刍议CAD技术在化工机械设计中的应用

雷承志

（南通泰胜蓝岛海洋工程有限公司，江苏 南通 226259）

近年来，我国工业持续快速发展。在化工领域，化工企业使用大型机械设备，显著提高了化工产品的生产质量和效率。化工生产对设备性能、安全性、价格的要求都比较高，使用计算机辅助设计（Computer Aided Design，CAD）软件绘制化工机械设备，能够压缩设计成本、提高设计精准度。CAD软件设计出来的图纸便于携带、方便修改，在当前的机械绘图领域得到了广泛的应用。

1 CAD的概述

CAD是指利用计算机绘图软件辅助绘制机械图纸，帮助设计人员完成构图、修图等工作。在当前化工机械设备设计制造过程中，CAD的应用比较广泛，计算机可以帮助设计者绘制精益的零部件图，能够精确地计算图纸的尺寸，也可以针对设计人员的不同设计思想和方案进行数据存储，并绘制图形，同时还能够进行图纸的比较分析，设计出最佳的图纸。在计算机内部，存有各类图形数据信息，无论是数字信息、文字信息还是图形信息，都可以在计算机内部检索出来。设计师突破了传统的手工画图模式，在CAD软件上可以绘制草图，也可以绘制详细的工作图，CAD可以快速呈现图形，方便设计人员完成产品设计，并作出恰当的判断，及时修改图形。在CAD软件中，设计人员能够直接对图形实现放大、缩小、平移的操作，有效减轻了设计人员的工作量，同时缩短了绘制图形的时间，大幅度提高了图形绘制工作的质量。

2 CAD技术在化工机械中的应用

2.1 CAD在设计和开发中的应用

机械图纸大多是二维平面图，设计师只能设计出一个图层，而且设计工作比较烦琐。在当前的CAD软件中，可以通过三维一体化的功能将图形展现出来。当设计人员应用CAD进行化工机械设备设计时，可以实时演示，通过软件表达自己的设计思想，而且可构建并完善三维一体化模型，最终绘制成图，图纸的修改效率也得到了提高。在设计化工机械设备时，往往存在一些复杂的成型工装，而且用传统设计方法设计出来的图形会经历复杂的设计工序，在机械设备结构上还要进行大量的计算，需要使用十分复杂的图纸展现出来，这在无形中加大了机械制造产品的设计工作量，给设计师造成很大的负担和压力。如果采用三维一体化的设计，能够在CAD软件内部集合各类零部件的尺寸，清晰地展现设备的立体图形，再进行调整修改，在组成新的机械设备工程图纸后，就可以保证该工程图纸的设计质量大幅度提高[1]。

2.2 CAD在技术交流中的应用

在当前市场激烈竞争的经济环境下，制造公司要大力宣传机械产品，若买方不太懂精密的机械仪器设备，而且二维机械图纸比较抽象，识别困难，会使产品宣传效果下降。使用CAD制作，能够形成三维一体化的机械设备模型，清晰、直接地向买方展现仿真机械设备的实际效果。在化工机械零部件的设计过程中，精密的仪器设备对零部件尺寸的要求比较严格，但是在设计时，难免会出现一些设计错误。如果在进行机械工艺分析和生产制造时没能发现错误，就会造成制造公司的生产材料浪费。使用二维设计方法绘制的平面图，在检查零部件时，很难精确地找到二维图纸中存在的错误、修改设计的不足之处。由于CAD制作出来的三维模型都是在分析的基础上改进设计，现有的设计师可以针对设计问题更充分地沟通交流[2]。

2.3 零件实体建模和装配图的应用

应用三维CAD技术进行零部件的图纸绘制，显著提高了零部件绘制的效率。在设计装配图、零部件、文字图时，使用CAD软件能够获得更好的设计效果。设计师在具体操作时，会绘制化工设备的线框、表面实体的模型构件。在设计过程中，要设计不同样式的零部件，使用CAD技术能够将零部件图加入整体的设计模型中。此外，设计师还可以加入交叉、合并等各类运算。在改造一些复杂的零部件时，由于该零件拆分过程比较困难，需要使用三维实体模型，而在新的零部件、基本器件装备图和零部件设计完成之后，机械设备整体的模型构件也就完成了[3]。

3 CAD技术在化工机械设备设计中的应用优势

3.1 有利于提高设计工作的效率

使用三维CAD技术，会大幅度提高设计工作的效率。通过研究发现，相比于二维图形，使用三维CAD技术设计图纸的工作效率提升了近60%，不仅方便设计师对该模型进行优化完善，而且设计师可以结合自己的工作需求和思路，对该模型的某一部位进行灵活的改动，而不必改变机械设备其他部位的图纸。总体来讲，CAD软件的应用大幅度提高了设备设计的效率，而且该软件的技术性较强，降低了设计师的产品改造难度，也使设计师能够对该机械设备的产品进行精简化改造设计，获得全新的产品。

3.2 化工机械设备设计变量化及数据化

在设计化工机械设备时，最困难的就是掌握产品的数据变量，只有这样才能够提高产品的质量。前期使用CAD软件绘制图形；后期使用CAD软件进行局部改动，手工绘制图形。如果改动图纸，就要用新的图纸，而且会将过去的图纸废弃，导致设计人员的图纸绘制工作更加烦琐。只有经过繁杂的绘制过程和反复设计，才能得到一张比较完整的图纸，这对于设计人员提高设计工作的效率有很大的制约性。使用CAD软件能够大幅度改善烦琐的手工绘图的不良现状，直接在软件上调整图纸，设计师只需要输入相关的数据，CAD软件就能自动生成模型。通过局部的修整以整合产品，大幅度减少了设计师的工作量，也有效提高了绘制的工作效率，进一步提高了产品模型的精确度[4]。

3.3 使设计模型更加逼真

在设计化工机械设备时，都会存在机械图纸精准度差的问题，在设计之初，就要先构造模型，再绘制图纸，最后展示设计模型。绘制图纸时，有一定的误差。由于图纸的展示有一定的局限性，只能通过平面图的方式展现，给图形绘制人员造成了很大的困扰。CAD软件技术的应用使设计师能够快速在计算机设备上绘制出初步的设计模型，然后对其进行整改。从正视角、侧视角等多个角度展示模型，会使设计出来的模型更加逼真，而且有利于模型的立体结构观察，可全方位地观察模型的内部构造。

4 CAD技术在设计中的应用技巧

4.1 绘图技巧

在绘制化工机械设备图纸时，不同设计师的设计思路和具体内容都能够通过软件展示出来，在CAD软件中画图时，图层设置的质量会影响后期图纸的整体质量。在CAD图层的绘制过程中，要注意图层设计是否清晰明了和精确，有一些电子图纸打开后，有近百个图层，这些图层不能分别绘制，需放置在一张图纸上。设计师应该在一个图层上绘制，要分别绘图。有些图层过多，导致绘制的图像文件过大，占用了计算机较大的空间。过多的图层叠加在一起，不利于图纸在CAD软件上的展现。要按照一定的规律顺序，连续排列。在画图时，对可能会用到的基本图层，要有一些优化设计，一次性画出图形来，这样就可以通过组合方式满足多种需要，以便后期能够灵活地修改图纸。在修改图纸时，只需要修改某些图层，这些图层的数量要满足基本的需要，使图层更加清晰明了，能够达到事半功倍的效果。对于图像颜色的选择要更加慎重，不要轻易地选择真彩色或者配色中的颜色。

4.2 CAD制图比例方面的问题分析

在使用CAD软件画图时，要按照1∶1的比例，快速找到图纸中的错误，而且软件可以自动测算数据。如果发现了错误，就可以用规定的数据尺寸进行对比，使错误能够明显地展现出来，也方便调整图纸。一般情况下，在调整图纸前，在进行比例的缩小、放大时，这种功能就能够展现出来，会大幅度缩小换算时的比例，也减少了设计时间的浪费，提高了图像绘制的效率。如果没有预期尺寸的图纸，以PDF文件为例，在绘制新的图形之前，要按照国际相关规定标准，确定图形大小和界限。在绘制图形时，要始终保持1∶1的比例；在打印图纸时，图纸空间设置成比例，要按照图形全局线型的比例要求打印。在CAD软件中，默认的线宽为0.25 mm；缩小打印时，如果未能够清晰地打印出来，那就要将线宽下调[5]。

5 CAD系统在化工机械设计中的应用模式

在机械设备的设计工作中，图形绘制比较重要，但其工作量大、比较烦琐，使用CAD软件能够大幅度减少设计工程师的工作量，而且能够帮助设计人员对设备结构内部进行构思分析，可快速进行数据收集，以便能够清晰地绘制在图纸上，使用CAD软件绘图和修改图形比较方便。总之，使用CAD软件能够进一步缩短机械设备的研制开发周期，使工程师能够有工作时间研究设备的产品性能和产品整体结构，提高产品整体品质。在绘制CAD图形时，重点考虑将图像设置为二维图形还是三维图形。CAD平面绘图所占用的空间教学运行速度相比三维模型图稍快，然而在设计时，就会出现一些不够全面的现象，也会造成对设计产品的理解出现较大的偏差等问题。

6 结语

在化工企业，设备设计师要秉持严谨认真的态度，在CAD软件内细致地绘制图形，使用CAD软件定时更新图纸。CAD在当前的绘图中得到大范围应用，而且大幅度提高了机械设备质量、制造设计的效率，有效减少了设备的设计工作量，而且压缩了设计成本，提高了产品质量。化工制造业是我国重要的产业之一，通过引入CAD软件技术，大幅度提高化工机械设备设计的质量。使用CAD技术，能够在化工企业中提高产品精密度。在设计设备时，还要充分发挥CAD软件的技术优势，提高机械设备的现代化水平。为了实现机械设备的设计技术不断向前发展，需要充分发挥三维CAD技术在化工机械设备设计中的应用价值。