CAD技術與機械制圖關鍵技術分析 Analysis of CAD Technology and Key Technology of Mechanical Drawing

古力米拉·吐達洪 Gulimira tudahonh 代丹丹 DAI Dan-dan

摘要：CAD技術是科技技術與時代發展下衍生的一種產物，與工科領域當中的機械制圖完美結合需要設計人員在具備基本的設計理論知識的基礎之上精通CAD技術的基本原理和基本操作，以設計出符合實際的設計效果?；诖?，文章將從CAD的技術概念和關鍵技術進行切入，分析其優勢體現，從而針對性分析CAD技術在機械制圖中的關鍵技術應用。

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.

關鍵詞：CAD技術;機械制圖;關鍵技術

Key words： CAD technology;mechanical drawing;key technologies

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

1? CAD技術概述

1.1 CAD技術簡介

CAD技術又稱為計算機輔助設計技術，是利用計算機以及計算機相關功能輔助設計人員進行設計工作的技術，通常用于工程和產品設計當中。CAD技術中有線框模型、實體造型、工程數據庫、用戶界面技術為工科領域和設計行業的設計與制造帶來便捷。CAD技術作為機械制圖中所使用的核心技術，是由二維平面技術發展而來，幫助設計師結合設計目標運用設計理念、設計理論、技術操作將設計具象化，并運用CAD技術圖像進行展現。

1.2 CAD技術中的關鍵技術

1.2.1 線框模型

CAD技術中的線框模型技術是二維平面技術的延伸和發展，在二維平面制圖的基礎上增加了表示深度的Z坐標，將二維平面技術中的直線和圓弧進行擴展，采用擴展后的線條表示設計目標的邊界和輪廓。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、合理的投影關系，為機械制作、設計等多個領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技術中將建模與三維實體進行連貫的技術。早于20世紀70年代，實體造型理論、實體造型算法便被繪制人員進行應用，到20世紀80年代，國內外便已研發出實體造型系統。在CAD技術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行納入，為設計人員的設計步驟提供素材。CAD技術中實體造型技術為機械制圖和設計行業的設計工作創設出一個虛擬現實環境，在設計界面中幫助設計者利用可編的宏命令、動態模型操作等實現界面的高度優化。

1.3 工程數據庫技術

我國相較于發達國家，工程數據庫技術起步較晚，但是在數年來的科技技術的發展與幫助之下，目前工程數據庫技術已經取得較為客觀的進步。雖說現階段CAD技術中的工程數據庫技術的功能尚未完善，但是也能夠滿足機械制圖和設計行業的日常工作，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雜的對象進行表述等。

2? CAD技術的優勢體現

2.1 設計呈現更直觀

傳統的機械制圖技術中使用二維平面技術是便于設計者將設計構思與設計目標相結合，做出相應的設計成果向用戶進行呈現，但是由于二維平面設計技術的局限性，較多功能和構思無法實現，而CAD技術則有效改善這一問題。CAD技術將三維構想進行實現，在機械制圖過程中，CAD技術能夠直觀呈現出零件之間的適配程度，提高和確定了零件數據的精準度。除此之外，在機械制圖結束后還能夠運用CAD技術進行仿真檢驗，檢查零部件的設計是否存在不合理，若出現不合理之處便于設計者及時修改，保證零部件的設計達到使用和設計標準。

2.2 設計周期更短

隨著CAD技術在機械制圖中廣泛運用，經實踐發現，使用CAD技術進行機械制圖能夠縮短設計周期。另外，CAD技術的保存功能能夠實時保存設計樣本，便于設計者利用CAD技術能夠根據相似零部件的形狀、構造和性能設計出新的機械零件，從而縮短設計周期。

2.3 數據安全有保障

CAD技術為機械制圖等相關設計者提供了一個優質的設計平臺，設計師的設計操作均可早CAD技術上得到實現，并且設計樣本、操作記錄等都能夠保存在CAD技術的用戶儲存器當中，避免了傳統圖紙設計中樣本丟失、數據泄露的問題。與此同時，CAD技術中的保存功能為機械制圖過程提供了安全保障性，以便于設計者出現電腦操作失誤或者樣本丟失時能夠及時找回。另外，設計者通過CAD技術的加密功能能夠保障設計操作的私密性，防止設計被他人竊取，為設計者的數據提供安全保障。

3? CAD技術在機械制圖中的技術應用

3.1 在幾何畫法中的應用

在機械制圖過程中，由于零部件的設計需要呈現出復雜的設計元素，所以在設計者在進行頁面布局過程中需要結合合理的光影效果、光學效果分布點線面，所以利用CAD技術將點、線、面的坐標進行定位，創建出不同的視口，實現零部件的主視效果、俯視效果、左視效果。除此之外，在機械制圖過程中使用CAD技術可以通過CAD技術中的實體造型技術將設計目標的三維立體模型進行構建，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位置，從而便于對其特點進行分析。

3.2 在組合視圖中的應用

機械制圖是一個系統的過程。在實際的機械制圖過程中利用CAD技術需要將多個幾何元素進行組合，在確定了設計目標的平面之后，在此基礎上構建出設計目標的幾何結構，并且結合設計目標的設計需求對幾何體進行立體旋轉，確定其正確方向，再將幾何體元素放置在相應的位置上，從而實現三維立體模型的構建。在這個系統的設計過程中若有傳統的紙質繪圖或者二維平面繪圖軟件進行操作，不僅操作復雜而且呈現效果不佳，而CAD技術的眾多強大功能則能夠進行實現，幫助設計人員在較短的設計周期內完成設計目標的制作，從而提高自身的設計效率。

3.3 在剖視圖中的應用

機械制圖過程中剖視圖的應用效果是影響設計目標效果呈現的關鍵因素。在機械制圖過程中，剖視圖普遍應用在多孔槽的零部件設計當中，利用合理的設計理念和想象空間將零部件的剖切面，將設計圖中的虛線進行分配與放置，因CAD技術中心的線條較多、交叉重疊現象較多，導致部分設計者難以想象多孔槽零部件的性質，而通過CAD技術利用其中的剖切功能，對零部件進行剖切，從而觀察零部件的內部切面，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造的理解。

4? CAD技術繪制內燃機軸承實例

4.1 打開軟件，按照軸承數據模型繪制數據（圖1）

4.2 用修剪操作對圖形進行修改，得到軸承數據模型初始圖（圖2）

4.3 對中間紅色輔助線位置進行偏移（圖3）

4.4 以紅線為軸執行“繪圖-實體-旋轉”命令（圖4）

4.5 最后通過著色，得到軸承圖（圖5）

5? 總結

CAD技術在不斷發展過程中，其中的線框模型、實體造型、工程數據庫技術、用戶界面技術等技術的不斷優化為機械制圖過程帶來便捷，提高了設計效率。為了保障機械制圖的效率和質量，設計者在使用CAD技術過程中應該結合自身扎實的理論基礎，結合合理的想象空間和設計理念，通過CAD技術明確零部件的結構構造和使用途徑，從而在幾何畫法、組合視圖、剖視圖、裝配圖中進行合理應用，從而繪制出更加直觀、更加合理的機械制圖。

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