計算機輔助設計技術(shù)在機械設計中的應用探討

段旭彤

摘 要：隨著現(xiàn)代科學技術(shù)的不斷發(fā)展，計算機信息技術(shù)也在不斷進步，并且其應用已經(jīng)逐漸滲透到經(jīng)濟社會的各個領域。計算機輔助設計技術(shù)又叫CAD技術(shù)，它是計算機領域中一種常用的應用性技術(shù)，也是機械設計領域具有重要應用價值的一門技術(shù)。本文從計算機輔助設計技術(shù)的角度出發(fā)，首先闡明了計算機輔助設計技術(shù)的重要性，然后著重分析了該技術(shù)在機械設計中的應用優(yōu)勢，最后重點介紹了該技術(shù)在機械設計中的具體應用情況。

關鍵詞：計算機;輔助設計技術(shù);機械設計;

引言

計算機輔助設計技術(shù)（Computer Aided Design）是設計人員利用計算機以及相關的圖像設備進行設計工作的一種現(xiàn)代技術(shù)，英文首字母縮寫為CAD，因而又被稱為CAD技術(shù)。在機械設計過程中，設計人員常常需要對多種設計方案進行大量的對比分析，在這個過程中會涉及到大量的計算，而如果運用CAD技術(shù)，設計人員往往只需要繪制草圖，剩下大量的計算、分析以及處理工作都可以直接交給計算機自動完成，因而能夠大大簡化設計人員的工作內(nèi)容，提高設計效率及其可靠性。因此，計算機輔助設計技術(shù)在機械設計中具有很高的應用價值。

一、計算機輔助設計技術(shù)及其重要性

計算機輔助設計技術(shù)是計算機輔助技術(shù)中的常用工具，它是充分利用計算機強大的計算能力和圖文分析處理功能，在設計人員進行工程繪圖、產(chǎn)品設計或數(shù)據(jù)處理時發(fā)揮輔助作用的一門應用性很強的技術(shù)。目前，計算機輔助設計技術(shù)常用在工程設計產(chǎn)品中，比如工程建筑類。另外，一些機械產(chǎn)品、電子產(chǎn)品、農(nóng)業(yè)產(chǎn)品、輕工紡織類產(chǎn)品以及航天、汽車類產(chǎn)品的設計也常常會用到計算機輔助設計技術(shù)。隨著社會信息化進程的不斷推進，計算機輔助設計技術(shù)的應用范圍也在隨之不斷擴大，到如今，計算機輔助設計技術(shù)在娛樂電影行業(yè)的應用價值也開始嶄露頭角。

計算機輔助設計技術(shù)最早就是應用在機械制造領域中的，因此，機械行業(yè)也是該技術(shù)應用比較成熟的行業(yè)。在計算機輔助設計技術(shù)的早期，主要是利用該技術(shù)進行繪制二維工程圖，這對設計人員的空間想象能力及呈現(xiàn)能力具有很高要求。隨著該項技術(shù)的不斷發(fā)展和進步，計算機輔助設計技術(shù)的繪圖功能逐漸升級為三維制圖，這不僅解放了設計人員的傳統(tǒng)設計思想，而且還有效提升了機械設計的自動化程度及工作效率，對機械制造產(chǎn)業(yè)的整體發(fā)展具有積極的促進意義。

二、計算機輔助設計在機械設計中的應用優(yōu)勢

計算機輔助設計在機械設計中的應用具有傳統(tǒng)設計方法無法比擬的優(yōu)勢，具體表現(xiàn)為以下4個方面：

（1）與設計師的設計思維更相符

對于機械設計工作人員來說，在進行產(chǎn)品設計工作時往往是先在腦海中形成三維立體圖像，然后通過一定的繪制手段表現(xiàn)出來。傳統(tǒng)的繪圖方法大多是通過構(gòu)建立體幾何圖形來實現(xiàn)的，這種方式效率比較低下，往往會分散設計者很大的精力，有時候還會因為繪制效果不夠理想而影響到機械設計的整體效果。而如果運用計算機輔助設計技術(shù)則可以利用計算機軟件輔助繪制三維圖形，這不僅可以有效減少設計人員在繪圖方面的工作量，而且也大大提高了機械設計的工作效率、縮短機械產(chǎn)品的設計周期。

（2）有效提升機械產(chǎn)品的設計效率

計算機輔助設計技術(shù)在構(gòu)建和呈現(xiàn)一些復雜的三維立體幾何模型方面功能十分強大，因而，機械設計人員在利用該技術(shù)進行輔助設計時能夠方便、高效的將機械產(chǎn)品的設計方案呈現(xiàn)出來，這對提高機械工程產(chǎn)品的設計效率是十分有利的。另外，機械工程產(chǎn)品的設計通常不是一蹴而就的，往往需要設計人員提供多種設計方案，并對各種方案進行復雜的計算、分析和對比，以從中選擇最優(yōu)組合。在這個過程中科學地運用計算機輔助設計技術(shù)可以大大提高處理效率，對機械工程產(chǎn)品的設計具有積極促進意義。

（3）提高了機械產(chǎn)品的設計質(zhì)量

計算機輔助設計技術(shù)運用了計算機的強大計算、分析和處理功能，要比人為計算或分析具有更高的精準性和可靠性，因而設計出的機械產(chǎn)品也更加符合實際要求、具有更高的產(chǎn)品設計質(zhì)量。另外，計算機輔助設計技術(shù)還具有很好的優(yōu)化設計功能，再加上機械加工技術(shù)的不斷進步，很多企業(yè)開始廣泛使用數(shù)控加工技術(shù)，并且應用水平得以逐漸提升，這些新興機械加工技術(shù)與計算機輔助設計技術(shù)的相互配合，可以使機械產(chǎn)品的設計質(zhì)量得到很大的提升。

（4）為設計方案部分內(nèi)容的修改與完善

在進行機械產(chǎn)品設計過程中，通常需要在原有機械裝配環(huán)境下進行新零件的設計。運用計算機輔助設計技術(shù)就可以方便、快捷的實現(xiàn)這種效果。比如，一些新零件的設計對該新零件的形狀、位置、規(guī)格、功能等都有嚴格要求，以保證其能在原有機械裝配環(huán)境中正常使用。在這種環(huán)境下，只需要運用計算機輔助設計的相關軟件，在原有設計方案的基礎上點擊鼠標進行操作即可達到設計要求。所以說，在機械設計中運用計算機輔助設計技術(shù)對設計方案部分內(nèi)容的修改和完善是十分方便的。

三、計算機輔助設計技術(shù)在機械設計中的應用

計算機輔助設計技術(shù)在機械設計中的應用主要包括在二維制圖、三維設計、工程分析及報表、逆向工程以及汽車覆蓋模具設計等多個方面。

首先，在機械設計需要進行二維制圖的環(huán)節(jié)中，運用CAD、PROE等繪圖軟件可以快速、便捷的完成繪圖，這可以為設計人員節(jié)省大量的繪圖時間，提高設計師的工作效率。在涉及到三維立體模型設計以及工程分析及報表時，運用計算機輔助設計技術(shù)可以得到較可靠的分析結(jié)果，使設計出的產(chǎn)品更加符合實際要求，工程分析及報表也會更加精準、高效。

其次，逆向工程是一種通過對產(chǎn)品的實物進行研究和分析來逆向再現(xiàn)產(chǎn)品設計原理及技術(shù)方法的過程。在機械設計的逆向工程中，運用計算機輔助設計技術(shù)可以快速重構(gòu)機械產(chǎn)品或設備零部件的模型，方便設計或技術(shù)人員在原有產(chǎn)品的基礎上進行創(chuàng)新、修改和完善。未來，隨著機械產(chǎn)業(yè)相關技術(shù)水平的不斷提高，計算機輔助設計技術(shù)在機械領域的逆向工程中將會發(fā)揮更高的應用價值。

汽車覆蓋模具設計也是計算機輔助設計技術(shù)在機械設計中常見的應用類型。汽車覆蓋模具的設計效果會決定汽車的外形和審美，而這些又通常是汽車產(chǎn)品更新升級的重要內(nèi)容。在汽車覆蓋模具設計過程中，需要用計算機輔助設計技術(shù)對模具的結(jié)構(gòu)等以圖形模型的形式呈現(xiàn)出來，以方便設計人員分析、修改和完善。

四、結(jié)語

綜上可知，計算機輔助設計技術(shù)在機械工程設計中的應用能夠在大大減少設計人員工作量的同時有效提高設計的精度及可靠性，對機械工程設計整體水平的提升具有重要的推動作用。然而，由于受一些客觀因素的限制，我國機械設計領域中計算機輔助設計技術(shù)的應用還有很大的提升空間，尤其跟西方發(fā)達國家相比，我國對CAD技術(shù)的應用還存在許多不足之處。這也從某種程度上影響了我國機械設計制造產(chǎn)業(yè)的發(fā)展水平。為此，我們應該重視計算機輔助設計技術(shù)在機械設計中應用水平的提高，為推動我國機械制造業(yè)的發(fā)展提供更多幫助。

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