計算機輔助設計技術在機械設計中的應用

聶勇軍

（廣州航海學院機械工程系，廣州510725）

1 計算機輔助設計技術在機械設計中的應用優勢

1.1 提高機械設計效率

計算機輔助設計技術具有顯著的高效性，應用計算機輔助設計技術可以立體化地展示機械設備內部的各個配件的功能和特點。在實際進行機械設計工作的過程中，計算機設備的計算程序是機械設計工作最為基礎的功能，輔助設計程序可以有效提升計算分析的精準性。在機械設計的過程中，應用計算機輔助設計技術可以實現數據的自動運算，減少人力資源的投入，大幅度縮減人工成本，節省機械設計時間，降低整體工作強度。同時，計算機輔助設計技術在機械設計領域中的有效應用還可以針對客戶的要求，快速進行機械產品的修改和完善，使得機械設計工作更加合理和便捷。相關設計人員可以有效應用輔助程序進行原有方案的修改，減少設計人員的工作壓力，進一步提高機械設計工作的效率和質量，使得傳統的設計工作模式獲得有效創新和優化[1]。

1.2 提高數據處理的精準性

機械設計活動對數據的要求比較高，利用計算機輔助設計技術和計算機輔助設計平臺的實施監控功能，能夠更好地進行數據的監督和管理，提高數據編輯和修改的速度，設計人員只需要借助計算機輔助設計系統便可以簡單地在數據出現錯誤時直接完成數據修復工作，方便計算機輔助設計工作人員，及時發現設計過程中存在的問題和不足，并科學地完成信息的處理以及上報工作。機械設計工作在數據修改過程中，并不需要耗費大量的人力和物力，利用CAD 技術建立數學模型，可以最大限度地進行實物三維立體的還原。其次，還可以建立起三維產品模型，保證模型具有穩定性。投入市場時由專門人員進行模型檢測，保證機械設計的安全性，有效消除機械設計的安全隱患。信息系統的有效應用可以打破原有時間和空間的限制，充分利用計算機系統強大的計算能力和控制能力，減少數據處理時間和分析時間，可以集合處理分析及設計為一體來開展計算機設計工作。另外，計算機系統的輔助設計應用可以多角度、全方位地進行產品的監督和管理，減少不必要的人力資源的浪費，提高機械設計產品的可用性[2]。

1.3 縮短機械設計工作周期

應用計算機輔助設計技術可以持續縮短機械項目的設計周期，減少原有機械設計活動對人力資源的限制，減輕設計師的工作壓力。工程項目設計人員在遇到某些比較復雜的機械結構時，可以應用CAD 計算機輔助設計軟件進行三維立體結構的快速展示和設計，通過簡易的零件組合模式呈現煩瑣的零部件結構，在提高設計效率的同時有效降低了設計工作的難度，保證設計活動的有效性和科學性。同時，計算機輔助設計技術的研究還可以避免成本和時間的過度浪費，設計師可以對簡易的零部件進行重新組裝，保證技術條件的科學化改良，從而可以創造更加優質的創新型機械產品[3]。

1.4 零件的修改和設計更加方便

機械設計在實際進行的過程中難免會出現一些不合理和不科學的問題，影響機械整體呈現的效果和功能。因此，機械相關設計人員需要結合設計要求以及工作特征進行科學的調整和優化。傳統的機械設計方式應用手繪的方法修改難度比較大，有的甚至需要重新進行設計圖的繪制。計算機輔助技術的有效應用可以科學地解決這一弊端問題，在整體設計上通過模擬裝配環境進行更換零件的有效推演，使得機械設計活動可以更加方便和簡便，達到最佳的機械設計整體效果，有效降低機械設計的成本問題[4]。

2 計算機輔助設計技術在機械設計中的應用

2.1 三維造型

計算機輔助設計技術在機械設計中的應用可以通過三維造型設計來實現，通過計算機輔助程序立體直接地展示出機械產品的三維信息，給設計人員的設計思路和設計過程提供有效幫助。在計算機輔助設計技術的應用背景之下，設計人員可以直觀和快速地進行設計方案的修改與調整，保證設計質量和設計效果。另外，計算機輔助設計軟件還可以分析整合原有的產品的版本，為后續產品的優化和升級提供科學的意見，在輔助設計技術應用的過程中加強三維造型效果的優化，能夠顯著提升計算機輔助技術的應用效率和質量，使得三維造型設計活動能夠更加快速準確地完成。

2.2 計算機輔助設計技術

在實際機械設計過程中，需要充分利用CAD 程序和軟件系統的3 大功能進行模型的構建與完善，嚴格按照相關規定和設計原理進行各零部件之間的順序排列。借助布爾運算進行最合理的部件布局，實現零部件最佳的分布狀態。在實際工作的過程中，難免會遇到三維實體模型中一些不符合條件的零件，這些連接的零件磨合度比較差，可以應用計算機輔助設計技術對零件狀態進行改變，滿足實際工程項目的建設要求。構建機械產品零部件的實體模型，并做好后續加工和完善工作，設計人員要利用計算機輔助設計技術進行模型操作，對零件模型進行重新裝配，確保機械裝配圖的完整性和科學性。

2.3 工程分析與結構優化調試

在機械設計的過程中，需要結合機械產品的功能要求，科學調整機械產品的力學結構以及力學性能。通過動力學建模分析以及有限元分析，做好CAD 程序工程分析工作以及結構調整工作。從當前我國工程項目和機械設計情況開展來看，我國很多CAD 程序都提供了有限元分析軟件相互匹配的接口，可以利用軟件系統將機械產品的三維實體模型直接在有限元分析程序之中導入，依照結構實施改進和優化，保證三維模型的設計效率。其次，還可以應用機械設計程序對這些設計的碰撞問題動態特征、結構合理狀態、運動狀態以及材料強度進行妥善優化和細致認證。

2.4 計算機輔助設計技術在逆向工程中的應用

在機械設計領域，有時會采取逆向工程的形式進行機械設計活動，逆向工程設計技術的設計手段比較先進，能夠更好地滿足行業發展的需要。在當前科學技術迅猛發展的背景下，需要結合最新的科技成果，對逆向工程的設計手段進行持續創新。計算機輔助技術的應用可以結合CAD 制圖軟件，有效利用測量坐標的方式將逆向工程的側重點轉向為虛擬模型，減少逆向工程應用過程中的工作量，提高逆向工程的應用效率和應用質量，保證機械設計的效果。

3 結語

綜上所述，計算機輔助設計技術在機械設計中的應用能夠有效提升機械設計的質量和機械設計的效率，減少機械設計過程中失誤問題的發生，是當前科學技術持續進步的必然趨勢。計算機輔助設計技術的應用可以保證整體機械設計的精準度，有效提高機械設計的信息處理水平和信息處理效率，提高了機械設計的自動化水平和智能化水平，通過全新的作業方式優化設計環節，提高設計效率，減少人工失誤和設計成本，促進機械設計行業的持續穩健發展。