三维CAD技术在机械制图中的应用

摘 要：CAD技術是当前机械制图绘测中被广泛应用的工具，通过当前不断发展的计算机技术辅助设计绘图能够达到绘图的高效性和便捷性。在当前的工业生产阶段中，CAD技术已被广泛应用到各种各样的机械制图中去，当前各大高校和培训机构也提出了相应的培训课程，对该技术进行全面的人才培训和技术提高。提高对CAD技术的应用能力能够帮助设计工作人员降低工作强度，实现机械制图二维设计向三维设计的转变。

关键词：CAD技术；机械制图；应用分析

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.08.135

0 前言

CAD技术产生之前，机械制图主要是通过设计人员的手工绘制方式来开展的绘图过程，非常复杂和繁复。以二维形式对机械实物的三维立体关系进行表现，在一定程度上提高了手工绘图的难度。随着CAD技术的产生和发展，机械设计绘图工作有了一定程度的简化，根据当前的计算机技术和数据资源提升了设计人员的工作效率。与传统的手工绘制相比，CAD技术性价比较高，进行机械绘图有更高的准确性，满足相关行业机械设计的要求和国家相关标准。

1 CAD与机械制图之间的关系

很多人对于机械制图和CAD技术有着一定的认识误区，认为没有必要必须要用CAD技术，对一个物理图像进行识别，直接进行机械制图就可以。随着社会和经济的发展，机械制图是工业企业进行工作生产的重要条件，人们已经将工作重点逐步扩展到图像原理和工作方法的研究上面，人们通过对投影知识进行正确的利用，再结合机械图样，对CAD技术中所体现的机械理论和技巧进行了解和学习，能够发挥人们脑中的空间想象力。在运用CAD技术进行机械设计过程中，人们要通过多种多样的设计指令完成机械图样的绘制过程，在传统的机械制图过程中，通常需要设计人员利用大量的时间进行手绘，由于资料不完整，方法不合理，因此在设计过程中需要不断进行修改。在传统的机械制图绘制过程中，需要借铅笔、直尺等各种辅助性的文具，不断修改的过程会使得设计图纸被频繁使用，因此后期绘制图像和纸的质量会逐渐降低。而CAD技术的应用能够避免此类问题的产生，通过当前的计算机和显示器进行机械制图，可以更加三维立体地为人们呈现出设计效果，用键盘和鼠标替代传统的铅笔等工具，可以使机械制图质量更加清晰易懂。CAD技术还有另外一个特点，就是可以使设计者之间互相交流制图经验和手法，完成一些传统手工制图中不能完成的图样绘制，使得设计效果更加三维立体，应用价值和实用价值效果更高。

2 CAD技术在机械制图中的优点

2.1 精准度高

在当前各行各业的生产和建设过程中，由于模具配件和建筑设计等都已经非常精确，因此传统的手工绘图已经无法满足当前的社会生产需求。CAD技术使设计制图更加精密准确，在机械制图设计中，设计精度一般都要精确到毫米，如果在设计时无法完成进度预算，那么在施工时进度将会更低。尤其是一些特殊的大规模复杂机械设计，一旦离开当前的CAD技术，会极大地造成设计及施工中的难度，设计速度与效果都无法得到保证。

2.2 设计方便

CAD制图技术运用到当前不断发展的计算机网络技术，将计算机作为设计和绘图的主体，绘图板是当前的计算机屏幕，因此机械制图彻底告别了传统的图板直尺和铅笔，不仅为工作人员的设计工作提供了便利，而且也节省了一定的资源。在传统的绘图中，一旦出现错误，将会进行大规模的返工修改，严重情况下还要从头再来。而当前的CAD技术控制图形视图更加方便，如果发现错误，可以及时进行修改，极大地节约了时间成本。

2.3 功能强大

运用当前的CAD制图技术可以将一些常用的图形部件，比如螺母、螺钉、垫圈、轴承等符合国家标准的部件建立起一个完整的图形库，技术人员进行机械设计时，可以根据自己的需要直接对已保存的零件图形进行编辑利用，也可以将制作的图形打印出来或者储存到硬盘上，这些都是传统手工制图无法达到的。

2.4 三维演示

随着当前各行各业对于机械制图的要求越来越高，CAD技术可以改变传统以手工绘图无法达到的视觉展示效果，通过三维设计可以更好的展示零件的颜色、质地、体积、重心等等，使客户和那些不懂机械设计的局外人可以清晰明了地了解机械设计的原理和风格，有助于工作的沟通和交流。

3 CAD技术在机械制图应用中的优势分析

3.1 提高工作进度

真实的机械制图过程需要涉及到很多的领域、应用到很多的知识，在传统的机械制图手工绘制过程中，一般会允许数据和比例存在一定程度的误差，但是这种情况在普通的机械制图和应用中不会造成太大的影响，一旦涉及某些精准度要求度高的行业领域，手工绘图便会存在一定的职业性和束缚性。而CAD制图技术的产生就在很大程度上提高了绘图工作的高效性和精准性，使设计的物理结构和精准度达到最小的误差，便于后期施工者开展施工工作，降低后期的施工难度。CAD技术还在计算方面有着明显的优势，与传统的手工绘图方便，计算更为高效便捷，误差较小。

3.2 便于保管和储存制图

在传统的机械制图过程中，由于是通过一定的工具进行，纸质版制图不易后期进行保管和储存。而CAD制图技术是在计算机上完成图纸的设计及加工，在资料的保存、传送和交流方面有更为快捷的渠道。在完成图纸设计工作之后，大量的数据和资料可以保存在电脑上，还可以进一步刻制为光盘，以便于进行保管。以计算机为主的图纸设计和保管方式可以在一定程度上节约纸张资源，避免纸张磨损和资料丢失等现象。CAD制图技术也在一定程度上优化了材料部门的工作形式，只有一台计算机便可以完成全部的材料管理流程，在材料的管理和查找上可以节约更多的时间，提高办公效率。

3.3 重复使用制图资源

传统的机械制图手工绘制在一个工期结束之后，保存下来的纸张不能够进行重复的绘制和利用。但是CAD绘图软件中的机械制图，可以帮助设计者针对不同类型的机械制图进行相应数据库的建立，机械制图设计者在日后的工作过程中，如果遇到相似的设计或者机械制图，可以在数据库中进行相应技巧和图形的选择，通过参考绘图和修改数据，可以极大地提高设计和制图的工作效率。这也是机械制图设计者的宝贵财富，长期的积累可以帮助设计工作者提高自己的设计经验。

4 CAD技术在机械制图中的应用分析

4.1 在几何画法中的应用

在实际的机械制图工作过程中，由于要在画面中呈现出越来越多

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的元素，因此在进行页面布局的时候，一定要利用相应的光学效果处理相应的点线面分布。CAD软件技术可以通过输入这些点位的坐标，创建出不同的视口，可以更加快捷高速地形成空间形式的点线面，直接反映出机械的相对空间位置，实现出立体的投影效果。同时在CAD软件机械制图过程中，可以通过实体功能来进行机械制图三维立体的机械模型创建，利用着色面与着色线，选取三维模型中的面或者线，对其对应位置的投影特征和特点进行分析。

4.2 在组合体视图中的应用

机械制图中组合体一般由几个不同的几何体组合而成，在当前的CAD软件应用设计过程中，我们可以通过三维创建模型这一功能对需要设计的组合体进行整体造型的设计，最终确定造型平面，在此基础上可以构建出相应的几何结构，根据自身设计的需要对几何体进行立体旋转，直到确定所需要的正确方向，再将各基本几何体移动到相应的位置，完成三维模型的构建。基于这种设计方法，即便涉及工作结构最为复杂、数量再多，设计人員也能够在短时间之内迅速完成，极大地提高了自身的工作效率。

4.3 在剖视图中的应用

作为机械制图中的重要组成部分，剖视图是一种非常主要的表达手法，在机械制图过程中，有许多细节的处理和设计需要利用剖视图将遐想空间里的图形进行展示，也可以帮助设计人员设计曲线以及投影等较为复杂的形体形式。对于剖视图中难以具体想象的线条交叉和重合，可以通过CAD软件在计算机上形成立体的几何模型结构，直接对设计的平面进行剖解展示，并且可以进一步具体观察机械内部的结构和形状，借助三维视图的方式多角度、多方位进行比较和观察，能够提供更为完备的数据作为研究基础。

4.4 在装配图中的应用

机械制图不仅仅是对机械结构和部件进行绘制，还可能涉及到不同机械部件的组合装配，从而能够形成较为完整的结构图案。利用当前的CAD软件技术，可以对机械部件的装配过程进行模拟，在装配体的基础之上形成三维的图纸，帮助设计者和使用人员全面地了解各装配部件之间的结构和关系，了解机械装配之间的动力传输途径，分析不同机械结构和配件之间所产生的物理关系。

5 结束语

随着社会和时代的发展，各行各业对于机械制图都有着越来越严格的要求，为了缩短产品开发和设计周期，当前CAD技术也要不断进行创新和发展，实现机械制图的自动化，提高工作人员的工作效率。软件使用者要不断加深自身的知识，加强对当代设计技术的有效利用，促进机械制图工作水平的提高。

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作者简介：高会鲜（1983-），女，天津人，硕士，讲师，研究方向：工程机械及智能化技术。