淺談機械設計中計算機輔助設計

馬徐茂

（身份證號：130627198209272233）

淺談機械設計中計算機輔助設計

馬徐茂

（身份證號：130627198209272233）

本文介紹了計算機輔助設計的發展及重要性，探討計算機輔助設計在機械設計中的應用情況。

計算機輔助設計；應用；機械設計

1 計算機輔助設計的發展及重要性

機械設計是機械工程的重要組成部分，是機器生產的前提，同時也是決定機械性能的最主要因素，一部機器的質量及工作性能的好壞很大程度上取決于設計質量，狹義的機械設計僅指技術性的設計過程，廣義的機械設計是指設計者根據使用要求和現有的條件，對機械的工作原理、結構、剛度和強度、各個零部件的材料和形狀尺寸以及潤滑方法、力和能量的傳遞方式等進行分析、構思和計算，并將其形成具體的描述以作為機械制造依據的工作過程。這不僅是一個創造性的工作，同時也是建立在豐富的成功經驗基礎上的工作，只有將兩者結合起來，才能設計出高質量的機器。

機械設計的所有步驟幾乎都需要計算機的幫助。圖形的編輯、修改，大量數據的計算和比較，對零部件動力、強度等方面的精確測試，都需要相應的計算機軟件的支持。除了這些繁瑣的工作可由計算機替代外，設計者還可以利用計算機進行虛擬樣機的構建，也就是根據圖紙，在計算機上制造一個模擬樣機，對它的工作性能、受力情況、熱度等各方面進行驗證，根據出現的狀況修改原設計，從而達到完善的程度。隨著計算機技術的發展，計算機正在越來越廣泛地應用于機械設計的各個方面以及各種各樣的機械設計中，它在提高機械設計的質量和轉化為實際制造的效率方面，發揮著重要作用。計算機輔助設計便是伴隨著計算機技術的發展而出現，并廣泛應用于多種學科的一種方法。計算機輔助設計又被稱作“CAD”，是由計算機幫助設計人員完成機械設計中的計算、制圖、模擬等工作，并在不斷修改和反復驗證的基礎上，輸出滿意的設計結果和最后的產品圖紙的一門技術。

2 逆向工程中CAD的應用

逆向工程是一種消化、吸收先進設計的重要手段。技術的自主研發固然重要，但研發成本卻是相當高昂的，而且研發過程還受到科技人員的素質、國家財政的投入、現有條件等各方面因素的影響，因而一項新技術的產生通常需要幾年甚至十幾年的時間，這對于技術條件及設備相對落后的發展中國家而言是不可想象的。因而，充分利用他國的科技成果，在消化、吸收的基礎上再進行創新不失為一種加快科技發展的重要手段。日本在二戰結束后的重新崛起，很大程度上是因為他大規模引進美國、英國等歐洲發達國家的先進技術，并做了很好地消化吸收，從而轉化為本國生產力的一部分。逆向工程就是在只有產品或實物模型的條件下，在了解產品原設計的基礎上，逆向重構產品零部件的CAD模型，已達到設計創新的目的。隨著現在機械制造技術的發展，可以通過坐標測量設備、通用的CAD軟件等方法，把實物樣件轉化為CAD模型，綜合利用計算機輔助制造、計算機集成制造系統等技術對其進行處理和再設計。

3 汽車覆蓋件模具設計中的CAD應用

汽車覆蓋件模具設計不僅影響到汽車車型，也是汽車個性化和更新換代的標志。然而在現實的汽車覆蓋件模具設計中，經常發生設計人員的設計與制造、工藝人員的工作相沖突的情況也就是設計者的設計不能很好地進入生產、制造環節，甚至還會進行返工、再設計，這不僅增加了設計成本，拖延了生產時間，還可能造成失去市場競爭力的嚴重后果。為避免這種情況的發生，應盡量在設計環節排除這些問題。

汽車覆蓋件模具的設計過程一般包括：根據市場需求進行模具概念設計；對模具的結構、熱度、工藝問題等進行分析并畫出圖紙；根據圖紙進行CAD模具結構造型設計；將CAD造型鑄造為實物，如有矛盾或不當之處，再返回CAD設計。CAD造型設計是整個設計的關鍵環節，此處出現問題將會影響后期的汽車生產，因而必須要做好CAD的造型設計。比如對某款汽車的車門做一些設計上的更新，首先需要獲得車門零件的幾何模型，然后運用三坐標測量機對零件的結構進行分析，再使用特定的測量方法采集數據，運用相關測量設備對數據進行處理，最后再利用Pro/Engineer軟件進行模型重建，通過Pro/Engineer的模具設計及數控加工功能，迅速完成汽車車門的模具設計及零件的NC加工。

4 結語

算機輔助設計技術在確保機械設計的精度、處理機械設計中的大量數據、繪制復雜圖形等方面發揮著重要作用，但這些計算機輔助設計的技術大都產自歐美等發達國家，我國自主研發的較少，加之對引進他國的技術沒有完全消化，致使我國的機械制造業水平同國外相比，還存在較大差距，僅以目前的礦山機械設備為例，我國的輸送機特性研究只有理論，還沒有成熟的安全設計方法。因而，應加強計算機輔助設計的自主研發能力，為我國的機械設計提供必要的技術支撐，從而提高我國的機械裝備水平。

[1]劉書君.CAD技術在機械設計中的應用[J].化學工程與裝備，2008（11）.

[2]張瀟云.淺談計算機在機械設計中的應用[J].陜西煤炭，2001（01）.

[3]李秋娟，張兵.論CAD在機械設計中的應用及機械制造技術的新發展[J].化學工程與裝備，2010（03）.

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1673-0038（2015）33-0234-01

2015-7-25