型三种建模形式，可用于机械产品零件和装置图的实体建模。利用CAD软件中的基本系统和布尔运算，可以完成简单构造零件的三维实体建模。而对于构造复杂的零件，可先用二维几何元素构造大体形状，再对其进行拉伸或旋转等操作实现造型，最后经过计算获取三维实体模型。当机械产品零件的实体建模完成后，设计人员就可以经过CAD软件的三维编写功能对零件模型进行“装置”，整合出机械装置图。3）设计检验。利用CAD系统软件的零件回放功能，可以经过动画播放的形式，清楚直观地演示机械产品的零零件装置状况。在发现零零件构造或功能上的不合理之处后，可以利用资源查找器对整个机械产品中的某一个零件进行更正，防范零件错误以致整个机械产品的装置失败。在进行新机械产品的设计时，这类零零件设计的自动化检验方法，可以大幅提高机械零零件之间的适配正确性，防范新产品出现质量问题，从而保证了设计的可行性，并且提高了设计效率。4）工程解析与构造优化。对机械产品的力学性能解析和构造优化，是机械设计和加工过程中必不行少的环节。跟着有限元解析和动力学解析等现代解析方法的发展，CAD技术在工程解析和构造优化功能上获取了充分拓展。很多CAD软件已具备了与ANSYS等有限元解析软件的接口，设计人员可直接将产品的三维实体模型导入至有限元解析软件中，对产品模型进行工程解析，并依据结果进行产品构造的优化。别的，还可以利用机械CAE软件，对设计的动向特征、碰撞问题、运动特征、构造合理性以及资料强度等方面进行工程解析与构造优化。5）模具设计与制造。跟着制造业生产技术的改革，机械制造加工已从传统机床发展为加工中心和数控机床，模具CAD/CAM技术及模具激光迅速成型技术的使用愈来愈广泛。利用CAD技术设计实体模具时，要尽量防范内腔、凹、凸模及增强助等潜伏搅乱要素，先绘制出数控刀具的路径，再检查加工过程的可行性。要特别注意的是，在设计冲压零件表面时，一定使用专用的曲面设计软件，只有这样才能保证冲压零件表面和模具表面的一致。6）逆向变换设计。借助CAD技术，可以经过多种方法实现产品的逆向变换设计。可经过CAD制图软件的坐标丈量方法，将实物转变为虚假模型；也可以利用数据绘制网格对点进行模拟，从而获取连续曲面，再经过对曲面的修复得到实物模型，或利用SCAN-TOOLS技术对生成的曲面进行裁剪、延伸等操作，将曲面变换为实体；还可以利用相关软件进行参数化设计来完成模型重修。5.结束语CAD技术已经给机械设计和加工行业带来了一次技术革命，推进机械制造业进入了一个新的发展阶段。跟着计算机技术的不停发展，CAD技术还将不停改革和更加完美，向着系统集成化和智能化方向发展，为机械产品的规模化生产提供更强有力支持