計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用探討

【摘要】在計(jì)算機(jī)化的21世紀(jì)，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)也在不斷發(fā)展。機(jī)械設(shè)計(jì)在信息時(shí)代迎來(lái)了新的發(fā)展機(jī)遇，計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用于機(jī)械設(shè)計(jì)當(dāng)中，為機(jī)械設(shè)計(jì)提供了新的方法，由此使得機(jī)械設(shè)計(jì)的形式也從根本上發(fā)生了巨大的改變。在機(jī)械設(shè)計(jì)中，傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方式已經(jīng)落后于時(shí)代發(fā)展，將計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)技術(shù)應(yīng)用在機(jī)械設(shè)計(jì)中能夠發(fā)揮更好的效果，本文就計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用探討。

【關(guān)鍵詞】計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù);機(jī)械設(shè)計(jì);應(yīng)用;探討

一、機(jī)械設(shè)計(jì)中三維設(shè)計(jì)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

（1）三維設(shè)計(jì)讓設(shè)計(jì)看起來(lái)更加立體和形象。機(jī)械設(shè)計(jì)者在設(shè)計(jì)零件時(shí)，首先都是從一個(gè)三維實(shí)體出發(fā)進(jìn)行設(shè)計(jì)，而且這些三維實(shí)體彼此之間有著較為復(fù)雜的結(jié)構(gòu)。由于傳統(tǒng)繪圖方法存在諸多局限性，無(wú)法用繪圖中的平面圖形來(lái)表示完整描繪出所假設(shè)的部件，因此有必要在將二維的平面圖形根據(jù)相同的參考進(jìn)行投影，進(jìn)而設(shè)計(jì)出三維圖形。這時(shí)就需要運(yùn)用到CAD軟件，可以使用該軟件從三維模型開(kāi)始設(shè)計(jì)，可以較為快速開(kāi)發(fā)三維模型。三維設(shè)計(jì)方法的最大優(yōu)點(diǎn)是具有想象力強(qiáng)、直觀性強(qiáng)、設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)清晰、能夠進(jìn)行運(yùn)動(dòng)干涉分析等優(yōu)點(diǎn)?？傊?，可以在設(shè)計(jì)階段實(shí)現(xiàn)模擬裝配和操作。

（2）可以在設(shè)計(jì)過(guò)程中能夠修改參數(shù)和變量。在設(shè)計(jì)工作中，變量和參數(shù)是非常重要的一個(gè)指標(biāo)。通常，傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中圖形軟件的使用將固定尺寸的數(shù)目定義為一個(gè)幾何元素，但是在傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)繪圖軟件中想要進(jìn)行修改就需要?jiǎng)h除并重新繪制現(xiàn)有線條來(lái)修改參數(shù)和變量，那么您必須在設(shè)計(jì)新產(chǎn)品的過(guò)程中多次修改它。但是許多設(shè)計(jì)工作只需要在現(xiàn)有設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)。二維圖形軟件具有類(lèi)似設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)功能，但不能根據(jù)模擬的裝配環(huán)境進(jìn)行參數(shù)化的修改。在三維設(shè)計(jì)軟件中，變量模塊和參數(shù)化設(shè)計(jì)模塊可以通過(guò)改變結(jié)構(gòu)尺寸來(lái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)修改。同時(shí)，在裝配設(shè)計(jì)過(guò)程中，采用變量化和參數(shù)化技術(shù)，將各部件的形狀和尺寸都聯(lián)系起來(lái)，并依據(jù)建立的聯(lián)系來(lái)改變其他部件的結(jié)構(gòu)和尺寸，以保證零件的形狀和尺寸變化。所以，可在很大程度上避免重復(fù)反復(fù)修改，可減少要設(shè)計(jì)的工作量，有利于設(shè)計(jì)進(jìn)度的加快[1]。

（3）具有輔助制造集成的功能。輔助生產(chǎn)系統(tǒng)通過(guò)計(jì)算機(jī)軟件生成多個(gè)控制程序，并通過(guò)通信接口的數(shù)控代碼傳輸?shù)綌?shù)控機(jī)床進(jìn)行數(shù)控加工。傳統(tǒng)的方法實(shí)現(xiàn)在設(shè)計(jì)過(guò)程中進(jìn)行具體的設(shè)計(jì)任務(wù)，并能夠完成設(shè)計(jì)圖的繪制，并實(shí)現(xiàn)了程序控制的人工處理，根據(jù)設(shè)計(jì)圖進(jìn)行制造工作[2]。但是這樣非常容易產(chǎn)生管理的混亂，因?yàn)槠渌峁┑臄?shù)據(jù)信息實(shí)兩份完全相同的，在輔助設(shè)計(jì)與輔助制造非常出錯(cuò)，輔助制造軟件中的兩個(gè)不同定義的產(chǎn)品數(shù)據(jù)可能誤用或錯(cuò)誤。通過(guò)三維設(shè)計(jì)軟件，輔助設(shè)計(jì)能夠轉(zhuǎn)變?yōu)檩o助制造集成，能夠?qū)o助設(shè)計(jì)信息的進(jìn)行合理的選擇和處理，在制造過(guò)程中實(shí)現(xiàn)處理信息的集成和自動(dòng)化。

（4）實(shí)現(xiàn)了重要部件的有限元分析和設(shè)計(jì)優(yōu)化。一個(gè)比較復(fù)雜和重要的受力構(gòu)件是采用傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)，其設(shè)計(jì)計(jì)算的數(shù)據(jù)和在實(shí)際工作狀態(tài)的數(shù)據(jù)有著巨大差異。因此，有必要增加安全系數(shù)，以保證零件的工作可靠性[3]。這使得零件大而重。然而，在現(xiàn)階段三維設(shè)計(jì)軟件不具有有限源分析軟件接口，和重要的部分，通過(guò)三維造型設(shè)計(jì)輸入的有限元分析軟件，可以進(jìn)行相對(duì)完整的分析。如果分析的結(jié)果不符合設(shè)計(jì)要求，有必要重新進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，這樣有利于設(shè)計(jì)水平的提高，并進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，避免不必要的材料消耗和成本。

二、三維設(shè)計(jì)的意義和作用

三維設(shè)計(jì)過(guò)程的設(shè)計(jì)和傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法有許多不同之處。在三維輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)中，工程圖紙?jiān)O(shè)計(jì)能夠轉(zhuǎn)換成相對(duì)應(yīng)的3D模型，在一定范圍內(nèi)保證不同視覺(jué)角度上的精度。這樣，我們就施工圖紙的要求達(dá)成了一致。三維模型的設(shè)計(jì)包括一組完整的產(chǎn)品，從而允許形成其他不同的視圖。輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)，根據(jù)設(shè)計(jì)環(huán)境的不同，模型之間存在恒定的關(guān)系，可以在任何環(huán)境下直接對(duì)模型結(jié)構(gòu)和尺寸進(jìn)行修正，并可以自動(dòng)更新其他模型[4]。

在三維計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)過(guò)程中，可以調(diào)整設(shè)計(jì)產(chǎn)品的基本屬性，設(shè)置模型的紋理、陰影和顏色的效果，實(shí)現(xiàn)強(qiáng)調(diào)產(chǎn)品外觀的效果。在三維計(jì)算機(jī)支持的設(shè)計(jì)過(guò)程中，必須建立有限源分析的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，優(yōu)化產(chǎn)品的設(shè)計(jì)。在裝配狀態(tài)下，零件可采用三維模型進(jìn)行設(shè)計(jì)，有效防止干涉的發(fā)生。

三、三維設(shè)計(jì)軟件的發(fā)展前景

在機(jī)械行業(yè)的發(fā)展的發(fā)展過(guò)程中，設(shè)計(jì)師已經(jīng)開(kāi)始成為最為主要的創(chuàng)新生產(chǎn)力之一，產(chǎn)品的設(shè)計(jì)也不再僅僅是零部件生產(chǎn)，而是從整體上進(jìn)行設(shè)計(jì)。在中國(guó)的制造商向三維技術(shù)過(guò)渡的過(guò)程中，加深了對(duì)CAD應(yīng)用的主要方向。三維CAD軟件是提升設(shè)計(jì)水平的一個(gè)重要工具，可以加深對(duì)該軟件的應(yīng)用需求后，應(yīng)用該軟件。隨著計(jì)算機(jī)性能的提高，以及智能處理和三維技術(shù)的優(yōu)化更新，我們有必要準(zhǔn)確地掌握CAD技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，只有這樣的企業(yè)能夠精確的CAD應(yīng)用方案。

四、結(jié)束語(yǔ)

隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，智能技術(shù)逐漸進(jìn)入了人們的視野，計(jì)算機(jī)技術(shù)開(kāi)始慢慢應(yīng)用在各行各業(yè)中，而這些智能化的應(yīng)用也慢慢進(jìn)入到人民的生活之中。在計(jì)算機(jī)化的21世紀(jì)，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)也在不斷發(fā)展。機(jī)械設(shè)計(jì)在信息時(shí)代迎來(lái)了新的發(fā)展機(jī)遇，給機(jī)械設(shè)計(jì)注入了新的元素，增加了新的內(nèi)容，設(shè)計(jì)可以不再局限于二維圖形，可以拓展為3D模型進(jìn)行展示，三維設(shè)計(jì)技術(shù)設(shè)備可應(yīng)用于機(jī)械設(shè)計(jì)。在三維設(shè)計(jì)過(guò)程中，可以根據(jù)設(shè)計(jì)的實(shí)際需要，對(duì)設(shè)定的參數(shù)和變量進(jìn)行修改，并對(duì)裝配進(jìn)行模擬。在機(jī)械設(shè)計(jì)中，可以利用三維設(shè)計(jì)技術(shù)，，可以節(jié)省人力資源。與此同時(shí)，在輔助制造技術(shù)方面三維設(shè)計(jì)技術(shù)也具有一定的優(yōu)勢(shì)。

參考文獻(xiàn)：

[1]馬軍.計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用探討[J].煤炭技術(shù)，2011，30（5）：249-251.

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[3]秦國(guó)華.三維CAD技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用探討[J].小作家選刊，2016（32）.

[4]李士慧.計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用探討[J].工業(yè)c， 2016（6）：286.

作者簡(jiǎn)介：胡興（1998.9-），男，湖北省石首人，本科，研究方向：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化。