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

安翠玲 孫逵

【摘 要】計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展和廣泛應(yīng)用，促進(jìn)機(jī)械制造行業(yè)的快速進(jìn)步。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，極大的提高了設(shè)計(jì)效果，降低了設(shè)計(jì)難度，同時(shí)能夠開展更加復(fù)雜的機(jī)械設(shè)計(jì)，對(duì)機(jī)械技術(shù)水平的提高具有重要作用。本文對(duì)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)用進(jìn)行探討。

【關(guān)鍵詞】計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)；計(jì)算機(jī)技術(shù)；機(jī)械設(shè)計(jì)；實(shí)際應(yīng)用

一、引言

計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)是利用計(jì)算機(jī)和圖形設(shè)備，輔助機(jī)械設(shè)計(jì)人員開展設(shè)計(jì)工作。傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)過程中，通常都需要人工進(jìn)行草圖設(shè)計(jì)，將草圖變成工程圖。而采用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)，可以讓計(jì)算機(jī)自動(dòng)生成結(jié)果，方便修改，利用直觀的圖形顯示，快速開展設(shè)計(jì)工作，在降低工作強(qiáng)度的同時(shí)，促進(jìn)機(jī)械設(shè)計(jì)工作的進(jìn)步。

二、現(xiàn)代機(jī)械發(fā)展對(duì)設(shè)計(jì)方法的要求

在進(jìn)行傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)時(shí)是會(huì)受到很多因素的限制，其中，設(shè)備條件和技術(shù)水平是非常重要的影響因素，在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)只是進(jìn)行簡(jiǎn)單的計(jì)算，同時(shí)在設(shè)計(jì)時(shí)通常是在各種影響因素都是靜止化的假設(shè)條件下來進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)，在這種情況下進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)通常會(huì)受到個(gè)人經(jīng)驗(yàn)的影響，同時(shí)在設(shè)計(jì)時(shí)也會(huì)出現(xiàn)很大的隨意性，這樣設(shè)計(jì)出來的機(jī)械設(shè)備會(huì)存在著很多不合理的情況，設(shè)備在高效性和準(zhǔn)確性方面也是會(huì)存在著一定的缺陷?，F(xiàn)代設(shè)計(jì)是對(duì)傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的一種深化，同時(shí)在一定程度上也是一種豐富，現(xiàn)代設(shè)計(jì)的主要工具就是要利用計(jì)算機(jī)技術(shù)，因此，計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)帶來了很大的影響。

現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)具有智能化的特點(diǎn)。在進(jìn)行現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)時(shí)能夠更好的體現(xiàn)經(jīng)濟(jì)性，這也是市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)和用戶需求的必然要求。在現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)中，應(yīng)用了很多的高端技術(shù)，這樣就形成了人機(jī)一體化發(fā)展的情況，在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)形成了集成化發(fā)展?，F(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)通常都是非常復(fù)雜的，同時(shí)在綜合性要求方面也是非常多，因此，在設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)設(shè)計(jì)的精確性有很高的要求，這也是現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)和分析技術(shù)相結(jié)合的成果。在進(jìn)行機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)要從動(dòng)態(tài)的角度來進(jìn)行設(shè)計(jì)，這樣才能更好的保證設(shè)計(jì)的成果，同時(shí)也能更好的保證機(jī)械設(shè)備在以后中的使用效果。

三、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

1. 機(jī)械設(shè)計(jì)中CAD技術(shù)的應(yīng)用

計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)與其他技術(shù)的快速發(fā)展，使CAD成為具有綜合性作用的新技術(shù)。目前，數(shù)控自動(dòng)編程、計(jì)算機(jī)輔助工藝設(shè)計(jì)已與CAD技術(shù)運(yùn)用相連接，而且在機(jī)械設(shè)計(jì)中，CAD技術(shù)得到更好的應(yīng)用，主要應(yīng)用主要有：（1）二維繪畫。傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)通常進(jìn)行手工繪圖，CAD技術(shù)的應(yīng)用逐漸形成更加直觀的二維繪畫。（2）三維造型。設(shè)計(jì)零件結(jié)構(gòu)時(shí)，可以利用三維圖像呈現(xiàn)零件結(jié)構(gòu)的實(shí)體造型設(shè)計(jì)，而且對(duì)設(shè)計(jì)的零件結(jié)構(gòu)進(jìn)行消隱和著色后，可以顯現(xiàn)物體的真實(shí)形狀，這樣可以使設(shè)計(jì)人員掌握設(shè)計(jì)實(shí)際情況。（3）圖形和符號(hào)庫。CAD技術(shù)能分解復(fù)雜圖形，形成簡(jiǎn)單的圖形和符號(hào)存人庫中，并在使用時(shí)在數(shù)據(jù)庫中查找、調(diào)出，編輯調(diào)出的圖形后，可在另一張圖形中很好的使用。（4）參數(shù)化設(shè)計(jì)。在傳統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化或系列化設(shè)計(jì)中，機(jī)械零件結(jié)構(gòu)具有一定相似性，設(shè)計(jì)過程中需對(duì)尺寸進(jìn)行合理調(diào)整。（5）設(shè)計(jì)文檔、生成報(bào)表。機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)時(shí)，可利用計(jì)算機(jī)專門軟件將設(shè)備設(shè)計(jì)屬性制成文檔或報(bào)表，同時(shí)可用圖像形式表現(xiàn)設(shè)計(jì)中的一些參數(shù)。

1）快速出圖。通過CAD軟件設(shè)計(jì)出的模型，可以快速地得到我們想要的工程圖。例如裝配體、零件等的基本視圖，以及我們需要表達(dá)出來的任意角度的平面投影圖、透視圖等。而且可以將這些工程圖打印出來，CAD軟件的這個(gè)功能提高了設(shè)計(jì)者的設(shè)計(jì)效率，節(jié)省了時(shí)間，而且圖紙美觀，整潔，錯(cuò)誤少。

2）通過實(shí)體模型檢查設(shè)計(jì)要求。對(duì)于一個(gè)成熟的設(shè)計(jì)師來說，利用軟件來設(shè)計(jì)，軟件應(yīng)用不是最大難題，最大的難題在于通過什么方法表達(dá)自己的設(shè)計(jì)理念。我們可以用CAD按照平面圖形標(biāo)注的尺寸，把它用三維立體圖來表現(xiàn)，并在CAD中運(yùn)用渲染這個(gè)功能，向三維模型修改材質(zhì)或添加材質(zhì)，并對(duì)這些地方設(shè)置顏色和光源，將畫好的各零部件的三維圖，在CAD三維軟件上進(jìn)行“裝配”，然后選擇潤(rùn)色這個(gè)命令，加工制造完成后的樣貌就可以在屏幕上顯現(xiàn)出來。

3）演示功能。一個(gè)企業(yè)要向用戶推銷自己的產(chǎn)品，展示企業(yè)的實(shí)力，必須經(jīng)常參加各種類型的產(chǎn)品展示會(huì)等活動(dòng)。在機(jī)械這些企業(yè)中，一個(gè)設(shè)備往往要占用很大的會(huì)場(chǎng)空間，而且客戶和參觀者通過外表也無法對(duì)機(jī)器的內(nèi)部進(jìn)行仔細(xì)的觀察。利用錄像和照片則由于現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境、燈光、拍攝角度等因素的影響，無法達(dá)到宣傳和推銷產(chǎn)品的目的。而制作一個(gè)縮小的實(shí)體模型也要耗費(fèi)很大的精力和金錢。這時(shí)如果利用CAD軟件繪制一個(gè)實(shí)體模型并利用計(jì)算機(jī)在進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)演示，可以讓用戶更好更快更直觀地了解我們的產(chǎn)品，了解我們的設(shè)計(jì)成果，從而認(rèn)可我們的產(chǎn)品。如果客戶對(duì)于產(chǎn)品有一些其它要求，我們也可以按用戶提出的設(shè)計(jì)要求為他設(shè)計(jì)產(chǎn)品，利用CAD軟件的實(shí)體造型功能，還原產(chǎn)品的樣貌。不論多么復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，通過不同視角的觀察結(jié)合三維剖視圖命令，就可以將產(chǎn)品的內(nèi)部結(jié)構(gòu)顯現(xiàn)在觀眾面前。

2.設(shè)計(jì)方案建模過程中的應(yīng)用

三維CAD技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)就是保證設(shè)計(jì)方案的直觀立體，因此其在設(shè)計(jì)方案建模過程中應(yīng)用十分廣泛。三維CAD中的建模方式主要包括框架方式、表面方式和立體方式三種，針對(duì)方案中的一些簡(jiǎn)單圖形，例如圓形、橢圓形或者是圓柱形等，三維CAD中都會(huì)自帶。而對(duì)于那些復(fù)雜多樣化的結(jié)構(gòu)，該技術(shù)能夠通過布爾運(yùn)算，將系統(tǒng)中自帶的圖形圖案進(jìn)行排列組合，按照人們的要求，通過一系列的運(yùn)算，最后構(gòu)造出設(shè)計(jì)者心目中的圖案，保證設(shè)計(jì)方案建模過程順利快捷的完成。

3.設(shè)計(jì)方案形成過程中的應(yīng)用

利用三維CAD的編輯功能，將原本相互獨(dú)立沒有什么聯(lián)系的部件按照設(shè)計(jì)者原本的設(shè)計(jì)，進(jìn)行排列組合，并且對(duì)于那些復(fù)雜的零部件，通過在CAD技術(shù)中的旋轉(zhuǎn)等方式得到新的、更適合排列組合的新部件，進(jìn)而更容易的實(shí)現(xiàn)三維方案的成功進(jìn)行，保障設(shè)計(jì)方案按質(zhì)按量的完成。在形成過程中還要注重CAD/CAM軟件開發(fā)系統(tǒng)的應(yīng)用，該系統(tǒng)主要通過平面設(shè)計(jì)、曲面造型、立體構(gòu)筑、數(shù)據(jù)分析等措施，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行同一的應(yīng)用和管理，保證設(shè)計(jì)方案的順利形成和實(shí)施。

4.機(jī)械CAE軟件的應(yīng)用

機(jī)械CAE軟件的主要功能就是優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，并對(duì)設(shè)計(jì)方案中的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析對(duì)比，最終形成最具合理性的設(shè)計(jì)方案，并對(duì)該方案進(jìn)行評(píng)價(jià)評(píng)估，保證方案設(shè)計(jì)的合理化。三維CAD技術(shù)在CAE軟件中的應(yīng)用，主要表現(xiàn)在建筑好一定的模型之后，再由CAE軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)分析等步驟，能夠保證方案設(shè)計(jì)的順利實(shí)現(xiàn)。

四、結(jié)束語

隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)的深入發(fā)展，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的普及，促使機(jī)械設(shè)計(jì)方法發(fā)生根本性轉(zhuǎn)變。先進(jìn)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)的應(yīng)用，促使機(jī)械設(shè)計(jì)理論、思想和方法發(fā)生變化，從而促進(jìn)機(jī)械設(shè)計(jì)的深入發(fā)展。

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