机械设计与模具设计中 CAD/CAE技术的应用

机械设计与模具设计中 CAD/CAE技术的应用

周晓娜

禧天龙科技发展有限公司 天津市 300450

摘要：现阶段，随着社会的发展，我国的机械工程建设的发展也有了改善。在过去的课堂中，教师普遍以口述的形式讲解制图方法，学生需要根据自己的想象，来完成机械制图学习任务。应用CAD技术制作机械图纸，有助于学生更加直观、全面地认知机械图纸。应用这项技术可以将原本复杂的图纸内容，变得更加形象、立体，这一变化使机械制图和解读图纸变得十分简单。学生在学习时，可以轻松地看到图纸的立体图像，使学生对机械配件的制作理解得更加深入、具体。由此可见，将CAD技术应用到实际机械制图教学中的优势显著。教师应该多进行CAD技术进行辅助教学，可以采用恰

关键词：机械设计；模具设计；CAD/CAE技术；应用

引言

CAD/CAE的软件功能强大，能够展示出产品的结构、色彩、外形等必要特点，具有强大的数据修复功能。设计人员在设计过程中可以随时修改产品存在的参数，快速修补模具缺陷，综合利用计算机的数据功能，形成自动化管理，能够满足多样化的市场需求。

1CAD技术的积极作用

CAD技术又名为计算机辅助设计，利用计算机硬件和软件系统来辅助工作人员对产品或工程设计。CAD技术的研发是结合人与机械的最有特点进行设计的一种全新设计理念，设计人员运用自己的设计经验以及判断能力来控制CAD技术完成整个设计工程，这种控制完全是设计人员和计算机进行操作来完成的，通过设计人员的设计以及计算机的整合处理，使设计人员和计算机互相取长补短，进而设计出完美的结果。CAM又名为计算机辅助制造，CAM技术利用计算机辅助从毛坯道产生制造过程直接参与，CAM技术有着刀具路径规划及文件等辅助整体工程设计。

1.1使教学内容更加丰富

在过去的机械制图教学中，学生对机械配件等的认知主要来自教师的口述和自我想象。这种教学方法面对简单的机械图纸还可以勉强理解，一旦遇到更为复杂的图纸，学生很难正确理解课堂内容。然而，将CAD技术应用到教学中，就可以解决这一问题。教师可以利用该技术将机械制造的各个制造部分均以立体图形的方式展现给学生，这种方式有助于学生直观了解其中的详细步骤。另外，由于该项技术自身的性质特征，教师在实际使用时非常方便，当学生有不理解内容时，教师也可以因材施教帮助学生掌握课堂内容。

1.2使机械制图教学管理更健全

经相关调查研究可知，很多机械制图课堂上因外在因素，学生无法近距离接触相关的制图工具，这就导致学生对相关工具、器械没有一个整体的概念，课堂教学也因此受到阻碍，不利于实际授课。如今，CAD技术的加入可以改善硬件条件不达标这一现状。具体表现为：教师可以将该项技术合理地加入实际机械制图课堂当中。教师将CAD技术与先进的教学设备一起应用到教学中，有助于学生直观地认知课程内容。在课堂中，教师应该多使用多媒体进行辅助教学，学生在CAD技术图像下可以快速掌握课程要点。这种教学手段可以使学生实际体会到CAD技术带来的便利，在一定程度上，使机械制图教学的教学管理结构更加健全，有利于其长久发展。

2机械设计与模具设计中CAD/CAE技术的应用

2.1CAD/CAE在机械设计中的广泛应用

在机械设计中，CAD的技术主要体现在基础软件的装配上，它能够充分体现零件的尺寸、相对关系，CAE表现出零件的刚度，强度等重要参数，有效解决计算量大、效率低、设计修改复杂等一系列问题。CAD/CAE技术可以对前期的图形进行有效处理，对热传导性、刚性、塑性等复杂进行求解计算，更好展现材料的具体参数，完成工业生产的各项要求。同时在机械设计在采用CAD技术，能够展现不同部件之间层次关系，使决策人员更加直观的感受到模具软件拆除组装的过程，实现对内部系统的控制，快速提高了设计的准确度。设计人员可以断装配过程，持续优化各种组合，选出最优的设计方案，提高工作效率。例如，CAD/CAE机械设计图纸的审核至关重要，直接影响着机械设计的整体水平，技术人员可以利用CAD/CAE，加强对图纸的审核，保证数据能够全面细致合理，一旦遇到疑难问题时要及时请教资深的人员，利用CAD/CAE计算机控制系统自查自纠。并和专业的工程师进行联合审查，在保证质量的情况下，进行下一步的模具制造铺设工作。引入大数据计算，不断优化线路，完成模具制造中的节能设计，有效降低能源损耗，综合利用CAD/CAE进行模拟计算，去除和优化非重点的环节，最大程度上提高企业的经济效益。

2.2零件加成轨迹的形成

在零件模型生成之后，设定数控加工刀具的数据将为整个零件加成轨迹形成的起点。然后依据零件在加工过程中现有的数控机床系统，进行机床后设置，并且还需要对数控加工刀具的各参数进行确定，最后根据零件的形状以及所需要的加工工艺选择合适的零件加工方法，从而形成一个完整的零件加工轨迹。在零件加成轨迹形成的过程中利用Mastercam软件可以为零件加工轨迹的形成提供粗加工和精加工等多种零件加工方法。粗加工的工艺可以将零件毛坯上多余的材料去除，而剩下的材料就可以通过精加工生产零件。在零件加成轨迹形成的过程中采用Mastercam系列CAD/CAM软件，不仅可以有效的延长数控加工刀具的使用时间，而且还可以有效地提高零件加工的质量。

2.3CAD/CAM技术在机械设计和加工设计应用环境下的分析

CAD/CAM技术目前在机械设计和加工方面处于软件完善，技术成熟的环节，在机械的设计和加工应用环境下的分析和应用是十分关键的，关系到彻底落实在机械生产的应用。目前，我国机械设计和加工中所应用到的CAD/CAM技术相对复杂，有着种类多的特点，适用范围相对较大，CAD/CAM技术在机械的设计加工中主要通过二维绘图来替代传统的手工绘图工作，在我国传统的机械生产中，传统的手工绘图是最影响机械生产效率和效果的原因之一，首先传统的手工绘图是多个技术人员通过沟通和交流进行整体设计的，必然伴随着多个修改环节和绘图环节，大大的延缓了设计的时间和效率；参数化的设计也是CAD/CAM技术的主要功能之一，图形程度库的自动调节尺寸参数是该功能的具体特点，有效的加强了设计方案的质量和效果；三维仿真和立体空间造型是这些技术重要功能，采用了实体造来对小型零件进行设计和加工，在精细方面有着质量的保证。

结语

综上所述，在机械加工和设计中应用CAD/CAM技术益处良多，当前在机械生产工厂和企业中最关键的任务就是尽快落实CAD/CAM技术，完善CAD/CAM技术在流水线和加工线的应用，招聘足够的人才保证企业和工厂的正常运转，以CAD/CAM技术促进企业自身的发展，并提高企业在市场中的竞争力。CAD/CAE技术有着自己核心的优势，设计人员在进行机械设计与模具开发时，应该将产品结构、形状等具体参数直接录入到软件中，实现复杂问题简单化、流程化，加强CAD/CAE技术在材料领域之间的应用，实现智能化、数据化管理，持续优化产品的外观设计与内在性能，使模具和机械满足更复杂的生产条件，促进我国工业持续发展。

参考文献

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