淺析計算機輔助設計在生產中的應用

羅 雷 王曉東 四川大學計算機基礎教學實驗中心 610041

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淺析計算機輔助設計在生產中的應用

羅 雷 王曉東 四川大學計算機基礎教學實驗中心 610041

【文章摘要】

隨著科學技術的進步，計算機輔助設計也獲得了進一步的發(fā)展和革新，其應用領域也越來越廣泛，逐漸受到各個行業(yè)的重視。計算機輔助設計改變了原有的設計手段和方式，提高了設計工作的質量和效率，在生產領域當中被廣泛應用，為生產設計工作提供了便利，在一定程度上縮短了產品生產的開發(fā)周期，有利于提高產品投入市場的速度，在生產過程中發(fā)揮著巨大的作用。因此，本文將著重介紹計算機輔助設計在生產過程中的應用，并基于作者的經驗來預測計算機輔助設計的應用趨勢和未來前景。

【關鍵詞】

計算機輔助設計； CAD； 生產領域； 應用；趨勢

1　計算機輔助設計的相關內容介紹。

計算機輔助設計可以簡稱為CAD，它是指設計人員利用計算機技術，比如計算機圖形設備等設施，進行設計工作，以便保證設計工作的質量和效率，提高設計圖紙的科學性和實踐性。目前，計算機輔助設計廣泛應用于建筑工程和工業(yè)產品生產等重要領域，對經濟發(fā)展和行業(yè)的進步有著巨大的促進作用。在產品設計過程中，計算機輔助技術將幫助設計人員進行圖形設計相關的計算工作，可以幫助設計人員高效的完成制圖和信息儲存等工作。為了真正實現計算機輔助技術的作用，產品設計人員需要利用計算機技術對不同的方案進行計算，并要根據產品的特點和性質來比較各個方案，并要將相關的數據信息及時儲存，做好信息索引工作，以便為信息檢索和后期的分析總結工作提供基礎。

計算機繪圖系統于20世紀50年代左右首次出現在美國，50年代末期出現了CAD曲面片技術，在20世紀60年代中期，商品化的計算機繪圖設備被推出。在20世紀70年代開始形成了完整的CA D系統。隨著計算機輔助設計技術的不斷發(fā)展和迭代，在20世紀80年代出現了大規(guī)模集成電路制成的存儲器件和微處理器，中小型企業(yè)逐漸普及CA D 技術。隨后，計算機輔助設計技術的發(fā)展方向是標準化、 智能化和集成化。部分標準的圖形接口軟件和功能使得計算機輔助設計技術的系統構造也由綜合功能取代了單一功能， 誕生了計算機輔助設計結合計算機輔助制造成一體的計算機集成制造系統。

2　計算機輔助設計技術對生產領域的作用

2.1提高生產質量

計算機輔助設計技術包含了交互技術、圖形變換技術、曲面和實體造型等技術，這可以為產品設計人員提供了技術支持和便利，有利于縮短產品的設計周期，提高產品的設計質量，保證產品輔助設計技術的效力。不同的CAD技術對生產設計工作的作用是不同的，二維計算機輔助設計技術可以讓設計人員根據圖形設計的規(guī)范來完善圖形輪廓，方便設計人員對圖紙的管理和修改工作，提高設計人員繪圖工作的效率。但是二維繪圖技術與傳統的手工繪圖方式在某些方面是相似的，不利于減少產品設計過程中存在的問題，也不能在較大程度上提高產品設計工作質量。三維繪圖技術則相對彌補了二維繪圖技術的缺陷，該方法可以將三維模型零件集中于一張圖紙中，可以讓設計人員輕松獲取三維實體產品模型，有利于三維模型的模擬裝配工作，以便可以有針對性的對三維模型中的重要部件進行優(yōu)化設計，提高繪圖設計工作的質量。

2.2節(jié)約生產成本

三維計算機輔助設計技術在生產過程中得到廣泛應用，可以大大降低產品設計的成本，減少產品的裝模次數，特別是對于一些產品設計精密的行業(yè)，三維計算機輔助設計技術可以應對產品規(guī)格繁多和加工要求精密等問題，可以彌補二維繪圖技術不能及時修改和調整等缺陷，可以減少生產企業(yè)循環(huán)實驗和不斷糾錯等行為帶來的成本，因此三維計算機輔助設計技術可以直接克服傳統繪圖中存在的問題，節(jié)約生產成本。其次，三維計算機輔助設計技術可以將零件進行組裝，可以在產品投產之前對產品設計圖紙進行模擬，這樣就有利于生產人員和設計人員發(fā)現設計圖紙中存在的問題和缺陷，以便及時對其進行修改，減少了生產企業(yè)修模的次數，提高了設計圖紙的準確性和可操作性，縮短了產品制造的周期，進而減少了產品的生產成本。

2.3有利于提高圖紙設計工作的靈活性和效率

三維計算機輔助設計技術可以針對不同的產品型號和規(guī)格來制定不同的設計方式，可以快速的轉換產品型號設計，有利于設計人員根據產品的數據對圖紙進行修改，增加或者刪減零部件與結構，完善產品設計轉型，提高產品圖紙的設計質量。其次，三維計算機輔助設計技術具有動畫輸出和渲染等功能，可以將人和機器的信息進行交換，有利于設計人員直觀了解圖形變化; CAD技術中的實體造型技術可以將描述幾何模型的形狀與屬性信息共同存儲在計算機內， 然后由計算機生成可視的具有真實感的三維圖形，這樣就增強了產品輸出圖紙的真實感，可以讓客戶在產品制作之前就能夠直觀看到產品，增加客戶對產品設計結構和功能的理解，提高客戶滿意度，降低企業(yè)的銷售渠道成本，形成產品口碑和企業(yè)品牌形象。

3　計算機輔助設計在生產中的應用發(fā)展趨勢

3.1智能化發(fā)展

在計算機技術不斷發(fā)展和迭代的背景下，智能化成為產品應該具備的重要條件。計算機輔助設計技術也應該向智能化方向發(fā)展，并要充分發(fā)揮設計人員的創(chuàng)造性和自主性。智能化發(fā)展趨勢需要計算機輔助設計技術處理大量的信息數據，需要依靠設計倉庫和信息平臺來為設計人員提供設計過程中需要的知識和技能，支持設計師的產品設計。信息數據和相關知識可以激發(fā)設計人員的創(chuàng)造力和靈感，智能化計算機輔助設計技術可以根據設計人員的習慣和偏好來自動檢測設計人員的錯誤，回答設計人員在設計過程中產生的問題。因此，計算機輔助設計技術應該重視與智能設備之間的結合，要不斷結合創(chuàng)新技法和人工智能技術，以便完成新系統和新產品的設計工作，保證設計工作的高效與質量。

3.2圖形交換、虛擬現實結合

CAD技術的完美應用需要設計人員不斷開拓思路，集中精力創(chuàng)造設計研究，需要結合現代先進的自動化技術，結合語言識別、草圖識別和特征手勢建模等創(chuàng)新技術，提高計算機輔助設計技術的應用性和操作效率。其次，CAD技術要重視設計工作虛擬現實技術的重要性，以便設計人員可以在虛擬過程中創(chuàng)造新的產品，進而從多角度檢測新的產品，模擬設計圖紙中產品的真實形態(tài)，不斷修正和檢測產品，降低成本，提高設計工作的質量。因此，圖形交換技術和虛擬現實技術與計算機輔助設計技術相結合成為其重要的發(fā)展趨勢。

【參考文獻】

[1]馬軍. 計算機輔助設計技術在機械設計中的應用探討[J]. 煤炭技術, 2011（ 05）.

[2]趙紅繪. 計算機輔助設計在藝術設計教學中的應用研究[ J] . 太原城市職業(yè)技術學院學報, 2012（ 08）.

[3]王移芝，金一，周圍 . 基于“計算思維”能力培養(yǎng)的教學改革探索與實踐 [J]. 中國大學教學 ,2014（03）:49-53.