SCI论文（www.lunwensci.com）:
摘要：随着当今社会经济与科学技术的协同发展，机械金属零件的生产与应用需求都实现了不断增加，而在机械零件的设计过程中，各种先进技术措施也开始得到广泛应用。其中，CAD软件就是现代化机械金属零件设计中最为典型的一种技术软件。通过该软件的应用，可让机械金属零件的设计更加简单、直观、便捷，进而为后续的生产加工提供良好的参考与保障。为了让CAD软件在机械金属零件设计中得以良好应用，本文特对其应用进行了分析，包括CAD技术概述、CAD技术在机械金属零件设计中的主要应用措施以及具体应用实例。经分析发现，在对机械金属零件进行设计时，CAD软件可在其结构尺寸调整、计算、绘图、毛坯图绘制等的各个环节中发挥出良好的应用优势，以此来实现零件设计效率和质量的显著提升。希望通过本次的研究与分析，可以为CAD技术的应用和机械金属零件设计及其制造质量的提升提供相应参考。
关键词：CAD软件；CAD技术；机械金属零件；零件设计；应用实例
在对机械金属零件进行设计的过程中，CAD软件是最为主要的一款设计软件。具体设计中，很多机械金属零件都需要进行成型设计，而每一次设计都需要按照具体项目来进行结构尺寸的调整与计算，同时也需要进行图纸的绘制、送审、坯件订货图绘制、加工图下发、工艺卡编制、检验单打印以及完工图汇编等的各项工作。在这样的情况下，如果在已有传统文件上进行修改，不仅需要耗费大量的时间和精力，且图纸中的全部数据都需要重新更改与校核，且由于笔误和疏漏等情况的存在，使得整体设计数据的准确性很难得到良好保障。而通过CAD软件的合理应用，便可让机械金属零件中的各项结构尺寸调整与计算的变更更加便捷，以此来实现设计时间与精力的显著节约，同时也可以有效防止人为因素所导致的设计偏差。基于此，在对机械金属零件进行设计过程中，相关单位与设计人员一定要加强对该软件的应用研究，以此来充分发挥出其优势。
1 CAD技术概述
CAD的全称是AutoCAD，它是由Autodesk公司所研发的一款现代化设计软件。在该软件中，可以将.NET API、Object ARX、VBA以及VisualLISP等二次开发工具提供给用户。其中，VisualLISP是一种面向对象形式的功能编程语言，这种编程语言具有较低的学习成本，但是却缺乏直观性。Object ARX的基础是C++这一编程语言，且其代码将会和AutoCAD运行在同一个内存地质上，通过这样的方式，不仅可实现系统资源的有效节约，还可以显著提升系统的运行速度，具有非常强大的功能，但是也具有非常高的学习成本。VBA的全称是Visual Basic for Applications，它是一种最为大众化形式的编程语言，这种编程语言在当今具有很大的应用范围，但是对于开发功能而言，该编程语言依然存在一定的不足。从Auto CAD2006这一版本开始，Autodesk公司便将原来的开发工具作为基础，进行了一种新开发方式的假设，这种方式便是.NET API。.NET API可以将更多的托管封装类提供给用户，使其能够对VB、C#以及C++等所有.NET支持条件下的程序设计语言应用提供支持。通过这些编程设计语言的应用，用户可对各个程序集以及开放类库进行访问，以此来实现CAD以及图形文件的良好操作。
通过.NET API这一工具的开发与应用，让CAD软件具备了以下几个方面的突出优势：第一，该软件可将全新形式的编程环境提供给用户，以此来实现CAD图形库的访问；第二，相比较以往的CAD软件而言，通过.NET API的应用，可让CAD软件更容易和Microsoft Escel以及MicrosoftWord等Windows应用程序之间实现有效结合。第三，.NET框架可以同时支持32位系统以及64位系统进行设计操作，相比较传统CAD中的VAB仅能够为32位系统设计提供支持而言，.NET API的应用实现了CAD软件的进一步优化与升级。第四，相比较传统CAD软件中的C++编程语言应用而言，.NET API可进一步降低用户的学习成本，并将高级接口提供给用户，以此来充分满足其程序集和开放类库等的访问需求。基于此，在现有的几个新的CAD软件版本中，VAB已经不再作为内置开发工具来使用，如果用户要使用，则需要额外进行VAB的安装。这也让CAD软件主流操作系统逐渐朝着64位操作系统过渡。
2 CAD技术在机械金属零件设计中的主要应用措施
在对机械金属零件的设计过程中，通过CAD软件的合理应用，可实现机械零件加工轨迹的形成、机械零件装配图的生成以及机械零件模具的集成制造。这样不仅可有效提升机械金属零件的设计效率，同时也可使其设计与加工的精度得以显著提升，从而有效解决传统机械金属零件设计中的效率慢、精度低甚至机械金属零件加工产品不合格报废等的情况，为相关生产制造企业的生产、经营及其发展提供有效保障。以下是对机械金属零件设计过程中的CAD技术主要应用策略所进行的分析。
2.1机械零件加工轨迹的形成
在进行机械金属零件的设计中，当完成了机械金属零件的建模之后，便可按照实际情况对其加工刀具的控制数据信息进行进一步的优化，并将优化之后的控制数据用作机械零件数控加工过程中的起点内容，进而为后续的数控加工系统参数设置及其调整提供足具科学性的参考。在加工轨迹的形成设计中，最为关键的一项内容就是对加工刀具中的各种参数做到全面明确，然后根据机械金属零件的基本形状，对其加工方式进行合理选择，这样便可形成一套完善的机械金属零件加工轨迹。同时，在这套轨迹的具体形成过程中，也可以将MasterCAM软件作为辅助，以此来实现加工轨迹的跟踪，并实现机械金属零件粗加工和精加工中基本设计需求的充分结合，以此来为机械金属零件的具体加工制造提供出与其科学对应的方式。
在对机械金属零件进行加工的过程中，需要先通过粗加工的方式将零件毛坯上多余的材料清除，之后再通过精加工的方式对其进行精细化处理，在此过程中，通过MasterCAM软件与CAD软件的有效结合，便可让数控加工过程中的刀具应用时间得以有效延长，并实现机械金属零件加工精度及其加工质量的全面提升。
比如，在通过该方法对圆柱凸轮形式的机械金属零件进行设计时，设计者需要对相应零件进行基本规格信息的明确，然后通过Engineer软件进行其运动状态的仿真模拟，以此来实现该机械金属零件具体运动规律的科学获取，并以此为依据来进行无量纲化处理，这样便可对机械金属零件实现最终的运动规律曲线获取，根据该规律曲线，便可对机械金属零件的具体运动规律做到进一步明确，之后再借助于CAD技术对其加工轨迹进行设计。通过这样的方式，便可实现机械金属零件设计效率及其加工精度的最大化提升。
2.2机械零件装配图的生成
在机械金属零件的具体制造中，通常会有各种数据生成，包括文字、图片和加工数据等，这些都可以直接储存在计算机内部或者是外部，同时也可以按照具体的储存内容对相应的设计数据进行快速检索，让机械金属零件设计方面的信息实现快速利用。比如，在对某机械金属零件进行设计时，设计者可直接从计算机内部或者是外部储存系统中检索相关零件设计好的草图，然后将需要设计的产品参数作为依据来进行设计草图的进一步完善与优化，以此来实现设计时效性的全方位提升。
简单而言，在机械金属零件的具体设计中，借助于CAD技术，可有效保障其设计工作朝着更加规范化和专业化的方向发展，并实现其设计精度与设计效率的稳步提升，以此来实现零件建模的科学处理。在此过程中，CAD技术以及其中所包含的各种模型可有效完成机械金属零件的具体建模，包括线框建模以及实体建模等。比如，某机械金属零件的实体模型中涉及到的模型体系有六种，分别是圆锥体、圆柱体、楔形体、立方体、球体以及环状体。在通过CAD技术对该机械金属零件进行建模的过程中，首先需要深入分析其基本结构，并按照若干个基本体对整个零件进行划分，然后将各个部分作为基础来进行相应的实体模型建立。对于具有复杂内部结构的机械金属零件，为了使其基本截面轮廓得以明确，就需要借助于相应的二维几何元素来进行基本的轮廓确定，再借助于CAD技术将其进行拉伸或者是旋转处理，这样便可完成机械金属零件的三维实体造型装配图设计。
2.3机械零件模具集成制造
在机械金属零件的整体生产制造中，设计是最为重要的一个组成部分。而为了对机械金属零件的具体设计做到清晰认知，设计者就需要对机械工程的内容加以明确。从社会实践这一角度而言，机械工程指的是将生产效率与生产经济的提升作为主要目的，对机械产品所展开的综合开发。而对于机械设计而言，则是需要将社会生产与实践基本需求的满足作为基础，对机械零件进行进一步的设计工作，此项工作对于机械工程的发展将会起到至关重要的影响作用，同时也可以让机械金属零件设计的现实意义得以进一步彰显。
在当今，信息科学正在不断进步，社会对于机械制造行业所提出的要求也越来越高。在这样的情况下，相关企业与工作人员就需要将传统形式的机械金属零件设计作为基础，引入先进的CAD技术，让这两者之间达到深度融合的效果。就目前来看，CAD软件已经在各种先进技术与工具等的支持下实现了若干个模块内容的进一步划分，比如图形编辑以及曲面造型等。具体设计中，设计者需要将实际情况与实际需求作为依据来进行相应模块的建立。通过这样的方式，便可让机械零件模具实现集成制造。在此过程中，设计者也可以借助CAD技术来进行机械金属零件产品基本结构设计的进一步优化，使其设计水平与生产质量得到最大化的提升。
3 CAD软件在机械金属零件设计中的应用实例分析
为实现CAD软件在机械金属零件设计中的良好应用，本文特以某金属螺母的具体设计为例，对CAD软件的具体应用进行分析。该螺母为不锈钢六角螺母，其螺纹规格为M14d，对边距公称尺寸为22mm，允许公差为-0.28mm，高度公称尺寸为11mm，允许偏差为±0.35mm，外接圆直径为25.4mm。
3.1结构尺寸调整
具体设计时，在CAD软件的主界面中，便可找到相应的机械金属零件标准样图，设计者只需要按照设计项目的实际需求，在参数旁边的数据输入框中输入实际的设计参数即可。在此过程中，设计者不仅可以对该零件的结构尺寸进行调整，同时也可以对其粗糙度以及形位公差等进行调整。在调整界面上，每一个输入框的背景颜色在开始时都是红色，而在对相应参数进行调整之后，其背景颜色将会变为绿色，以便设计者区分。
3.2计算
因为本次通过CAD软件设计的零件为金属螺母，所以在具体设计中，只需要对其螺纹强度进行校核即可。具体校核中，设计者需要在主界面上选择“强度校核”这一按钮，然后将设计荷载输入到相应的荷载输入框中，便可实现强度校核计算结果的准确获取。接下来，设计者需要在结果界面中选择“确定”这一按钮，《螺纹强度校核计算报告》便可直接生成，软件也将立即返回到主界面。
3.3绘图
在确定了主要设计参数之后，设计者只需要对界面上的“绘图”这一按钮进行选择，CAD软件便会将已经输入的参数作为依据，在当前的模型设计空间中按照1：1的比例来自动完成图形绘制。对于其他比例形式的剖面图，其图形绘制原理与该原理一致。在此过程中，CAD软件不仅可实现机械金属零件的二维平面图绘制，同时也可以将一个文件名中带有指定“--3D”标识形式的三维立体实体设计图提供给用户。在这个三维立体实体图中，CAD软件也会根据其实际的材料与规格来进行该零件重量的自动计算。通过这样的方式，便可为相应机械金属结构的设计提供足够的便利性，并为其后续的加工制造质量控制提供科学参考。
3.4读写数据库
在对机械金属零件中的所有参数定型之后，设计者可以将所有设计好的参数都在系统数据库中进行储存。就目前来看，用来进行机械金属零件CAD设计数据储存的数据库有很多种类型，具体应用中，设计者可按照实际情况与实际应用需求来进行数据库类型的合理选择，这样便可在满足实际的数据库应用要求的同时，实现其应用成本的有效节约。在本次不锈钢螺母设计所选择的CAD软件系统中，应用的是最简单的Access型数据库。通过该数据库的应用，不仅可以对机械金属零件的各项设计参数加以良好保存，同时也可以对具体设计中在CAD软件中所形成的各个项目信息进行完整保存。在后续设计中，如果设计者想要调取之前的项目信息，只需要在界面中选择“读取数据库”这一按钮，并对指定的螺母设计项目进行选择，软件便会将相应的数据自动输入到主界面上与之对应的文本框中。通过这样的方式，不仅可有效避免重要数据和项目信息丢失对于机械金属零部件设计效率与质量的不良影响，同时也可以实现零件设计时间的显著节约，并为设计者提供足够的便利。
3.5毛坯图绘制
在设计者将机械金属零部件的设计图纸上交业主或者是第三方审查机构，并通过了审查之后，便可直接进行毛坯订购单的下单。在此过程中，设计者只需要在CAD软件界面中选择“绘制毛坯图”这一按钮，便可有一个加工余量设计的工作界面弹出，按要求将加工余量输入到该界面中，该软件系统便可立即进行零件的毛坯图绘制。如果加工余量界面上的缺省值能够满足实际加工中的余量需求，设计者不需要对其进行任何的更改，直接点击“确定”即可。在完成了上述设置之后，CAD软件程序便会自动进行采购所需的毛坯图绘制，并对毛坯的重量进行计算。
通过这样的方式，便可为机械金属零件毛坯采购质量的保障提供科学参考。
3.6工艺卡生成
在毛坯工件到货之后，设计者需要将之前绘制好的毛坯图作为依据，结合具体的加工图纸来进行机械金属零件加工工艺卡的编制。一般情况下，同一个单位、同一种类型的机械金属零件都会具有相同的加工工艺。基于此，设计者可直接将已有项目作为基础，按照具体设计对相应参数进行更改，然后直接选择“生成加工工艺卡”这一按钮，CAD软件程序便会根据设定好的工序以及各个工序中的具体加工量来进行加工工艺卡的自动生成。在此过程中，如果单位进行了加工技术更改，设计者只需要在CAD程序中对更改部分进行调整，然后生成工艺卡即可。
在工艺卡中，主要的内容包括机械金属零件的生产制造单位、零件名称、零件型号、材料牌号、每套件数、合计件数、毛坯种类、粗加工参数、精加工参数、热处理参数等。
3.7检验单生成
在完成了机械金属零件的成品加工之后，生产制造企业中的质检部门以及相关工作人员需要将检验单作为依据，对零件的主要参数进行逐个的检查。而在具体的设计中，检验单也可以直接通过CAD软件来生成。对于相应的机械金属零件，设计者只需要在CAD软件的主界面上选择“生成检验单”这一按钮，该软件便可对当前的机械金属零件进行检验单的自动生成，以此来为质检工作人员的应用提供足够便利，并为相应零件的生产质量检验提供科学参考。
4结语
综上所述，在当今的机械工程设计领域中，CAD软件已经成为了主要的设计软件。CAD软件的合理应用，不仅可实现机械工程设计效率及其质量的显著提升，同时也可以为其生产加工质量的提升提供良好保障，并实现生产加工材料及其经济成本的有效节约。尤其是在机械金属零件的设计过程中，该软件的合理应用更是能够实现其设计与加工效果的良好保障，尽最大限度避免由于设计问题对加工质量产生不良影响，防止产品不合格报废情况的发生。基于此，在对机械金属零件进行具体设计的过程中，相关企业与设计人员一定要注重CAD软件及其相关技术、工具的合理应用，使其在结构尺寸调整、计算、绘图、读写数据库、毛坯图绘制、工艺卡生成以及检验单生成等工作中充分发挥出优势，以此来实现机械金属零件的科学设计与制造。
关注SCI论文创作发表，寻求SCI论文修改润色、SCI论文代发表等服务支撑，请锁定SCI论文网！
文章出自SCI论文网转载请注明出处：https://www.lunwensci.com/ligonglunwen/48511.html
