机械设计中CAD技术的运用_王燕楠.pdf

2020年第12期西部探矿工程 * 收稿日期 2020-04-10 作者简介 王燕楠 （1990-） ， 女 （汉族） ， 山西长子人， 助理工程师， 现从事煤矿机械设计工作。 机械设计中CAD技术的运用 王燕楠* （山西潞安环保能源开发股份有限公司五阳煤矿， 山西 长治 046200） 摘要 主要分析了机械设计中CAD技术的运用现状， 重点介绍了CAD技术可以高效的解决机械 设计中一些复杂性的问题并且可以提高资源的利用率， 同时CAD技术在零件方面还有着设计便捷、 装配直观等的优势， 而在机械设计中采用CAD技术也能够缩短机械设计的时间、 提升科技含量等。 通过对CAD技术的研究， 可以推动机械设计方面的进一步发展。 关键词 机械设计； CAD技术； 装配； 应用 中图分类号 TH122 文献标识码 B 文章编号 1004-5716202012-0147-03 随着科技的不断发展， 机械制造业迎来了全方面 的发展。从传统的人工设计、 手工制作到后来的机械 制造、 机械设计。科学技术被不断地运用在了机械制 造行业之中。随着CAD技术的出现， 这一行业又迎来 了全新的发展和变革。作为一种新型的技术， CAD技 术能够大幅度地提高机械设计水平， 同时设计出的机 械能够更加的符合时代的需求。在机械设计中运用 CAD技术能够推动机械设计不断发展。 1简述CAD技术 1.1概念 CAD技术全称为Computer Aided Design， 即计算 机辅助设计， 具体指利用计算机及其图形设备帮助设 计人员进行设计工作。CAD技术在进行工作的时候 主要是利用其自身的图形处理以及数值计算能力来帮 助设计人员进行程序或者产品的相关设计。作为工程 领域中的一项杰出成就， CAD技术自出现以来便被应 用到相关工程设计中的各个领域之中。不难看出， CAD技术的出现和应用给工程设计方法和生产模式 都带了全新的变化， 同时也相对应地产生了巨大的收 益。现阶段中， CAD技术的发展方向有计算机辅助概 念设计、 计算机支持的协同设计、 海量信息存储、 管理 及检索、 设计法研究及其相关问题、 支持创新设计等。 随着科学技术的不断进步， CAD技术也进入了新的发 展阶段。 1.2CAD技术在机械设计中的运用现状 在人们的普遍认知中， 机械的种类多且复杂。虽 然都是属于机械的范畴之类， 但是不同的机械类型在 设计方面也有着不同的要求。一般情况下， 在设计机 械设备的时候， 需要满足功能、 经济性以及工艺等各方 面的要求， 甚至还有着一系列的特殊要求等。这些繁 琐的要求对于设计人员来说是一个不小的挑战。而随 着CAD技术的出现以及在机械设计方面的大范围应 用， 机械设计变得更加便利。 2机械设计中CAD技术的优势和具体运用 2.1优势 CAD技术在具体的运用中有着独特的优势。一， 零件设计便捷。在传统的机械设计中， 零件的设计需 要按照相应的模板以及对机械整体的把握来进行设 计， 在设计的时候很容易出现各种细微的误差。但由 于人工设计的局限性， 无法很好地使得零件彼此之间 相互贴合。而CAD技术在运用的时候是根据相邻零 件的位置和不同零件的具体形状设计新的零件， 这种 设计方法在开始便满足了零件设计的要求， 装配上面 也十分的贴切。同时在设计完成之后， 还可以通过 CAD来进行相关的演示， 以此来检验零件的可行性， 对于演示过程中出现的问题也可以及时的解决。二， 零件装配直视。传统的机械设计中， 机械零件的组装 效果只有将全部的零件设计完成并且组装运行之后才 可以看见， 而这种演示方法如果零件出现了问题不能 够及时解决。但CAD技术可以满足零件装配的直视 效果， 可以通过计算机的动画演示来观看零件组装模 型的运行， 根据演示效果来对零件进行进一步的更改 147 2020年第12期西部探矿工程 等。三， 缩短机械设计的制造时间。CAD技术的运用 可以帮助机械设计的相关人员在同样的零件设计之上 减少近三分之一的时间， 高科技的运用提升了设计和 生产的效率。传统的设计中， 一个零件的设计完成便 意味着结束， 而CAD技术能够继承信息， 这就意味着 在设计每一个机械的时候， 可以调动计算机中相关零 件信息的储存找寻合适的零件， 进而在设计中只需要 设计一部分的零件而非全部的零件。在对机械设备进 行构造上面也更加的轻松。四， 有效提升科技含量。 CAD技术采用了当前阶段中最为先进的信息技术， 同 时也利用了CAD、 CIMS组织生产， 以此来推动机械设 备生产的进一步发展。 2.2具体运用 机械设备的具体运用总共分为零件与装配图的生 产， 模具集成制造， CAE软件的运用以及多维几何绘图 技术的运用等四个方面的内容。对传统设计手段的更 新， 完善传统机械设计中存在的缺点和不足， CAD技术 在具体运用的过程中推动着机械设计的进一步发展。 首先， 零件与装配图的生成。一方面是零件建 模。在零件建模的过程中， CAD技术主要采取的是线 框模型、 表面模型和实体模型三种方式实现建模的完 成。例如， 运用CAD技术进行实体模块造型的时候， 涉及到的体系有圆柱体、 圆锥体、 环状体、 球体、 立方体 及楔形体等六种基本体系。而在构建简单结构零件的 时候， 通过将一整个零件进行结构分析， 使其成为多个 基本体， 以基本体为基础， 利用布尔运算来完成最终零 件实体模型的构建； 复杂的零件在构建的时候因为无 法将其轻易地分解为基本体， 便需要采用二维几何元 素来完成对零件中截面轮廓的定义， 之后通过旋转与 伸拉等方式在三维实体造型中获取基本体， 再借助布 尔运算， 取得实体造型。另一方面， 生产装配图。基础 的零件实体构造完成之后， 便可以根据机械运动来分 析零件实体的构成过程， 机器在运动的过程中会找寻 到一个特定的位置， 在特定的位置中同零件的具体坐 标一起实现装配。完成装配之后， CAD技术中三维软 件的运用便可以通过生产装配图来进行相关的编辑。 其次， 模具集成制造。当前阶段是科技与经济高速 发展的时期， 传统的机械制造行业在生产方面也发生了 翻天覆地的变化。传统的设计模式中融入了新时代的 信息化元素， 推动着设计模式的大幅度改变。一般情况 下， CAD技术作为一个整体技术， 也分为不同的模块。 如曲面造型、 图形编辑、 三维绘图、 仿真模仿等。通过不 同模块的构建便可以实现模具的集成制造。 另外， 运用CAE软件。CAE软件是工程设计中的 计算机辅助工程。该软件存在着强度评价、 寿命评估、 动力学以及结构优化设计等多种功能， 这一系列的功 能可以帮助处理设计零件的造型以及零件所需的刚 度、 动态特性和强度等诸多方面的内容。 最后， 多维几何绘图技术。采用CAD技术来进行 机械的设计， 其中最为重要的便是数据和图形的处 理。在整体的机械设计之中， 计算机的工作量逐渐地 提升至整体工作量的80， 因此在具体的工作中， 绘图 便成为了零件设计中最为基础也是最为重要的部分。 绘图方面， 一般情况下采取的是交叉绘图， 即通过绘制 不同的图形， 随后根据具体的情况来进行编辑。通过 计算机软件来实现图纸信息的获取以及分析相关的图 形， 是机械设计中最为重要的部分。 3CAD技术的发展 技术 图形交互技术 智能CAD技术 虚拟现实技术 发展趋势 发展CAD技术的使用便利性， 尽可能的让每一个用户都感到好学易用； 增加工具的人性化功能， 如智 能化图标菜单， 拖放式造型以及动态导航器； 发展笔输入法、 草图识别和语言识别以及特征手势等建 模新技术 构建完善的知识设计仓库， 在尽可能短的时间内为设计师提供设计所需要的各种研究资料和参考文 献等； 在设计中获取设计师的设计意图， 自动监测设计中存在的一系列问题并提出相应的解决方法； 通过智能的手段来解决机械制造过程中的一系列问题 从人机工程学角度检查设计效果， 直接操作模拟对象， 检验操作是否舒适和方便； 对制造出来的零件 进行虚拟的组装， 以此来进行机械性能的测试和分析； 利用基于网络CAD/CAPP/CAM/PDM/ERP 集成技术， 实现真正的全数字化设计和制造 表1CAD技术发展 （下转第153页） 148 2020年第12期西部探矿工程 的末端处理技术取得了一定的成效， 但是面对煤矸石 的不断产生和酸性废水的持续排放， 考虑从源头上控 制是非常必要的。通过源头控制技术的广泛应用和提 高煤矸石的资源化利用水平以减少存放量可从根本上 解决煤矸石山酸性废水的污染问题， 这对于改善煤矿 区的生态环境是非常有效的。 （2） 各类污染控制技术在应用过程中还存在着一 系列的问题， 为了更加有效地控制煤矸石山酸性废水 的产生， 未来的控制技术应该重点关注以下问题 在氧 化控制技术方面， 应开展无机矿物覆盖层的性能劣化 问题、 外部环境条件对覆盖效果的影响问题并提出相 应的对策、 克服酸碱中和产物的包裹问题、 新型抑菌剂 的研发问题； 在资源化综合利用技术方面， 应提高煤矸 石的综合利用效率， 不断完善和研发煤矸石高端利用 的关键技术， 进一步加快煤矸石高附加值利用的产业 化进程。 参考文献 [1]贾希荣,李林涛,宁建宏,等.煤矿区可持续发展中的环境问题 与对策[J].煤田地质与勘探,2001,29139-42. [2]赵玲,王荣锌,李官,等.矿山酸性废水处理及源头控制技术展 望[J].金属矿山,2009,397131-135. [3]王宝,董兴玲,葛碧洲.尾矿库酸性矿山废水的源头控制方法 [J].中国矿业,2015,241088-93. [4]Oh C, HanYS, Park J H, et al.Field Application of Selective Precipitation for Recovering Cu and Zn in Drainage Discharged from an Operating Mine[J].Science of the Total Environment, 2016557-558,212 -220. [5]唐婕琳,何环,张文娟,等.SRB菌的分离鉴定及其对矸石山酸 性废水的处理[J].煤炭学报,2014,39112307-2314. [6]Singer P C， Stumm W.Acid Mine Drainage The Rated Etermin- ing Step[J].Science,1970,16739211121-1123． [7]Lottermoser B G.Mine Wastes[M].New YorkSpringer,2007. [8]Pagnanelli F, Viggi C C, Toro L.Acid Mine Drainage Attenua- tion by Inhibition of Pyrite Bioleaching Using Iimestone and Ol- ive Pomace[J].Chemistry and Ecology,2012,283 93-303. [9]Kleinmann R L P. At-source Control of Acid Mine Drainage[J]. International Journal of Mine Water,1990,91-485-96. [10]Wang C L,Ni W,Zhang S Q, et al.Preparation and Properities of Autoclaved Aerated Concrete Using Coal Gangue and Iron ore Tailings[J].Construction and Building Materials,2016,104 109-115. （上接第148页） 在机械设计中， CAD技术作为一种逐渐被广泛运 用的技术， 在不断的实践之中也在不断发展， 具体如表 1所示。 4小结 综上所述， CAD技术作为一种新型的技术， 在机 械设计中已经被开始广泛的应用。机械设计的相关工 作人员需要不断地紧跟时代潮流， 学习不同的新型技 术。在机械设计中运用CAD技术， 能够解决传统设计 中的一系列问题， 进而推动机械设计行业的进一步发 展。 参考文献 [1]任欢,单会姿,周广超,等.论现代机械设计中CAD技术的应 用[J].科学与信息化,2017321-22. [2]蔡兰.论机械设计中CAD技术的应用[J].城市建设理论研究 电子版,201552209. （上接第150页） 通过计算， 总降雨入渗量为Qg183m3/d， 大于利 用大井法计算的矿坑涌水量Q112m3/d， 证明此次大 井法预测矿坑涌水量合理， 为大井法预测矿坑涌水量 提供了保障。 6结论 综上所述， 大井法预测矿坑涌水量为112m3/d。利 用入渗系数计算矿山总降雨入渗量为183m3/d， 大井法 预测数值小于矿山总降雨入渗量， 说明矿坑涌水量中 大井法可信， 本文利用入渗系数计算总降雨入渗量对 大井法预测矿坑涌水量进行了验证， 为矿坑涌水量的 计算提供依据和保障。 参考文献 [1]蒋辉,等.专门水文地质学[M].北京地质出版社,2007. [2]中华人民共和国国家标准.GB12719－91 矿区水文地质工 程地质勘探规范[S].北京国家技术监督局. [3]水文地质手册[M].2版.北京地质出版社,2012. [4]黄超,王薇.三道庄钼矿水文地质、 工程地质与环境地质条件 调查研究[J].中国钼业,2012,36334-37. [5]傅大庆.大井法及水文地质比拟法在某矿山矿坑涌水量预 测中的应用对比[J].西部探矿工程,2016,281139-141. 153