CAD技术在机械制图中的应用研究.pdf

241中 国 设 备 工 程C h i n a P l a n tE n g i n e e r i n g中国设备工程 2023.09（上）我国制造业正在快速发展壮大中，正在向制造强国快速发展，数字化的绘图作业已是机械制图的主流方式，机械制图领域，CAD是重要的设计辅助工具与绘图工具，CAD 功能多样，应用该技术对于机械产品的设计与绘图工作具有多元的价值，但如何用好 CAD 技术，提升机械制图的效率及精度，尚有待进行多元研究。1 CAD 技术在机械制图中的应用方式1.1 三维视图二维绘图基于点线展示机械产品的各个面及具体尺寸，但没有立体化的直观效果。机械绘图需要从各个平面进行绘制，加工时需要综合审查各个平面、剖面，较为麻烦、易出错。而且一些机械产品外部、内部结构复杂，因此传统制图方式会导致绘图工作量极大。而基于CAD 和相关辅助软件，即可在精准画出正面机械尺寸图像的基础上，生成侧面图、剖面图甚至三维图像。基于视图角度角度，在 CAD 软件中构建了坐标，并基于此绘制了机械产品的基本图形后，通过改变角度，即可以改变视图角度，如选择俯视、侧视或轴测视口观察机械产品的结构和具体尺寸参数。如果有更高的机械制图需求，CAD 技术在机械制图中的应用研究陈晓艳（江苏省通州中等专业学校，江苏 南通 226300）摘要：本文在分析 CAD 在机械制图中的常见应用方式的基础上，以波纹管这一机械产品中常见的零部件的设计与制图为例，研究如何应用 CAD 技术进行制图，包括二维图像、模型的绘制及二次开发自动绘图程序等，希望能为相关工作提供有价值的参考。关键词：CAD；机械制图；应用研究中图分类号：TH126;TP391.72 文献标识码：A 文章编号：1671-0711（2023）09（上）-0241-04制图员可选择实体功能基于 CAD 或相关建模软件建立三维模型。三维模型能够基于类似平面绘图的方法进行相应参数的修改，直至产品结构及相关尺寸符合设计需求。而通过三维模型，用户能更直观地观察设计出来的机械产品，而生产技术人员能基于其进行具体的生产工作。1.2 组合体视图机械制图的一大难点就是组合体视图，也是支持产品生产的重要资料。需要基于二维图像基础，绘制组合体视图图纸，对设计者、绘图者的空间能力是一大考验。绘图时，需要在掌握机械产品投影性质的基础上，通过系统分析每张二位图纸各部位的关系，完全了解机械产品的形状及零部件构成。通过分解几何体等方式，将复杂的机械产品组合体拆分为多个几何体，然后利用 CAD软件建模功能根据设计要求、绘图要求将多个几何单体进行组合：构建空间坐标系，然后固定一个单体的一个位置作为基准不动，基于坐标轴平移、旋转其他模块，最终达到与二维图纸相一致的位置，连接各个单体。基于该思路绘制组合图具有操作简洁、直观、高效等特点，可以减少复杂组合体给绘图者带来的干扰。行数据的监测力度，当污染物质量浓度接近 20gm-3时，适时更换活性炭，减少活性炭床超负荷运行带来的质量下降风险。同时，加强对活性炭床的监控，动态检测其温度状态，超过 200 时按照要求发出告警，避免产生快速劣化、着火等问题。（3）增设连锁缓冲装置。可以在活性炭床、吸收塔之间，增加一个连锁装置，当床层温度超过临界值时，可以暂时关闭吸附罐阀门，将高温油气转存进缓冲罐内部，防止温度过高引发危险。在贫油系统之前，还可以设置一个换热器，采用间接降温的方式对贫油进行预处理，以提高吸收速率和质量，降低二次吸附的气相负荷，保障活性炭长效、稳定运行。（4）改进活性炭材料。为减少活性炭劣化带来的频繁更换风险和处理效能下降风险，实践中还可以从活性炭材料改进优化角度入手，尝试引进综合性能更加优良的疏水性硅胶吸附材料 AGS。这种材料适用，介孔吸附结构，整体的脱附性能更佳，若与传统活性炭混合应用，吸附量及回收率均会有所上升，可以结合实际需求进行引入应用，以确保油气储运环节回收效率的提升。4 结语综上所述，油气回收技术具有鲜明的科学性、环保性特征，应用于油气储运环节能够显著降低污染风险，保障人员安全和大气洁净，实践过程中，务必要给予充分重视，综合把握吸收法、吸附法、膜分离法等的优劣、异同，结合实际需求选择适宜的技术手段，对应完善基础设施和装置，尝试引进新材料和仪器，为油气回收效率的提升、优化奠定坚实基础。参考文献：1 刘昊阳.油气储运中油气回收技术的应用 J.化工设计通讯,2021,47(10):13-14+19.2 郑斌,王胜功,杨春.油气储运中油气回收技术的应用与优化 J.石化技术,2021,28(07):65-66.3 储旭.油气储运中油气回收技术的应用与发展 J.石化技术,2021,28(01):169-170.4 张虎虎.油气储运中油气回收技术的具体应用 J.中国石油和化工标准与质量,2020,40(08):236-237.设备9上.indd 2412023/8/30 14:32:48242研究与探索Research and Exploration 工程技术与创新中国设备工程 2023.09（上）1.3 机械剖视图机械产品内部往往存在螺栓孔、槽坑等结构，要想清晰、精准地表达机械产品内部结构，需要绘制相关位置的剖面图。而绘制剖视图时，需要基于产品的假想剖切面进行绘制，因此需要绘图者严谨地考虑剖切面的具体情况及尺寸参数。但由于结构复杂，实际绘制时容易出现虚实线绘制错误等问题，因此十分考验绘图员的技术能力。在使用 CAD 软件制作剖面图时，可以借助模型十分简洁、准确的绘图，首先，根据构件设计要求选择合适的三维模型，然后基于软件的剖切功能，选择具体的剖切位置然后即可形成剖切面，准确地展现该剖切位置的结构和各种尺寸。进行剖切时，根据实际制图，加工需要选择多个角度进行剖切绘图。1.4 机械装配图机械制图需要设计员、绘图员熟知相关机械产品的装配原理及具体零部件的连接、组合方式，二维图纸更侧重于展现机械结构的逻辑性，而基于 CAD 建模能帮助设计者、加工人员更感性、直观地了解机械产品的结构及装配方式。在完成各零部件及整体建模后，根据设计要求考虑实际装配环境将多个三维模型装配起来，相关人员即可从任意角度快速、直观的观察各零部件的结构及相关零部件的连接方式、特点，这有利于设计者分析零部件的受力情况，有利于加工人员掌握具体的装配方式。2 CAD 在机械制图中的实际应用分析2.1 平面图绘制本节以金属波纹管设计及平面图绘制为例，探究CAD 技术在机械制图中的应用。其作为减震元件、补偿元件，应用于医疗、机械工业、交通运输等多个领域，是许多机械产品中的重要零部件，S 型金属波纹管，相比 V 型、U 型波纹管结构更复杂，且单个圆柱形薄壁壳体存在不对称，本节以中间有 3 道波纹的 S 型金属波纹管为例，研究其 CAD 平面图的绘制。如图 1，为根据设计规则绘出的该类波纹管的基本结构，可以看出，S 型金属波纹管由多个直径相同的圆弧与直线构成，由于 S型金属波纹管是通过累加单个圆柱体的弹性薄壁壳体并旋转其壳体而得到的，因此，在绘制其剖面图时，可根据其左半边或右半边的情况绘制出对向的波纹管剖面图；绘制金属波纹管圆柱壳体，需确定其初始圆的半径及圆的相互位置、内径、外径、波距、壁厚及长直线距离、短直线距离，基于这些参数准确绘制出 S 型金属波纹管的各类平面图；基于 S 型金属波纹管轴对称旋转的加工特性，绘制其焊接加工图时，需要确立一个具体的中心轴、轴心及直径；设计圆柱形薄壁时，应注意壳体上板与下板虽然形状一样，但方向相反，因此绘图时可先绘制上板形状，然后复制通过中心对称的命令形成了壳体下板图形；在水平方向绘制出圆柱形薄壁壳体后，基于初始圆中心作，以其为中心轴向上旋转一半波距长度，下板壳体同样向下旋转一般波距长度。如图中圆 C1、C5具有相同半径，处于同一水平面，两圆圆心间距为 L2，L1、L2、L3 长度相同，L1 的长度是圆 C2、C4 的圆心距，L1 通过 C2 与 C1 的切点及 C4 与 C5 的切点，绘图时直接先连接这两点得到一条直线，即为 L1，而 L2、L3 分别是通过向上和向下平移圆 C1 的 1/3 半径长度而得到的；直线 L2、L3 是为了确定上板薄壁壳体的波纹。由于金属波纹管对弹性系数、惯性力等力学参数要求很高，因此确定中间波纹的圆非常重要，首先需要根据相关力学计算确定中间波纹，绘出 L1 与圆 C3 相切点，将其三分得到两个三分点，相切点与直线 L3 中点处在同一垂直线上，圆 C2 与圆 C4 半径相同，且圆心处在同一水平线上。圆 C1、C5 半径应小于 L1 长度的 1/6，这是为了保证圆 C2、圆 C4 能够顺利画出。运用剪切命令切除几个圆相交的多余部分，使整体变为由多条圆弧构成的图形；为了避免实际焊接加工中金属波纹管应无法承受过大压力，导致上下板出现相互干涉等问题，因此，设计时应保证上板壳体与下板壳体前端存在合适的距离，前端与下板的距离即长直线距离，而与上板的距离则为短直线距离。同时，应保证焊接型波纹管前端焊接直径大于其壁厚尺寸的 3 倍。图 1 金属波纹管基本结构图2.2 绘制几何模型在CAD中输入波纹管相关参数绘制出其二维平面图，将其存储为.cad 格式并运用 Pro/E 三维造型软件，在导入平面图后，画出与波纹管内径相同距离的中心轴，基于旋转命令建立整个波纹管三维模型。然后，绘制波纹管有限元模型，可在 Pro/E 中预先绘制出三维图形的基础上，将文件导入 ANSYSWorkbench 软件进行有限元分析与模型绘制；基于波纹管轴对称的结构，绘制有限元模型时，单元选择可考虑轴对称单元、旋转单元等结构，从而更好地反映波纹管各种特性。绘制有限元模型，对波纹管应力分析是必不可少的，若在其竖直方向受力变形后结构依然保持轴对称，则可选择轴对称单元，若波纹管受力变形成非线性特征，且在受力后因塑性变形导致无法回到初始形状，则应选择壳单元。划分单元应沿波纹管圆周方向等分，如沿轴向方向根据波纹管波峰设备9上.indd 2422023/8/30 14:32:48243中 国 设 备 工 程C h i n a P l a n tE n g i n e e r i n g中国设备工程 2023.09（上）半径、波谷半径等数据进行划分。确定单元后，根据材料疲劳强度、屈服强度、焊接性能等特性确定材料；然后确定接触调节，使用 CAD 模型导入 Workbench 接触文件时，其会自动检测文件并提供几种常用接触设定，如绑定、不分离、光滑无摩擦、粗糙、摩擦等类型。最后基于初始设计的波纹管内径、外径、厚度、波距等数值进行变形与应力的计算与分析，尝试改变某些数值以分析相关参数对金属波纹管应力和变形情况的影响，最终根据设计要求确定各项参数。3 CAD 在机械制图中的二次开发应用CAD作为绘图系统被机械制造、建筑等领域广泛应用，但 CAD 并不能完全满足机械制造制图相关的所有需求。而基于 CAD 开放式的结构，用户能够根据自身需求改进或扩展功能的改进，即通过二次开发来满足绘图相关需求。以金属波纹管为例，基于金属波纹管的诸多特点，要想提升使用 CAD 设计金属波纹管及绘图的效率，就需要基于 CAD 内嵌的 AutoLISP 编程语言来进行二次开发。直接用 AutoCAD 绘制金属波纹管设计图时，需要进行反复工作以确定其二维、三维图形及具体尺寸，绘图效率一般。而基于 AutoLISP，基于金属波纹管的设计标准与其自身特点，通过二次开发，能提升其绘图效率与精确度。首先，需要根据波纹管设计规则，编写主程序、多个子程序；然后，在 CAD 种载入写好的程序，即可在CAD 绘图环境种启动开发的程序命令，更高效绘制金属波纹管的各类图纸。一般而言，由于二次开发可针对具体的机械产品进行设计，因此二次开发得到的程序对相应的产品具有极强针对性，设计者绘图时打开相关程序后只需输入该类产品相关参数，即可快速获得完整的图形，无须绘图者繁复地通过各种命令来绘图。二次开发的一般步骤为：（1）编写程序，在 CAD 中工具栏打开 VisualLISP编辑器，在该编辑器中编辑 AutoLISP 程序的文本，或将预先写好的程序文本直接拷贝在该编辑的新文件中，ISP编辑器能够自动将文本代码按一定格式进行规范化，完成并保存该文件后即可进行程序调试和进一步开发。在编写程序时，用户也可基于自己的习惯，基于编写规则自由编写文本，使程序更符合自己的绘图习惯。LISP编辑器系统内部还具有自动识别用户输入的功能，能够判断所输入的内部函数、数字、字符或其他元素是否符合编写规范，对程序语法、程序结构、函数调用进行自动检查。（2）程序调试，AutoLISP 编辑器的内部自带一个功能强大的程序调试工具，在设置断点后逐步执行程序，若程序在某断点条件下中断，能够快速锁定程序故障范围，进而快速具体错误点。设置断点时，需要将光变置于断点的具体内容中的任意一点，在添加、设置需要的切换断点后，方能逐步开展整体的调试工作。变量跟踪也是程序调试的重要方法，能实时监测程序内变量的变化值，从而确认应用的函数值是否正确，是否准确传递，以找出程序中存在的问题。常用的调试工具有“符号服务”“跟踪堆栈”“监视跟踪”等窗口，AutoLISP 允许同时进行多项不同的检查，因此调式效率较高。（3）程序开发，基于AutoLISP丰富的数据，如整型、字符串、表、函数、CAD 选择集、CAD 图元名、外部函数等类型，利用其诸多的数据及函数用法，基于金属波纹管设计规则设计程序模型及程序运行流程图，如图2，为波纹管自动绘图程序的基本流程，可见，只需要预先确定初始圆半径、内外径、波距、波厚等基本参数，即可快速完成波纹管二维、三维图形的绘制，也可用来检测预设数值是否符合要求。LISP 程序模块开发完成后，需要进行反复调试与修改，才能保证整个流程及所用的工具符合金属波纹管自动绘图需求。（4）对话框开发，为方便用户操作，具体应包括控件初始值设置、处理各项操作、激活与卸载对话框等功能。（5）尺寸标注，编写基于金属波纹管图形进行自动标注尺寸的流程及相关命令，保存文本并加载到 CAD 中。（6）三维立体图，基于波纹管二维绘图程序，运用复制叠加、轴对称等函数，编写三维绘图程序，保存文本并加载到 CAD 中。图 2 波纹管绘图程序基本流程图4 结语综上所述，CAD 技术在机械制图中具有多元的应用方式，对与机械产品的设计、加工及装配等工作十分重要，为了发挥 CAD 技术的价值，不仅需要利用其进行二维平面图、三维模型的绘制，还需要通过二次开发来提设备9上.indd 2432023/8/30 14:32:48244研究与探索Research and Exploration 工程技术与创新中国设备工程 2023.09（上）在“互联网+”背景下，现代化电子信息技术的应用范围日益扩大。从智能手机、智能家居到智慧城市、智能交通，从电子商务、在线支付到大规模在线教育、远程医疗，电子信息技术正深刻地渗透到我们的生活的方方面面。它不仅提供了便利和效率，还孕育出了新的商业模式和创新应用，催生出了一批新兴产业和就业机会。然而，电子信息技术的发展也带来了一系列的挑战和问题。在推动技术创新和应用的同时，我们需要坚持科技与人文相结合，推动可持续发展的目标。1 电子信息技术的发展现状1.1 产业结构单一在电子设备制造领域，少数大型企业掌握着制造技术和市场渠道，形成了市场上的垄断局面。这些企业在产品设计、研发和生产方面拥有强大的资源和技术优势，往往能够以较低的成本和较高的品质占据市场份额。这种单一的产业结构导致了行业内的竞争不充分，小型企业很难在市场上立足和发展。同时，这种垄断局面也限制了创新的动力，大型企业在利润最大化的同时，可能对新技术和新产品的引入持保守态度，导致整个行业的创新步伐放缓。例如，在通信技术领域，少数几家大型电信运营商控制着市场的主导地位，形成了行业的垄断局面。这些运营商在网络基础设施建设、业务运营和用户服务方面具有较高的话语权和市场份额。他们往往能够通过规模效应和网络覆盖的优势来压制竞争对手，限制了市场上其他企业的发展空间。这种单一的产业结构限制了用户的选择权和市场的多样化，也影响了新技术和创新应用的推广。“互联网+”背景下现代化电子信息技术的发展及应用韩卫宏（武汉市仪表电子学校，湖北 武汉 430205）摘要：在“互联网+”背景下，现代化电子信息技术的发展和应用正以前所未有的速度和广度改变着我们的生活和社会。随着科技的进步和互联网的普及，电子信息技术正成为推动社会进步和经济发展的重要引擎。它不仅改变了人们的生产生活方式，也深刻影响着各行各业的运行模式和发展方向。因此，我们必须认识到现代化电子信息技术的发展与应用不仅是一种机遇，更是一项重大责任。关键词：“互联网+”背景；现代化电子信息技术；发展及应用中图分类号：TN0 文献标识码：A 文章编号：1671-0711（2023）09（上）-0244-031.2 缺乏专业性人才在学校的电子信息技术教育中，存在教育内容滞后的问题。由于技术的快速更新和发展，学校教育往往无法及时跟上最新的技术趋势和应用需求。学生在校期间接触到的知识和技能可能已经过时，无法满足未来工作的需求。此外，一些学校在电子信息技术教育中过于注重理论知识的传授，而缺乏实际操作和应用的培养，导致学生在毕业后面临实际工作时存在一定的不适应性。随着电子信息技术的广泛应用，企业对专业人才的需求不断增加。然而，由于专业性人才的培养需要时间和资源的投入，目前供给方面存在一定的短板。一些企业面临着招聘困难、人才流失等问题，影响了企业的正常运作和发展。同时，由于电子信息技术的高技术含量和快速更新的特点，需要具备较强学习能力和适应能力的人才，这也对人才的培养提出了更高的要求。1.3 环境资源缺乏在技术创新方面，电子信息技术的发展需要大量的研发投入和研究设施支持。例如，在新材料研发、半导体技术、人工智能等领域，需要进行复杂的实验和测试。然而，由于实验室设施的限制和设备的高成本，一些中小型企业和研究机构可能无法进行深入的技术研究和创新。这限制了他们在技术领域的突破和竞争力的提升。知识产权的保护可以鼓励企业和个人进行创新，保护他们的研究成果和商业利益。然而，当前存在知识产权保护意识不强和侵权行为频发的问题。一些企业在面临技术窃取和侵权行为时缺乏有效的保护手段，这对技术创新和企业发展造成了威胁。升机械制图的效率及精度。参考文献：1 余微芬.机械 CAD 与机械制图相结合在机械制造中的应用分析 J.内燃机与配件,2021(13):226-227.2刘蕊.机械CAD与机械制图相结合在机械制造中的应用探究J.中国设备工程,2021(19):199-200.3 李宝鹿.AutoCAD 技术在机械制图中的实际应用研究 J.内燃机与配件,2018(2):154-1564 于国英,怀玉兰,武秋後等.机械 CAD 与机械制图相结合在机械制造中的应用 J.湖北农机化,2020(13):73-745 长喜荣机械 CAD 与机械制图的有机结合 J.科学技术创新,2018(7):55-56设备9上.indd 2442023/8/30 14:32:48