CAD技术与机械制图技术融合策略

李乖云

江西省化学工业学校 江西 南昌 330001

引言

随着CAD技术的迅速发展，CAD专业绘图软件已被广泛地运用于机械设计中。“工程制图”是一门以机械制图为基础，对机械图形的基本原理与方法进行研究的学科。其主要目的是使学生具备一定的绘画和阅读机械图形、空间想象和思考能力，并具备绘画的实践能力。CAD是一种功能齐全、用途广泛的通用绘图软件，是一种在机械制图和机械设计中非常有用的辅助工具[1]。因此，掌握CAD与机械制图之间的关系，合理地选取CAD的切入点，将极大地改善机械制图的教学质量和效果，从而使CAD与机械制图之间的差距得到理顺，并制定出合理的教学思路，使电脑的优势和人类的聪明才智得到最大限度的发挥。

目前，计算机技术已越来越多地应用于机械制造，CAD技术是从计算机技术衍生出来的。在机械加工中，如何运用CAD技术，充分利用CAD技术，既能提高制图精度，又能使产品的设计更加合理，因而在机械制图中起着举足轻重的作用。如何促进CAD和机械制图技术的有机结合，也是目前机械制造行业所关心的问题。

1 CAD技术简述

CAD技术是一项以计算机为基础进行辅助设计的技术，在机械制造行业中具有举足轻重的地位，因此，在产品设计过程中，要根据不同的设计方案，进行比较、分析、计算，最终得出最优方案[2]。利用CAD技术，可以实现图形的复制、删除、放大、平移等功能，使得设计方案更具科学性，降低了设计者的工作负担，并在建筑、机械、航空等各个方面得到了广泛的应用。

2 CAD技术在机械制图中的重要作用

首先，随着计算机技术的发展，机械绘图CAD的应用越来越广泛，例如图像处理，机械工程的现代化设计，在现代的企业中，CAD的基础知识和三维模型的使用越来越多。其次，计算机辅助设计是现代绘图的一个重要手段，可以减少设计时间，提高工作效率，使新的产品更逼真、更直观。充分发挥设计师的想象力，提前知道新产品被接受的程度，提高新产品的成功概率。最后，CAD技术是建立在机械制图的基础上，通过学习机械制图的知识，使其具备绘制3D图形和手工绘制的能力，并建立起创意的思维。

3 机械制图与机械CAD的关系

近几年，以电脑为基础的资讯科技迅速发展，其应用领域亦日益广泛，为将机械制图与机械CAD技术有机地结合，提供了极好的机遇与技术支撑。在机械制图中应用CAD技术，对提高制图效率和质量、体现整体设计效果和关键点、提高设计精确度做出了重大贡献。

3.1 提高绘图的工作效率和质量

利用计算机CAD技术实现机械制图，可减轻人工制图带来的种种不便，通过计算机及其有关软件的自动处理和改进功能，极大地缩短了制图过程中所需要的图形计算和制作模型的时间。同时，在基本的直线、曲线、圆、多边形等基础图形的运用上，可以使用各种不同的方法来生成图形，而在这些工具的帮助下，可以提供正交、物体捕捉、极轴追踪、捕捉追踪等功能，使得操作人员能够很容易地反映出几何图形的特点，并且便于在设计图中确定重要的标定点。

3.2 高精度的设计，为实现产品的各个环节打下基础

CAD设计软件比人工绘制的精度要高得多，这极大地减少了设计中的计算和后续的制造环节的烦琐。例如，利用CAD技术，可以在设计阶段迅速地决定新产品的位置和外形，并将新产品与周围部件进行准确的匹配，从而避免由于手工设计而造成的产品尺寸和精度偏差[3]。总之，计算机辅助设计在现代机械制图中的地位非常重要。它基于机械制图原理，是一种以机械制图为代表的计算机绘图工具，极大地提高了机械制图的现代化水平，同时也体现出了CAD技术本身的实用价值。

3.3 把握设计要领，展示立体效果

与传统的手工绘图方法相比，CAD技术能够获得非常好的立体效果，通过3D实体和曲面的方式，能让设计图更加生动、具体，让设计者能够直观地感受和观察设计的思维，在设计过程中发现问题，并加以改进，从而在CAD机械绘图中，提升设计者对设计理念的理解，并进行进一步的创新。

4 将机械绘图和CAD相结合的重要性

4.1 可以发挥更大的作用

在实际应用中，CAD技术要与机械图纸相结合，方能发挥其应有的作用。所以，在应用CAD软件时，一定要全面了解和掌握有关的原理，从而为CAD软件的应用提供科学的基础。在进行机械制图CAD中，由于涉及的内容较为复杂，其自身的作用也是千差万别。所以在实际操作中，没有扎实的机械制图基础，又没有把CAD技术和机械制图结合起来，不但不能做出好的图纸，而且还会给制图带来很大的麻烦。

4.2 可以画出更好的图形

CAD技术和机械制图的有机结合，能生产出高质量、高性价比的产品。机械绘图在机械工程中占有举足轻重的地位，是机械工程师必须具备的基础技能。在进行实际测绘时，操作人员必须准确地测量物体的长度和角度。然而，由于各种因素的影响，如果在测量中出现数据错误，将会对图形的设计产生很大的影响，从而对整个项目造成无法估量的损失。因此，在进行工程制图工作时，应加强对制图工具的使用方法的掌握，这不仅会给作业人员带来困难，而且还会使作业人员的工作热情受到影响。

4.3 设计呈现更直观

在传统的机械设计中，一般都是采用二维平面技术，通过把设计理念与设计目标有机地结合在一起，从而达到预期的效果，然而由于二维平面技术的限制，许多功能和概念都不能被实现，而CAD技术可以有效地解决这个问题。CAD技术将会实现3D概念，在制图时，可以直观地显示出各部件的匹配情况，从而有效地提升产品的精度。另外，在完成了图纸之后，还可以利用CAD技术对零件进行模拟，以确定零件的设计有没有不合理的地方，如果有什么不合理的地方，可以让设计者进行改进，以确保零件的设计符合设计要求。

4.4 设计周期更短

技术相结合为广大的机械绘图工作者提供了一个良好的平台，可以将设计者的许多设计思想与想法通过CAD技术得以实现，同时还可以将总体的设计思想和运行纪录保留下来，从而有效地解决了以往的数据丢失、数据丢失等问题。此外，CAD技术中的存储功能也为机器绘图提供了安全保证，可以使设计者在计算机上发生错误或样品遗失时，可以快速地恢复。此外，设计者还可以利用CAD技术的密码技术来保护设计作业的隐私，避免设计被盗用，保证设计人员的资料安全。

5 CAD与机械绘图技术结合应用

5.1 在组合体视图中应用

通常，在机械视图中，利用线面解法和形体分析方法，可以科学地分析和掌握直线的投射特性，并掌握基本几何体的投射特性，并在此基础上，对实体模型进行对比和分析，使其特定的形态和相互关系得到系统的整理和总结。此外，利用CAD技术进行组合体视图的绘制和显示，也可以利用CAD技术中的3D实体模型来实现产品的造型设计。具体来说，可以通过不同的组合来构建一个基本的几何体，再根据一个合适的坐标来显示三维运动的方向，当各个零件被移动到对应的位置时，就可以利用组合的方法来完成整个零件的绘制。通过以上的描述，我们可以通过CAD技术，快速、准确地绘制出更多、更复杂的结构图，从而提高绘制的效率。

5.2 在画法几何中应用

CAD技术在绘画几何领域的具体运用，能够通过利用坐标的方法，实现对点、线和面的绘制。此外，还可以在视图选项中设置4个视角，包括主视图、左视图、俯视图和西南轴线视角，并在绘制选项中单击实体功能，从而建立完整的3D模型。在立体建模中，充分利用了着色线和色面的作用，并相应地选择了特定的线面。利用以上的运算，详细地分析了在不同位置的线条与面向投影线的特征，并结合了关于点、线的抽象知识和具体的立体图形，从而使其能够熟练地掌握物体的投影技术。

5.3 在剖视图中应用

剖面图一般用于带有多孔槽的零件，通过切割想象断面，观察和分析零件的结构，会发现在机械制图中存在大量的虚线，而且形状也比较复杂。所以，在绘制横断面时，往往会产生线的交叉和重叠，从而使绘制者难以对物体的本质进行想象。

CAD技术在剖面上的运用，不但可以构建出一个科学的零件模型，而且还可以通过CAD的切割功能，对零件进行科学的切割，从而得到零件的内部结构和特性。此外，利用CAD技术进行剖面图的绘制，也可以利用剖面的不同剖面方式，对不同部位的零件进行切割，从而提高对剖面的认识和掌握。通过不同的开孔和立体视图，可以全面地观察剖面，并绘制出零件的真实外形。

5.4 在装配图中应用

机械制图工作，不仅要把机械零件的构造和零件画出来，还要把多个零件的装配工作结合起来，形成一个整体。这类图形的绘制难度较大，总体上也较复杂。借助CAD技术，可以对零件的真实状况进行建模，并根据零件的装配工艺设定图纸，从而使装配人员可以更直观地理解零件的相互关系，从而可以利用图纸和3D模型，将各种零件的组装方法展示出来，从而为以后的组装打下坚实的基础。CAD技术可以有效构造出不同的配制工艺，减少操作员组装的困难，同时也可以对组装工艺有一个清晰的认识。

5.5 在基本机械形状中的绘制

在机械绘图阶段，设计者经常会用到多边形、椭圆形等图形，所以，在一些常见的图形上，必须要有规律地排列，这样一来，在制作机械图纸的时候，就会变得更加的方便和快捷，从而大大提升了制图的工作效率。

6 CAD与机械绘图相结合的实例

6.1 将组装图纸分解为零件图纸进行技术培训

在二维平面的训练中，着重于对零件进行拆绘技能的培训，绘制出已分离的零件的边缘轮廓，并依据原图上的各个视图及其投影关系，对被遮蔽的部位进行补绘，并进行工艺检验，并按照零件图的规定，选取相应的表示方式和规格。这对于刚学会拆解组装图纸的学生来说，是一个很大的挑战，他们不但要记住零件的结构和外形，而且要熟悉零件的位置图。

6.2 在二维平面上进行组装和拆卸的动力学仿真

根据3D软件中的组装和拆卸步骤，将这些零件的二维图形转换成三维动画，让学生掌握三维动画中的零件和组装之间的关系。学生在观看安全阀的立体视图时，脑中已经形成了一个立体的图像，可以捕捉到二维的图像，并将其转化为二维的图像。

7 融合教学中注意的问题

“机械制图”教学应及时关注新国标，明确绘图方法的简单化，注重绘图方法的准确性。在培养学生绘画实践能力的同时，注重实践性，在绘画几何方面，应适度选择适合的范围，不要过分追求理论体系的完整，从而失去其实用价值。

CAD课程教学强调要做好技术项目。认真执行机械绘图的原理，熟悉CAD技术的使用，按照国家标准制定的机械图纸规范，一定要注意图纸和参数。

8 结束语

随着信息技术的飞速发展，CAD技术已经被广泛地应用于各行各业，其应用的范围也在不断扩大。将CAD技术和机械制图紧密结合在一起，既可以使机械制图的品质得到最大化，又可以提高绘图的精度，从而更好地了解到机械零件的特性，从而为机械工程的顺利进行打下坚实的基础。