20121214-CAD技术在精密化工机械设计中的运用-审核稿件-v5.doc

CAD技术在精密化工机械设计中的运用摘要：通过对精密化工机械设计的简单探讨，简述精密化工机械设计中CAD技术的原理，两者结合后的结果表明,将CAD技术引入精密化工机械设计中，能够大大的增强设计的效果，增加化工机械设计的美感。关键词：CAD；精密化工机械设计；运用 自从人类开始各类设计工作以来，工程设计人员和平面设计师们总是想尽了各种方法和途径，来将自己的想法和设计理念表达在一张图纸上。所以，对于设计人员和工程师们而言，图纸就是他们的语言，能够将他们的想法和作品的灵魂传递给同行的技术人员或者是其他的人。然后，近代科技的迅猛发展，尤其是信息革命对于人们生活和工作的影响，人工绘图的方式已经不能满足日益复杂的工程实际。20世纪70年代至今，基于计算机技术的绘图技术，大大的提高了绘图的质量和效率。一、精密化工机械设计的研究现状CAD英文全称Computer Aided Design，简称 CAD，即计算机辅助设计。它利用计算机及其图形设备，帮助设计人员进行设计工作。 在工程和产品设计中，计算机可以帮助设计人员担负计算信息存储和制图等项工作。随着科学技术的飞速发展，CAD 作为一种应用软件，正被人们广泛的应用于化工机械设计之中C A D 技术将机械产品的研发 设计相关分析制造以及技术管理有机结合于一体,大大提高了工作效率。目前，CAD技术主要以二维绘图软件AUTO CAD为代表，可以轻易地实现绘制简单的零件图、绘制装配图以及进行有关的工程分析。为了能够方便地绘制装配图，在机械设计中采用了CAXA电子图版、开目CAD等二维绘图软件作为绘图工具，来作为辅助完成相关零部件的设计。当前，我国各行各业已经逐渐的脱离了手工绘图的时代，二维CAD技术正在越来越广泛的应用在精密化工机械设计当中。随着软件功能的强化，CAD技术已经迈向了三维空间结构设计，这样就大大的节省了模型的建模时间和难度，对于提高人工劳动强度和经济效益具有明显的作用。因此，在精密化工机械设计中采用三维 CAD/CAE技术，已经成为大势所趋的目标和方向。 二、CAD技术在精密化工机械设计中的运用2.1 在设计与开发中的应用在进行工程设计的过程当中，一些复杂二维图形的设计和尺寸标注过程中，难以避免的会出现一些错误，如果按照错误的尺寸去加工和生产，就会造成很大的浪费。尤其是对于二维的装配图，零件之间的干涉情况或者配合情况也难以反映在纸上，检查起来也十分困难。在精密化工机械设计过程中，工程师们尝试了各种不同的方法，来将三维模型形象的表现出来，以便于观察和分析，通过实体的、等比例的的设计图纸，加工设计出来的产品会更加的直观。而且设计者还可以根据实物来反过来修改或者完善早期设计的产品，从而达到一个很好的反馈效果，大大的提高了产品更新换代和完善的周期。尤其是对于复杂零件的装配图，所有的零件配合情况可以全方位的、直观的查看，发现错误可以随时的根据需要进行修正。对于一些具有相对运动的零件，还可以通过软件自带的功能对其进行运动的仿真和模拟，进而确定其是否合理以及对其进行改进。与传统的二位模型比起来，三维模型能够轻易的根据需要设计产品的形状和尺寸，而且三维结构的建模也非常的人性化，能够大大的降低设计人员的工作量，提高机械设计的质量和效率。2.2 在技术交流中的应用产品技术交流，分为产品销售中的技术交流和生产过程中的技术交流。采用计算机辅助设计设计的产品，需要在设计部门、生产部门，以及生产厂家、消费者之间进行交流和传递，而整个过程当中唯一通用且被广为接受的就是产品的二维模型，或者现在广为盛行的计算机三维模型。无论是二维的图纸或者是三维的计算机模型，能够方便的在整个技术交流或者产品的流通过程当中作为通用的语言，进行信息的传递和交流。在当前市场经济竞争愈加激烈的条件下，产品的介绍与宣传是必须的，以往传统的宣传与设计，都是采用二维设计，观察起来不方便，如果相关的操作人员没有一定的工程绘图知识，就会导致交流上的困难。如果采用三维技术制作出的产品模型，观察和了解起来就会非常的直观和便捷，如果再加以三维的动画效果，宣传的效果就会非常的逼真、形象。2.3 CAD技术在精密化工机械设计中的一些技巧2.3.1 绘图设计中设置技巧无论是机械设计、工程设计或者是产品的设计当中，工程师们想把自己的思想和创意表示出来，唯一的通用的语言就是工程图纸，采用图纸的形式来传递一个设计的精髓和设计师的灵魂。而CAD技术就是基于这种思想，借助计算机强大的记忆功能和显示功能，将图纸虚拟的呈现在了计算机存储当中，所以利用计算机辅助设计绘图或者设计的过程当中，图层的选择和设置就显得尤为重要。采用计算机辅助功能CAD软件在设计的过程当中，应合理的分配图层和存储的空间，图层选择的合理与否，直接的决定了设计方案的质量和制图的品质。所以，在设计的过程当中，应当遵守一下的原则：第一，在尽可能的前提下，在绘图之前，合理的计算一下所需要的图层数量和各个图层的顺序，在尽可能少的前提下，将所有的图形和设计思想表现在图纸之上。将同一类别或者同一型号的图层放在同一层上，尽量的减少对于计算机存储的使用。如果图层混乱，就会占用较大的存储空间，导致计算机运行速度缓慢，而且处理速度降低。经过实际经验的积累和验证，作者建议在进行设计之前，将所有图纸上的对象，按照一定的顺序和规律来进行分类，预先的准备工作可以起到事半功倍的效果，经过分类和排列过的图层，在后期的处理过程中只需要修改局部的图层或者进行小幅度的修改，而不至于给后期的工作带来太大的麻烦。第二，在图层的绘制过程当中，尽量采用系统自带的色彩，而不要进行彩色的涂绘，避免造成最终的设计图颜色混乱，或者不易于观察。各个图层可以按照不同的透明度或者同一颜色的深浅来进行排列，这样可以较为方便的分辨出各个图层之间的顺序。在所有的图层完成以后，可以根据实际的需要或者同一的标准来进行着色。2.3.2 比例方面由于计算机辅助设计利用的是计算机强大的计算功能，是一种虚拟的技术，所用到的图纸和标线等都是虚拟的，是可以随时进行调节和改动的，而且理论上是无限大的，所以在用CAD 制图时，如果图形不是无限的大，应采用实际的尺寸比例，即1：1 的比例来进行图形的绘制和设计。因为采用实际尺寸设计的图纸，能够及时的发现错误，并且避免了尺寸标注过程中的运算过程；软件自带的系统可以自动的对所绘制的图像和线段进行测量并且进行标注，这样错误就会比较直接的反映出来，结果一目了然；而且，在对局部进行重点的观察和分析时，可以等比例的放大和缩小，大大的缩短了因为尺寸的换算而带来的麻烦。而且在进行最终的图纸打印的过程当中，由于采用的实际尺寸，可以直接在打印纸上显示出实际的模型出来。2.4 三维CAD关键技术三维CAD造型技术也称做立体建模技术，它是CAD技术的核心技术。从一定层面上来讲，三维CAD技术是整个CAD技术的代表和顶尖技术。上世纪60年代至今，三维建模技术先后经历了线框建模、曲面建模、实体建模、特征建模、参数化建模、变量化建模，以及当今正在研究的产品集成建模、行为建模等发展过程。无论是那一种建模技术，都是基于空间思维的方法，然后将三维的模型向平面投影，就可以很容易的得到二维图纸。三维CAD/CAE技术在产品的三维造型、虚拟状配、工程图生成、动态干涉检验、机构运动分析和动态仿真、有限元分析等方面带来了代表性得突破，大大的提高了精密化机械设计的质量和产品生产的效率。也正是基于此，三维建模技术的真正意义在于其后期方便的可以对模型进行处理和优化，从而达到一个最优的模型，对于设计人员来讲是一个革命性的创新。三维CAD/CAE技术主要包括以下几方面的内容：三维造型或者三维设计、计算机辅助工程分析、机构运动分析、计算机运动仿真、装配干涉检验、三维和二维模型之间的互转、图样档案管理等。在三维CAD技术基础上建立起来的模型和设计，在工作完成之后，不仅仅能够使得设计对象本身的尺寸和各项性能满足设计的要求，而且设计结构本身的刚度、强度、重量和经济成本等也可以轻易的计算出来，还可以进行一定量的改动和优化，这也正是计算机辅助设计和辅助工程分析的目的所在。4 结束语精密化工机械设计工作，是一项需要严谨的态度的工作，CAD只是提供了一个便捷的设计途径，但是方案和设计的思想是需要设计者去思索的，只有灵活的掌握了各种CAD建模技巧，才能够准确的、快速的将自己的设计灵魂表达给他人。 在未来的计算机辅助设计当中，将会引入扫描仪、智能人工对话等功能，届时就可以实现人际之间的对话，或者将一个三维的缩小模型进行扫描，进而展示出其完整的结构，省去了设计人员绘图的工作量。CAD技术将会朝着更加智能化、人性化的