計算機輔助設計在機械設計中的應用探討

趙慧

（沈陽職業技術學院，遼寧 沈陽 110045）

計算機輔助設計在機械設計中的應用探討

趙慧

（沈陽職業技術學院，遼寧 沈陽 110045）

Application discussion of computer aided design in mechanical design

計算機輔助設計由于其自身所具備的優勢，能有效改善產品的設計精度，縮短產品制造周期，逐步獲得了機械制造業的青睞，并將其運用到機械設計中。基于此，文章從計算機輔助設計在機械設計中的優勢出發，并以此為基礎，對其在機械設計中的應用展開探討，以供參考。

計算機輔助設計；機械設計；應用探討

在信息科學技術高速發展的推動作用下，計算機輔助設計技術的發展為我國機械制造業的發展提供了一定的技術支持，同時也簡化了機械設計行業的工作流程，為機械設計提供了巨大的方便。鑒于此，市場經濟競爭日益激烈的大環境背景下，機械設計人員應增強時代認識，充分意識到計算機輔助設計技術在機械設計中的應用優勢，摒棄傳統的繪圖方法，積極引進計算機輔助設計技術，設計高質量的機械產品。

1 計算機輔助設計在機械設計中的應用優勢

1.1 保證了機械產品的質量

計算機輔助設計軟件系統中的系統模型能夠對機械產品的參數進行精確、精準的調整，為機械設計提供精確的設計基礎。除外，計算機輔助設計軟件還融合了結構系統和力學體系等物理內容，利用這種技術設計出來的機械產品不僅精確，而且承受力也能夠得到科學保證。可見，通過計算機輔助設計在機械設計中的應用，能夠有效保證機械產品的質量。

1.2 縮短設計周期，提高工作效率

系統開發人員在計算機輔助設計軟件中通過編程輸入了相關的參數，機械設計工程師只需要在設計的過程中進行簡單的選擇，就可以找到有關參數。相比于傳統的繪圖方式，這種融入了計算機輔助設計技術的設計方式大大縮短了設計工程師的設計周期，機械設計的工程效率也獲得了極大程度的提升。除此以外，計算機輔助設計軟件開發人員還能夠根據機械設計工程師的需要，把工程師的預想模型用編程的形式導入軟件中，那么設計工程師在進行機械設計時，就能夠快速找到所需模型，設計的工作效率也得到有效提高。

2 計算機輔助設計在機械設計中的應用分析

一般來說，設計、建模、協同、集成、仿真是構成計算機輔助設計的五大要素。其中，計算機輔助設計還包括了優化設計、分析有限元、計算機仿真等內容。現階段，計算機輔助設計在我國各大行業中的應用已日趨成熟，在計算機技術興起的最初時期，計算機輔助設計技術還只是局限在計算機輔助繪圖領域。在現代化科學技術與設計理念的不斷升級與更新下，計算機輔助設計已逐步發展成為涵蓋了概念設計、計算機仿真與分析、智能CAD等技術的新領域，并在機械設計行業中取得了突出的成績。以下就計算機輔助設計在機械設計中的應用進行分析：

2.1 在繪圖中的應用

傳統的機械設計繪圖一般是由設計人員手繪完成，繪圖效率及其質量可想而知。而利用計算機輔助設計技術配合使用專門的繪圖軟件，不僅能夠存放一些使用率較高的符號、圖形，以方便設計人員進行圖形繪制時直接調用，還可以方便設計人員對設計圖紙進行快速調整，繪圖準確性及繪圖效率都得到了大大的提高。再有，機械產品的零件構造較為復雜，有標準與非標準之分在設計的過程中一般會涉及到大量的數據、參數計算。譬如說，在開發參數化繪圖軟件、直線共軛內嚙和齒輪泵輪設計時，往往會選用計算機輔助設計系統中的AutoCAD、Visual Basic平臺，采用人機對話的方式，對零件中的參數進行修改設計，以提高齒輪泵輪、直線共軛內嚙的性能。除外，機械設計工程師還可以利用軟件中的一些工具對圖像的尺寸進行設置，在計算機輔助設計軟件的幫助下，設計出的圖像尺寸將會跟家標準，而且繪圖的速度也會大大提高。

2.2 在三維造型中的應用

三維造型是機械設計的重點和難點，在機械設計中具有較高的應用率，尤其是實體造型設計，在機械設計中更為常見。在計算機輔助設計軟件當中，三維建模技術是當前使用最為廣泛和普遍的技術，特別是線框模型、表面模型以及實體模型。在機械設計工程中進行三維造型設計時，其最主要的理念就是對建模設計實現參數化和變量化的設計。

傳統的三維造型設計中，難以實現對建模技術的三維化處理，而利用計算機輔助技術可方便的對實體造型進行處理。機械設計工程師可以根據設計的需要，把實體造型進行相應的分解和組裝，并利用計算機輔助技術軟件對這些實體進行三維處理，以勾勒出實體造型的三維模型，最終把設計當中的誤差降到最低。

2.3 在機械設備中的應用

機械模具的設計是機械設計中最為重要的環節之一。計算機輔助設計技術的應用，能夠幫助設計工程師了解注塑模具的特點，從而根據特點設計出適合的冷卻系統、模具結構以及成型零件工件，增強模具設計的快捷性、準確性。同時，設計人員還可以利用計算機輔助設計技術，對機械模具造型進行論證與分析，及時發現模具造型設計中存在的不合理之處，針對性的加以改進，為后期機械產品的生產提供精確的參考。以汽車覆蓋模具設計為例進行分析。

汽車的覆蓋模具設計質量的優劣程度對汽車的整體設計制造產生著極其嚴重的影響。倘若機械設計工程師所設計的汽車覆蓋模具圖紙與實體模型之間存在較大的差異，這不僅會引發返工問題，延長設計周期，還會增加機械制造成本，降低效益，從而降低企業在市場上的競爭力。針對這種情況，機械設計工程師可以把計算機輔助設計技術應用到機械模具的設計工作中，采用計算機輔助技術，對模具造型進行論證和分析，針對當中存在的錯誤參數進行有效的修改和完善，從而避免返工問題的出現，提升機械設計的工作效率。例如：在設計汽車的車門時，就可以采用計算機輔助設計技術建立一個三維立體模型，并對模型進行數據測量，根據測量所得的數據，對車門進行自動化控制和加工，從而提高產品的生產效率。

2.4 在機械系統參數設計中的應用

機械系統參數是機械設計的內容之一。計算機輔助設計在機械設計中的應用，除了可以計算傳統的牽引性能外，還可以計算液壓系統的速度、剛度、參數校核、系統效率等等。譬如說：機械設計工程師在汽車的車身上做一些深入設計時，首先需要獲取機身系統的幾何模型，然后運用三坐標測量機對系統的機構進行分析，再使用特定的測量方法采集系統內部的數據，運用相關測量設備對數據進行參數校核，以迅速完成汽車車身的系統設計及加工。

2.5 在設計二次開發中的應用

隨著社會對機械設計要求的不斷提高，現階段單一的機械產品已難以滿足社會的發展需要。為設計出更多滿足社會生產的產品，有必要對機械設計進行二次開發。VBA、AutoLisp由于自身具備了使用方便、操作簡單的優勢，已成為了當前應用較為廣泛的計算機輔助設計技術。然而，由于VBA、AutoLisp這兩種設計工具的兼容性不強，設計人員在開發使應注意根據實際情況進行選擇，以滿足客戶對機械設計的特殊要求，提高機械制造業的市場競爭力。

3 結語

實踐證明，通過計算機輔助設計在機械設計中的應用，能夠很好的滿足社會發展對機械設計行業的需求。為此，有關部門單位應增加對計算機輔助設計在機械設計中的應用研究，不斷提高機械設計水平，以更好地為機械制造業及社會服務。

[1] 孫鳳. 計算機輔助工程在機械設計中的應用[J]. 硅谷，2011年17期.

[2] 蔣英蘭. 基于AutoCAD動態塊在機械設計中的應用分析[J]. 裝備制造技術，2012年10期.

(P-02)

TH122

1009-797X(2016)06-0108-02

A

10.13520/j.cnki.rpte.2016.06.041

趙慧（1979-），女，研究方向為機械CAD。

2016-02-25