高職計算機(jī)輔助設(shè)計在機(jī)械專業(yè)中的應(yīng)用探索

劉婷婷

（江西旅游商貿(mào)職業(yè)學(xué)院 機(jī)電分院，江西 南昌 330100）

0 引言

近年來隨著IT技術(shù)的發(fā)展，做為IT技術(shù)中一個重要方面的計算機(jī)技術(shù)也不斷提高，一些新的技術(shù)產(chǎn)物應(yīng)運(yùn)而生，如：計算機(jī)虛擬技術(shù)、計算機(jī)并行技術(shù)、計算機(jī)多媒體技術(shù)、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、計算機(jī)圖形學(xué)等。計算機(jī)輔助設(shè)計學(xué)科也是在這個大環(huán)境下產(chǎn)生的，它極大的滿足了機(jī)械設(shè)計專業(yè)對計算機(jī)輔助設(shè)計的需求，成為機(jī)械設(shè)計領(lǐng)域教學(xué)研究的熱點。計算機(jī)輔助設(shè)計即是指利用計算機(jī)及其圖形設(shè)備幫助設(shè)計人員進(jìn)行設(shè)計工作，簡稱CAD(Computer-aided design)。

在機(jī)械工程的產(chǎn)品設(shè)計過程中，設(shè)計人員需要對不同的設(shè)計方案進(jìn)行大量的計算、分析和比較，才能決定最好的方案；這些設(shè)計信息（包括圖形信息、文字信息、數(shù)字信息等）都要存放在計算機(jī)的存儲設(shè)備中，并且由計算機(jī)提供檢索功能；在決定了最優(yōu)的設(shè)計方案后，設(shè)計人員就要開始設(shè)計草圖，但最終要由計算機(jī)將這些草圖轉(zhuǎn)化為工作圖。由此可見，計算機(jī)可以幫助設(shè)計人員擔(dān)負(fù)計算、信息存儲和制圖等工作。最后，形成的工作圖可以利用計算機(jī)可以進(jìn)行與圖形的編輯、放大、縮小、平移和旋轉(zhuǎn)等有關(guān)的圖形數(shù)據(jù)加工工作。

人是可持續(xù)發(fā)展的主體，社會的可持續(xù)發(fā)展在很大程度上取決于人的能力的可持續(xù)發(fā)展。“計算機(jī)輔助設(shè)計”是機(jī)械自動化專業(yè)重要的專業(yè)課程，它的前期課程包括：《機(jī)械與機(jī)器的組成原理》、《力學(xué)分析方法及電氣控制原理》、《制造技術(shù)與控制技術(shù)》；它的后續(xù)課程包括：《自動化制造系統(tǒng)》、《機(jī)器人技術(shù)》和《計算機(jī)集成制造技術(shù)》。在“計算機(jī)輔助設(shè)計”教學(xué)中最重要的是培養(yǎng)學(xué)生的可持續(xù)發(fā)展能力，所以如何在“計算機(jī)輔助設(shè)計”中培養(yǎng)學(xué)生可持續(xù)發(fā)展能力顯得尤為重要。

1 計算機(jī)輔助設(shè)計的內(nèi)涵

1.1 計算機(jī)輔助設(shè)計與機(jī)械設(shè)計

機(jī)械設(shè)計的形成可以分為四個階段：第一階段主要在歐美各國開始發(fā)生，這個階段主要是在設(shè)計經(jīng)典公式，為往后的機(jī)械制造、實驗和理論研究累計經(jīng)驗和奠定理論基礎(chǔ)；第二階段發(fā)生在1940-1960的20年間，這一階段主要進(jìn)行的是試驗設(shè)計，設(shè)計人員們從各個實驗中獲得基本數(shù)據(jù)，然后用這些數(shù)據(jù)支持自己的設(shè)計；第三階段發(fā)生在1960-1980的20年間，這一階段的設(shè)計又由實驗設(shè)計轉(zhuǎn)回了理論設(shè)計，但這個階段的理論設(shè)計是以靜態(tài)解析為主、最后一個階段發(fā)生在80年代以后，這個階段的理論設(shè)計逐漸轉(zhuǎn)為了動態(tài)解析為主。機(jī)械設(shè)計是機(jī)械工程的重要組成部分，特別是在第四階段后，機(jī)械設(shè)計轉(zhuǎn)為了動態(tài)解析為主的設(shè)計，成為對機(jī)械性能最主要的影響因素。所以，各大高職院校紛紛開設(shè)起了機(jī)械設(shè)計專業(yè)，而計算機(jī)輔助設(shè)計課程也就這樣應(yīng)運(yùn)而生了。

計算機(jī)輔助設(shè)計作為輔助機(jī)械設(shè)計的現(xiàn)代工具，在機(jī)械設(shè)計專業(yè)中擁有眾多強(qiáng)大的軟件系統(tǒng)。以機(jī)械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)為例，學(xué)生在高職院校中要求掌握的主要軟件就包括Pro/Engineer、AutoCAD、Solid Works等。計算機(jī)輔助設(shè)計利用它強(qiáng)大的功能解決了以往在機(jī)械設(shè)計中遇到的問題，促成機(jī)械設(shè)計的發(fā)展。

1.2 計算機(jī)輔助設(shè)計與手繪

機(jī)械設(shè)計離不開手繪草圖，同樣也離不開計算機(jī)輔助設(shè)計。手繪的設(shè)計草圖是設(shè)計師們表達(dá)自己創(chuàng)作概念的重要手段，具有快速性，靈活性，突發(fā)性的特點，這就是為什么在科技高速發(fā)展的今天，各大高校仍然重視手繪課程的重要原因之一。雖然，我們不得不驚嘆科技的創(chuàng)新，但手繪獨特的線條、色彩、氣息、風(fēng)韻仍然是計算機(jī)輔助設(shè)計所無法代替的。正如就算照相機(jī)可以將風(fēng)景人物原封不動的還原，但是相片中仍然找不回中國山水畫美麗的畫魂。這些都是讓設(shè)計師們開始正視那些被遺忘的藝術(shù)的原因，在這個時候，手繪草圖和計算機(jī)輔助設(shè)計開始完美結(jié)合、互動合作，共同為機(jī)械設(shè)計服務(wù)。

2 計算機(jī)輔助設(shè)計的發(fā)展及重要性

機(jī)械設(shè)計是機(jī)械工程的重要組成部分，是機(jī)器生產(chǎn)的前提，同時也是決定機(jī)械性能的最主要因素，而在我們文章的開頭就向大家簡明的闡述了機(jī)械設(shè)計的整個過程，可以看出，機(jī)械設(shè)計的所有步驟幾乎都需要計算機(jī)的幫助。除了這些繁瑣的數(shù)據(jù)計算，存儲，分析、檢索工作可由計算機(jī)替代外，設(shè)計師們還可以利用計算機(jī)進(jìn)行虛擬樣機(jī)的構(gòu)建（即建模），用通俗易懂的話來解釋也就是根據(jù)圖紙，在計算機(jī)內(nèi)部虛擬一個模擬樣機(jī)，并從外部輸入數(shù)據(jù)，由計算機(jī)對它的工作性能、受力情況、熱度等各方面進(jìn)行驗證，最后，再將計算機(jī)中模擬樣機(jī)出現(xiàn)的狀況，反饋給原設(shè)計師，再由設(shè)計師對原設(shè)計進(jìn)行修改，從而使設(shè)計變得更加完善。隨著計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，計算機(jī)正在越來越廣泛地應(yīng)用于機(jī)械設(shè)計的各個方面，特別是在機(jī)械設(shè)計形成的第四階段，已經(jīng)由靜態(tài)解析為主的設(shè)計慢慢轉(zhuǎn)向了動態(tài)解析為主的設(shè)計，它可以滿足機(jī)械設(shè)計低振動，低噪聲的要求，另外，它在提高機(jī)械設(shè)計的質(zhì)量和轉(zhuǎn)化為實際制造的效率方面，發(fā)揮著重要作用。

20世紀(jì)60年代初，麻省理工學(xué)院的一名研究生發(fā)表了一篇論文，題為：《人機(jī)對話圖形通信系統(tǒng)》，在這篇論文中首次提出了交互技術(shù)及計算機(jī)和圖形符號的存儲采用分層的思想，這個思想是為CAD技術(shù)的理論支撐。隨著IT技術(shù)的的發(fā)展，計算機(jī)輔助設(shè)計技術(shù)（CAD技術(shù)）也慢慢的完善起來，并且在各個行業(yè)得到廣泛的應(yīng)用，如交通業(yè)（汽車、飛機(jī)）、建筑業(yè)、（室內(nèi)設(shè)計、樓房設(shè)計）、甚至出版業(yè)。但是它應(yīng)用的最廣泛的仍然是機(jī)械制造業(yè)。雖然計算機(jī)輔助設(shè)計（CAD）的軟件很多，但美國參數(shù)技術(shù)公司（PTC公司）研發(fā)的Pro/Engineer軟件仍然占有最高的市場率，引領(lǐng)著科技的潮流。

3 結(jié)語

當(dāng)代社會科學(xué)發(fā)展的要求是要加強(qiáng)學(xué)生綜合素質(zhì)和可持續(xù)發(fā)展能力的培養(yǎng)。要徹底的實現(xiàn)這個發(fā)展要求，就要保障學(xué)生全面協(xié)調(diào)可持續(xù)發(fā)展能力的培養(yǎng)。各大高職院校在“計算機(jī)輔助設(shè)計”教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的可持續(xù)發(fā)展能力是一個系統(tǒng)且長期的工程，是終生教育理念，需要以學(xué)生為本，為中心，從學(xué)生能力層次以及農(nóng)業(yè)機(jī)械化及其自動化專業(yè)辦學(xué)理念、目標(biāo)、人才培養(yǎng)模式等方面全方位考慮。這就要求各位在高職院校從事教育工作的教師們不斷提高自身素質(zhì)，豐富教學(xué)內(nèi)容，增加教學(xué)實例，累積教學(xué)經(jīng)驗，只有這樣才能培養(yǎng)出符合社會發(fā)展的可持續(xù)發(fā)展的科技創(chuàng)新人才。

［1］戴淑芝.柔性機(jī)械制造技術(shù)及關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報,2010(18):67-67.

［2］姜煒.逆向工程技術(shù)在機(jī)械零件制造中的應(yīng)用[J].科學(xué)咨詢,2010(10):66-66.

［3］仝光,葉本剛.汽車安全輔助駕駛系統(tǒng)中報警裝置的設(shè)計[J].上海電機(jī)學(xué)院學(xué)報,2010,13(3):155-157.

［4］覃嶺,李文輝,袁華,等.高職《CAD/CAM 技術(shù)應(yīng)用》課程項目化教學(xué)改革實踐[J].職業(yè)技術(shù)教育,2009(35).

［5］茹光波.圖學(xué)與美育[J].江西電力職工大學(xué)學(xué)報,2000,13(4):41-43.

［6］姜立軍.高校工科制圖課程體系改革思路探索[J].工程圖學(xué)學(xué)報,2001(3):120-125.