探究計算機輔助設(shè)計在機械設(shè)計中的應用

曾麗

【摘 要】隨著電腦技術(shù)的不斷進步，逐漸開發(fā)出的新設(shè)計軟件在各行各業(yè)得以應用與推廣，特別是為機械設(shè)計注入新血液、引發(fā)新革命的計算機輔助設(shè)計軟件，設(shè)計師通過這一關(guān)鍵的制圖系統(tǒng)進行機械的設(shè)計與檢索，挑選出最優(yōu)的方案。本文通過了解計算機輔助設(shè)計的概念，知曉其應用在機械設(shè)計中的重要意義，并通過從二維繪圖、三維設(shè)計、汽車覆蓋件設(shè)計以及逆向工程四方面探究計算機輔助設(shè)計在機械設(shè)計中的應用。

【關(guān)鍵詞】計算機輔助設(shè)計;機械設(shè)計;應用

計算機輔助設(shè)計誕生于20世紀60年代，隨著科技的不斷進步，越來越多的人認識到計算機輔助設(shè)計是一種巨大的生產(chǎn)力，更多的設(shè)計人員將這一項先進的制圖軟件應用在機械設(shè)計中，不僅縮短了研發(fā)產(chǎn)品的生命周期，提高了工作效率，而且給機械制造業(yè)帶來了更大的經(jīng)濟效益。

一、計算機輔助設(shè)計相關(guān)理論概述

（一）計算機輔助設(shè)計的概念

計算計輔助設(shè)計，簡稱CAD。它是指通過使用一臺計算機與制圖設(shè)備進行所繪圖形的放大、縮小、旋轉(zhuǎn)、疊加、平移等設(shè)計工作，并將其轉(zhuǎn)化為文字、圖像和數(shù)字等相關(guān)資料，從而利用計算機進行加工與檢索的工作軟件。

（二）計算機輔助設(shè)計應用在機械設(shè)計中的意義

1.有利于調(diào)整設(shè)計方案

每一臺完整的機械都是由大大小小的零部件組成，機械的正常運轉(zhuǎn)就需要各個零部件發(fā)揮其重要作用。通過計算機輔助設(shè)計系統(tǒng)可以及時調(diào)整零部件的尺寸、使用位置、適用形狀等，使得不同的零部件之間相互協(xié)調(diào)與配合，共同維持機械的正常運轉(zhuǎn)。此外，在完成相關(guān)設(shè)計工作之后，機械設(shè)計人員通過觀察制圖過程以及模擬演練可以進一步清楚機械設(shè)計步驟，了解各零部件之間配合的情況，逐漸完善設(shè)計方案。

2.有利于提升產(chǎn)品的設(shè)計質(zhì)量

機械設(shè)計是產(chǎn)品生產(chǎn)的重要前提，機械設(shè)計的很多工作都需要計算機來完成，在設(shè)計過程當中，計算機會對不同方案進行分析、對比、探索與計算，從中選擇最完美的產(chǎn)品設(shè)計方案。計算機將設(shè)計人員設(shè)計好的草圖進行檢索，檢索完成之后直接將草圖變成工作圖，節(jié)省了投入的時間與成本，也可以幫助工作人員了解產(chǎn)品設(shè)計存在的不足、分析產(chǎn)品的局限性，從而進行優(yōu)化，不斷提高產(chǎn)品的設(shè)計質(zhì)量。此外，設(shè)計人員可以在計算機上創(chuàng)造一個虛擬樣機，在觀察與分析其運行程序與工作機制過程中，通過所記錄的問題對其進行詳細修改，這也是提高產(chǎn)品設(shè)計質(zhì)量的有效方法與途徑。

3.有利于提高機械設(shè)計工作效率

在過去的機械設(shè)計中，大多數(shù)都需要工作人員手工繪制完成，即使是很簡單的制圖工作，也需要花費很多時間與精力，所以較為困難的機械設(shè)計工作，為設(shè)計人員增添了很大的難度。隨著時代的發(fā)展，計算機輔助設(shè)計逐漸得到廣泛應用，它將復雜的、多層面的圖像清晰明了的展示出來，然后借助其運算程序進行相關(guān)的檢索工作，很大程度上縮短了機械設(shè)計周期，提高了機械設(shè)計的工作效率。

二、計算機輔助設(shè)計在機械設(shè)計中應用的體現(xiàn)

（一）二維繪圖的應用

在機械設(shè)計過程當中，二維繪圖是最基礎(chǔ)的工作。在過去的設(shè)計工作中，二維繪圖需要設(shè)計人員手動繪圖來完成，需要花費較多的時間與精力，并且因為是在圖紙上繪制，一旦出錯，不僅不容易修改，而且會造成紙張的浪費，增加設(shè)計成本。在計算機輔助設(shè)計這一軟件中進行二維繪圖，通過在計算機界面上操作，有很多繪圖工具的選擇，完成大部分制圖工作，且極方便修改設(shè)計步驟，完善二維繪圖設(shè)計方案，提升設(shè)計效率的同時，節(jié)省人力、財力與物力。

（二）三維設(shè)計的應用

二維繪圖僅僅需要工作人員考慮上下左右四個方向，三維設(shè)計增加前與后兩個方位，更加具有立體感。計算機輔助軟件進行三維設(shè)計會使得機械設(shè)計更加簡單化、方便化，在進行機械設(shè)計的模擬重組實驗過程中，不斷激發(fā)工作人員的設(shè)計靈感，制造出更加的優(yōu)質(zhì)的機械。在日常生活中我們所接觸的事物大多都是三維的，我們所居住的房子、放衣服的衣柜、駕駛的汽車、書桌、書本、等等，當然還有我們喜歡看的3D電影，給我們視覺帶來震撼的同時，也使我們整個人都身臨其境一般。

（三）汽車覆蓋件設(shè)計的應用

汽車覆蓋件設(shè)計的合理與否會影響車身的美觀度與質(zhì)量，因此，從編制沖壓工藝到模具設(shè)計都需要認真分析、全面測算。我們在觀察一輛汽車時，首先看到的就是汽車的外形輪廓與其外部結(jié)構(gòu)，覆蓋件的模型出現(xiàn)設(shè)計與工藝上的問題，不僅無法體現(xiàn)辛苦勞作的設(shè)計人員的價值，而且會給生產(chǎn)部門與制造部門帶來很大的麻煩，如果已經(jīng)投入市場，也會造成顧客的不滿，影響企業(yè)形象。而通過使用計算機輔助軟件系統(tǒng)，會幫助設(shè)計人員將自己的設(shè)計思路通過計算機轉(zhuǎn)化為實物模型，經(jīng)過內(nèi)部人員的不斷溝通、反復檢測，進而發(fā)現(xiàn)問題所在，及時改進設(shè)計方案，節(jié)約了設(shè)計成本，而且提高的覆蓋件設(shè)計的準確度，使生產(chǎn)的成品更快的投入市場，為企業(yè)獲得更多的利益。

（四）逆向工程的應用

逆向工程是在已經(jīng)獲得實物的情況下，通過實際測量與計算機輔助技術(shù)制圖軟件等將實物以虛擬模型的形式展現(xiàn)在電腦上，設(shè)計人員通過對其進行分解來了解它的功能特性、內(nèi)部構(gòu)造、工作流程以及硬件規(guī)格等，然后利用相關(guān)軟件實現(xiàn)參數(shù)化設(shè)計，完成模型的重建，以達成對產(chǎn)品創(chuàng)新的目標。逆向工程的應用能夠有效降低企業(yè)開發(fā)新產(chǎn)品的風險，加快某一機械外部造型與內(nèi)部結(jié)構(gòu)的設(shè)計，同時，因為已經(jīng)有成品的存在，通過了解成品的設(shè)計與制作過程，可以進一步完善產(chǎn)品的性能與構(gòu)造，設(shè)計出更加完美的產(chǎn)品供應市場。但是，由于這一技術(shù)成本比較高、工程周期比較長、所需要的科技水平比較高，因此，并沒有廣泛應用開來。

三、總結(jié)

綜上所述，計算機輔助設(shè)計應用于機械設(shè)計，能有效的幫助企業(yè)生產(chǎn)與制造出高品質(zhì)、高性能的產(chǎn)品，而且能夠促進我國機械制造業(yè)的進步。由于計算機輔助設(shè)計最早起源于發(fā)達國家，在這一技術(shù)的應用上，我國與發(fā)達國家仍然存在著較大差距，要想快速提高我國的計算機應用技術(shù)，國家就要出臺相應的激勵政策、給予資金的支持、注重人才的培養(yǎng)。其次，設(shè)計人員也要加強學習國外的先進技術(shù)，更新自己的設(shè)計理念，將所學的理論知識與實際的設(shè)計工作相結(jié)合，提高自主研發(fā)水平。

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