计算机辅助设计（CAD技术）在生产中的应用

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量 2013年1计算机辅助设计(CAD技术)在生产中的应用口赵桂芳(山东现代职业学院 山东济南 250000)摘 要：目前随着机械制造业迅速发展，对零件的要求也越来越高；提高零件设计的合理性和制造加工的精度就是我们必须要考虑的问题，CAD技术突飞猛进的发展 ，为机械制造业提供了强大的技术支持，使 CAD在机械制造过程中的工艺编制、加工方案确定、刀具、机床及辅具的选择等方面得到广泛的的应用。随着航空、航天、船舶、汽车、机械等各行业的蓬勃发展，大型复杂铸件的需求 量越来越大，对铸造金属的性能及铸件本身的可靠性等要求越来越高，先进制造技术的发展，要求铸件的生产向轻型化、精确化、强韧化、复合化及无环境污染方向发展。

关键词：机械设计；机械加工、装配；CAD 三维设计，；辅助计算。

产品设计是决定产品外形和产品功能，同时也是决定产品质量最重要的环节，产品的设计工作对产品的成本也起到至关重要的作用。随着计算机的不断发展，CAD技术即计算机辅助设计已成为设计人员不可缺少的工具。CAD技术的飞速发展及其在铸造生产中的广泛应用，可以通过对制造工艺 过程进行数值模拟及仿真，使得上述目标得以实现。这项工作以数值计算为基本 方法，对铸造过程中流尝温度尝应力嘲微观组织形貌进行模拟，从而帮助 工艺设计人员对不同时刻的金属流态、凝固过程温度分布、应力分布、结晶晶粒 尺寸形貌等重要物理参数有所了解，并以此为依据，预测是否有缩孔、疏松、夹 杂、偏析及热裂纹等缺陷出现，可以实现铸造工艺设计-校核-再设计-优化设计的全过程，以提高铸件质量，缩短试制周期，降低生产成本，提高市澈争能力。同时，用计算机等高新技术来改造制造传统产业是国内外科学技术发 展的共同趋势，是铸造领域的学科前沿，也是铸造工艺由”经验设计”走向”科学指 导”的重要途径，具有重大的实际意义。随着科学技术的不断发展，制造行业的生产技术不断提高，从普通机储展到数控机床和加工中心。在零件的机械加工过程中，-些结构复杂、形状特别的零件由于工艺性较差，加工难度大，经常容易出现各种各样的问题，如变形、干涉等。因此如何有效地预见、预测加工过程中可能出现的问题，并提采取有效的工艺措施进行预防和避免显得很重要。而利用CAD进行必要的绘图分析和计算，可以使前期的技术准备工作变得非常简单方便。下面闸述-下就 CAD技术在机械设计；机械加工、装配：辅助计算等方面的应用。

-、CAD技术在机械设计方面1、零件设计更加方便：使用三维 CAD系统，设计时，只需对其中部分零部件进行重新设计和制造，而大部分 零部件的设计都将继承以往的信息.使机械设计的效率捉高了3- 5倍，同时，三维 CAD系统具有高度变型设计能力，能够通过陕速 重构，得到-种全新的机械还可以装配环境中设计新零件，也可以利用相邻零件的位置及形状来设计新零件，既方便叉快捷，避免了单独设计零件导致装配的失败.资源查找器中的零件回放还可以把零件造型的过程通过动画演示出来令人-目了然。

CAD的功能主要分为四大类：建立几何模型、过程分析、动态模拟和自动绘图。它的应用大大提高了设计效率，优化了设计方案、减轻了设计人员工作强度，缩短了设计周期，加强了设计标准化。

二、CAD技术在机械加工、装配方面在机械加工过程中，经常会有结构复杂，设计要求高，工艺性差，加工难度大的零件，仅凭经验或简单的人工计算或估测，很难准确预测在实际加工过程中可能遇到的各种技术问题。因此，有效地使用 CAD进行计算、绘图，模拟真实的零件加工过程，可以让我们少走弯路，提高工作效率。现在结合实际工作分别从以下几个方面举例说明。

1连铸机内齿圈加工极限位置校验在加工连铸机内齿圈过程中，由于齿圈直径较大，加工空间相对很小，而机床刀架也相对很大，因此刀具加工半径受到很大限制，在零件加工过程中很容易产生干涉或过切。而使用 CAD绘图可以模拟齿轮加工过程、表示出其极限位置，可以有效预见、预测加工中遇到的问题，从而在加工中采取有效工艺措施，提前计算、测量机床参数，并选择合理刀具避免加工问题发生，提高效率，降低成本，减少浪费。这种CAD辅助加工的方法应在广大技术人员的工艺准备过程中进行普遍推广。

2、刀具的选择在精加工时，如果使用盘铣刀加工花键键宽，特别是齿槽底面为圆弧的花键，由于花键部分与螺纹部分之间的长度方向空刀空间过小，而盘铣刀直径较大，当走刀至花键末端时，很容易与螺纹部分干涉，甚至切到螺纹部分。而利用 CAD绘制出加工示意图则可以在工艺编制及技术准备过程中(见图4)，参照CAD绘图尺寸及时进行准确、全面的计160算，合理选择机床、刀具，完善零件设计参数和工艺措施，避免不必要的损失和浪费。

3、装配零件更加直观运用不同的装配关系可以把各个机械零件装配起来。在装配过程中，资源查找器中的装配路径查找器记录了零件之间的装配关系，若装配不正确或发生干涉，查找器即予以显示，同时可对零件的装配进行静干涉的检查，如果发现干涉就可及时对零件等进行修改，以保证设计的正确性。另外，零件还可以隐藏，在隐藏了外部零件后，可清楚地看到内部的装配结构。在整个机器或某个部件装配模型完成后还能进行运动演示，对于有-定运动行程要求的，可检验行程是否达到要求，对于在静态下不发生干涉而在运动中出现碰撞的也可检验出来，从而及时对设计进行更改，保证设计的正确性，避免了机械产品生产后才发现问题需要修改甚至报废。同时还可以进行运动仿真，能清楚地看到机器运动的全过程。直接在计算机上对设计出的零件进行虚拟加工和装配试验，检查零件加工工艺性和装配质量(有否干涉、松动等)，从而减少昂贵的产品试验模型费用三、辅助计算1、机床粗加工的辅助计算通常产品在进行粗加工过程中，由于机床精度较差，加工大型圆形容易超差。为了提高机床加工准确性及效率，利用CAD作出辅助加工简图，将圆弧用多段折线近似连接，并标注各交点的尺寸及各线段的角度，加工时只要按照各标注尺寸进行加：[即可。这样简单易懂，方便易行。

2、划线辅助计算在加工圆弧直径较大的锥形支承筒焊接前的分段加工过程中，由于采用分段加工后拼接成筒的方法，每段只是展开后的大圆环其中-段，以往均采用人工计算，由于圆弧过大，无法直接划出圆唬很难保证工艺要求使每段尺寸必须准确无误。而采用 CAD绘制简图，利用多段折线近似模拟弧的方法，标出每-点的尺寸。这样使划线工作变得非常简单，而且能够大大地提高准确度。

3、其他辅助应用举例由于 CAD可以用来精确计算面积，特别是复杂形状面积，相 比人工计算能够极大提高工作效率和准确度，通过面积计算体积及重量。就显得更简单、方便。此外，这种辅助计算在机械加工中及相关工装设计中都有很广泛的应用。比如，在卷鳃卷筒中的导向套粗加工、半精加工时外形尺寸余量的计算上，在-些定位样板、及工装辅具、刀具的设计过程中，CAD都 已经被用来进行辅助计算和模拟绘图等。

结语CAD技术在机械加工中的应用已经涉及各个方面，并且越来越深入，越来越广泛。在解决各种技术难题，提高效率的同时，CAD 自身也不断地升级和完善，这样更加促进了工程技术人员的创新能力。熟练使用并推广CAD的应用技术，加强其在机械加工的技术准备及服务中的应用，有助于开拓思路，提升企业技术人员的整体技术水平，进而提高工作效率及生产效率，减少浪费。有助于企业节能创效，有助于建设科技型、集约型、创新型国际化企业。