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

楊旭

國(guó)防科技大學(xué)前沿交叉學(xué)科學(xué)院 湖南長(zhǎng)沙 410000

1 計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)與機(jī)械設(shè)計(jì)制造概述

機(jī)械設(shè)計(jì)制造事實(shí)上包含了兩個(gè)方面的內(nèi)容，分別是機(jī)械設(shè)計(jì)以及機(jī)械制造，機(jī)械設(shè)計(jì)工作主要是根據(jù)市場(chǎng)需求設(shè)計(jì)符合施工要求的機(jī)械設(shè)備，機(jī)械制造主要是根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)的內(nèi)容完成機(jī)械設(shè)備制造的過(guò)程。將計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)與機(jī)械設(shè)計(jì)制造相結(jié)合，主要是利用計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)輔助設(shè)計(jì)人員開(kāi)展機(jī)械設(shè)計(jì)工作以及輔助制造人員開(kāi)展機(jī)械設(shè)備制造工作。利用計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)構(gòu)建的人機(jī)交互系統(tǒng)可以有效降低工作人員的工作量，便于工作人員更好的開(kāi)展工作，促使工作效率進(jìn)一步提升[1]。

2 計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)制造中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

2.1 提高機(jī)械設(shè)計(jì)制造效率

計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)之所以能夠在各個(gè)領(lǐng)域得到普遍應(yīng)用，最關(guān)鍵的一點(diǎn)就在于其能夠進(jìn)行大量基礎(chǔ)工作，同時(shí)以標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化、簡(jiǎn)單化的方式替代人工工作。不管是對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)還是對(duì)機(jī)械制造而言，應(yīng)用計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)所體現(xiàn)出的工作效率提升優(yōu)勢(shì)都是顯而易見(jiàn)。就機(jī)械設(shè)計(jì)而言，設(shè)計(jì)人員可以借助計(jì)算機(jī)對(duì)不同方案進(jìn)行大量而快速的計(jì)算、分析與比較，并在此基礎(chǔ)上決定最優(yōu)方案，同時(shí)設(shè)計(jì)人員也可以將各種設(shè)計(jì)信息直接存放在計(jì)算機(jī)中，隨時(shí)進(jìn)行檢索和調(diào)用；另外計(jì)算機(jī)還能對(duì)設(shè)計(jì)人員的草圖進(jìn)行自動(dòng)處理并輸出工作圖。而對(duì)機(jī)械制造來(lái)說(shuō)，計(jì)算機(jī)輔助能夠大幅減輕人工工作量，自動(dòng)完成標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化的機(jī)械制造流程，以人類(lèi)不可企及的速度完成流水線式的機(jī)械制造任務(wù)。

2.2 實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)制造的優(yōu)化

進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)制造時(shí)，在有些情況下是極為復(fù)雜的，同時(shí)還會(huì)受到各種干擾因素的影響，在設(shè)計(jì)方面極容易出現(xiàn)意外，就算是我們的設(shè)計(jì)人員及時(shí)的發(fā)現(xiàn)了問(wèn)題，處理起來(lái)也非常的麻煩，還會(huì)大大耽誤開(kāi)發(fā)進(jìn)度，給生產(chǎn)的正常進(jìn)行帶來(lái)困擾。而計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)在其中的應(yīng)用，則實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)過(guò)程的優(yōu)化，能夠?qū)?fù)雜的設(shè)計(jì)變得簡(jiǎn)單、直接，且避免了各種意外的出現(xiàn)，同時(shí)還可以根據(jù)其他零件，來(lái)開(kāi)展新產(chǎn)品的設(shè)計(jì)，并將以往設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題進(jìn)行糾正，保證了機(jī)械設(shè)計(jì)的有序進(jìn)行。

2.3 提高數(shù)據(jù)處理的精準(zhǔn)性

機(jī)械設(shè)計(jì)活動(dòng)對(duì)數(shù)據(jù)的要求比較高，利用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)和計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)平臺(tái)的實(shí)施監(jiān)控功能，能夠更好地進(jìn)行數(shù)據(jù)的監(jiān)督和管理，提高數(shù)據(jù)編輯和修改的速度，設(shè)計(jì)人員只需要借助計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)便可以簡(jiǎn)單地在數(shù)據(jù)出現(xiàn)錯(cuò)誤時(shí)直接完成數(shù)據(jù)修復(fù)工作，方便計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)工作人員，及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)過(guò)程中存在的問(wèn)題和不足，并科學(xué)地完成信息的處理以及上報(bào)工作。機(jī)械設(shè)計(jì)工作在數(shù)據(jù)修改過(guò)程中，并不需要耗費(fèi)大量的人力和物力，利用CAD技術(shù)建立數(shù)學(xué)模型，可以最大限度地進(jìn)行實(shí)物三維立體的還原。其次，還可以建立起三維產(chǎn)品模型，保證模型具有穩(wěn)定性。投入市場(chǎng)時(shí)由專(zhuān)門(mén)人員進(jìn)行模型檢測(cè)，保證機(jī)械設(shè)計(jì)的安全性，有效消除機(jī)械設(shè)計(jì)的安全隱患。信息系統(tǒng)的有效應(yīng)用可以打破原有時(shí)間和空間的限制，充分利用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)強(qiáng)大的計(jì)算能力和控制能力，減少數(shù)據(jù)處理時(shí)間和分析時(shí)間，可以集合處理分析及設(shè)計(jì)為一體來(lái)開(kāi)展計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)工作。另外，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的輔助設(shè)計(jì)應(yīng)用可以多角度、全方位地進(jìn)行產(chǎn)品的監(jiān)督和管理，減少不必要的人力資源的浪費(fèi)，提高機(jī)械設(shè)計(jì)產(chǎn)品的可用性[2]。

2.4 為機(jī)械設(shè)計(jì)修改提供便捷

計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)應(yīng)用到機(jī)械設(shè)計(jì)制造中時(shí)，不僅能夠發(fā)揮新設(shè)計(jì)的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)能夠保障其適用于多樣化環(huán)境，大幅度提高機(jī)械設(shè)計(jì)的效率，促使新零件的設(shè)計(jì)與水平得到有效的提升，降低誤差出現(xiàn)的概率。與此同時(shí)，在機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)時(shí)，必然會(huì)涉及到修改的工作，傳統(tǒng)的設(shè)備修改比較麻煩，而且需要涉及多個(gè)環(huán)節(jié)，嚴(yán)重影響機(jī)械設(shè)計(jì)的效率。因此，合理的應(yīng)用計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)能夠不斷的提高機(jī)械修改的效率，同時(shí)不會(huì)耽誤其他環(huán)節(jié)的工作，保障企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

3 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

3.1 三維造型

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)用可以通過(guò)三維造型設(shè)計(jì)來(lái)實(shí)現(xiàn)，通過(guò)計(jì)算機(jī)輔助程序立體直接地展示出機(jī)械產(chǎn)品的三維信息，給設(shè)計(jì)人員的設(shè)計(jì)思路和設(shè)計(jì)過(guò)程提供有效幫助。在計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)的應(yīng)用背景之下，設(shè)計(jì)人員可以直觀和快速地進(jìn)行設(shè)計(jì)方案的修改與調(diào)整，保證設(shè)計(jì)質(zhì)量和設(shè)計(jì)效果。另外，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件還可以分析整合原有的產(chǎn)品的版本，為后續(xù)產(chǎn)品的優(yōu)化和升級(jí)提供科學(xué)的意見(jiàn)，在輔助設(shè)計(jì)技術(shù)應(yīng)用的過(guò)程中加強(qiáng)三維造型效果的優(yōu)化，能夠顯著提升計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)的應(yīng)用效率和質(zhì)量，使得三維造型設(shè)計(jì)活動(dòng)能夠更加快速準(zhǔn)確地完成。

3.2 加強(qiáng)機(jī)械設(shè)計(jì)繪圖的質(zhì)量

機(jī)械設(shè)計(jì)繪圖作為機(jī)械制造的重要環(huán)節(jié)，只有高效的保障繪圖的質(zhì)量，才能夠確保后期的制造工作順利開(kāi)展。傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)制造通常進(jìn)行手工繪圖，進(jìn)而導(dǎo)致在繪圖的過(guò)程中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)誤差的現(xiàn)象，而且一旦出現(xiàn)錯(cuò)誤需要修改時(shí)，會(huì)耽誤大量的時(shí)間，無(wú)法提高繪圖的效率。因此，合理的應(yīng)用計(jì)算輔助技術(shù)，能夠?yàn)闄C(jī)械設(shè)計(jì)制造工程提供優(yōu)質(zhì)的繪圖平臺(tái)，并且可以高效的保障繪圖的準(zhǔn)確性，同時(shí)能夠根據(jù)實(shí)際需要對(duì)繪圖各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行修改，保障繪圖能夠滿足設(shè)計(jì)各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)與要求，促使繪圖的質(zhì)量與效率得到有效的提升。

3.3 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)中的圖形與符號(hào)設(shè)計(jì)

圖形與符號(hào)是機(jī)械設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，所有的機(jī)械設(shè)計(jì)圖都是由大量圖形及符號(hào)組合而來(lái)。在計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員只需要使用CAD軟件調(diào)用和編排相應(yīng)的圖形和符號(hào)即可進(jìn)行設(shè)計(jì)，無(wú)需再一筆一劃地畫(huà)出所有各種圖形、符號(hào)，大幅提高了設(shè)計(jì)效率，同時(shí)也能保障圖形、符號(hào)足夠規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，為高質(zhì)量的設(shè)計(jì)打牢基礎(chǔ)。與此同時(shí)，圖形和符號(hào)在設(shè)計(jì)中的編排十分重要，如果編排不合理，那么設(shè)計(jì)的機(jī)械產(chǎn)品難免存在問(wèn)題，CAD軟件將圖形和符號(hào)進(jìn)行了科學(xué)分類(lèi)，設(shè)計(jì)人員只需要在對(duì)應(yīng)分類(lèi)中選用需要的圖形和符號(hào)即可，這將有利于保障編排的合理度。另外設(shè)計(jì)人員還可以對(duì)CAD軟件中的各種圖形與符號(hào)進(jìn)行標(biāo)記，或者將圖形和符號(hào)單獨(dú)放置，以便直接使用，這對(duì)提高設(shè)計(jì)效率同樣有著積極作用。例如設(shè)計(jì)人員需要大量使用某一圖形，只需要將該圖形單獨(dú)放置，便能在之后的設(shè)計(jì)過(guò)程中快速選用該圖形[3]。

3.4 仿真技術(shù)中的應(yīng)用

隨著信息技術(shù)的發(fā)展，三維建模逐漸發(fā)展到了更加智能的仿真技術(shù)，其可以對(duì)復(fù)雜的機(jī)械設(shè)計(jì)過(guò)程進(jìn)行仿真化演示，當(dāng)然，仿真技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用離不開(kāi)數(shù)學(xué)模型的構(gòu)建，而這又要用到最新的計(jì)算機(jī)技術(shù)。我們可以利用仿真手段來(lái)對(duì)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)及生產(chǎn)流程進(jìn)行直觀的分析，以此發(fā)現(xiàn)其中潛藏的缺陷或者不足，可以說(shuō)其已成為計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)與機(jī)械設(shè)計(jì)制造深度結(jié)合的一種重要表現(xiàn)。

3.5 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)在逆向工程中的應(yīng)用

在機(jī)械設(shè)計(jì)領(lǐng)域，有時(shí)會(huì)采取逆向工程的形式進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)活動(dòng)，逆向工程設(shè)計(jì)技術(shù)的設(shè)計(jì)手段比較先進(jìn)，能夠更好地滿足行業(yè)發(fā)展的需要。在當(dāng)前科學(xué)技術(shù)迅猛發(fā)展的背景下，需要結(jié)合最新的科技成果，對(duì)逆向工程的設(shè)計(jì)手段進(jìn)行持續(xù)創(chuàng)新。計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)的應(yīng)用可以結(jié)合CAD制圖軟件，有效利用測(cè)量坐標(biāo)的方式將逆向工程的側(cè)重點(diǎn)轉(zhuǎn)向?yàn)樘摂M模型，減少逆向工程應(yīng)用過(guò)程中的工作量，提高逆向工程的應(yīng)用效率和應(yīng)用質(zhì)量，保證機(jī)械設(shè)計(jì)的效果。

4 機(jī)械設(shè)計(jì)制造與計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)結(jié)合的發(fā)展前景

伴隨計(jì)算機(jī)技術(shù)的穩(wěn)定發(fā)展，已經(jīng)成為人們生活中重要的組成部分，并且為人們的生活與工作帶來(lái)眾多的便捷。其中，雖然計(jì)算機(jī)技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用到機(jī)械設(shè)計(jì)生產(chǎn)當(dāng)中，但是仍然不夠完美，同時(shí)還會(huì)存在一定的不足。因此，不僅需要相關(guān)設(shè)計(jì)人員高效的掌握計(jì)算機(jī)技術(shù)，還需要根據(jù)自身的經(jīng)驗(yàn)優(yōu)化其應(yīng)用的方式，規(guī)避傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)制造的弊端，創(chuàng)新多樣化技術(shù)的應(yīng)用模式，確保計(jì)算機(jī)的優(yōu)勢(shì)能夠高效的發(fā)揮，促進(jìn)兩者有效的結(jié)合，促進(jìn)機(jī)械設(shè)計(jì)制造行業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，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)用能夠有效提升機(jī)械設(shè)計(jì)的質(zhì)量和機(jī)械設(shè)計(jì)的效率，減少機(jī)械設(shè)計(jì)過(guò)程中失誤問(wèn)題的發(fā)生，是當(dāng)前科學(xué)技術(shù)持續(xù)進(jìn)步的必然趨勢(shì)。計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)的應(yīng)用可以保證整體機(jī)械設(shè)計(jì)的精準(zhǔn)度，有效提高機(jī)械設(shè)計(jì)的信息處理水平和信息處理效率，提高了機(jī)械設(shè)計(jì)的自動(dòng)化水平和智能化水平，通過(guò)全新的作業(yè)方式優(yōu)化設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，提高設(shè)計(jì)效率，減少人工失誤和設(shè)計(jì)成本，促進(jìn)機(jī)械設(shè)計(jì)行業(yè)的持續(xù)穩(wěn)健發(fā)展。