淺析計算機輔助設計技術在機械設計中的應用

李卓榮

【摘 要】伴隨我國社會經濟的發展、科學技術的進步，計算機技術在眾多行業和領域得到推廣，在機械設計領域亦是如此，通過引入計算機輔助設計技術，顯著地提升了機械設計工作效率，縮減了機械制造時間。文章在闡述計算機輔助設計技術內涵及其在機械設計中應用優勢的基礎上，從圖形及符號、二維繪圖、三維設計、逆向工程等方面探討了計算機輔助設計技術在機械設計中的應用實踐。

【關鍵詞】計算機輔助設計技術;機械設計;應用

【中圖分類號】TH122 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-0688（2020）05-0119-02

0 引言

近年來，在計算機信息技術飛速發展的推動下，計算機輔助設計技術得以不斷發展和成熟，應用計算機輔助技術可以充分展現產品的外形、色彩、結構等，不僅在諸如汽車、航天等領域得到推廣，還在很大程度上推動了機械制造行業的發展與變革。計算機輔助設計技術憑借可靠的數據計算能力和強大的圖形處理分析能力，依托繪圖軟件，能幫助工程技術設計人員對工程產品開展分析、設計，進一步設計出滿足實際需求的工程零件，推動社會的發展與進步[1]。傳統機械設計通常采用人工手繪方式進行圖紙設計，而應用計算機輔助設計技術后，不僅可以極大地提升產品的設計精度，還可以縮短產品的開發周期，進而促進機械制造企業制造出更高效、可靠的產品。基于此，本文對計算機輔助設計技術在機械設計中的應用展開探索和研究。

1 計算機輔助設計技術概述

1.1 計算機輔助設計技術內涵

計算機輔助設計技術，是指在機械設計中肩負一系列人工不易操作和完成的工作，并將其轉化成數字、文字、圖像等信息數據于計算機中開展檢索、處理等。計算機輔助設計技術涉及圖形變換技術、交互技術、實體造型技術等多項技術，同時包括計算機軟硬件、掃描儀、圖形輸入板等組成部分，機械設計人員可利用計算機輔助設計技術構建三維工作空間，實現對一系列機械設計模型的真實呈現，進一步提升了機械設計的質量、效率[2]。

1.2 計算機輔助設計技術與機械設計的關聯性

機械設計作為機械生產的基礎，是機械工程中不可或缺的一部分。并且，機械設計是一項極具創造性的工作，必須結合實際的目標、前提，方可形成可靠的機械制造依據，再結合相關的理論知識體系及實踐經驗，保障最終的產品設計效果。在開展機械設計過程中，憑借計算機的輔助，不僅可為各種圖形、結構編輯及計算等提供軟件和硬件支持，還可借助計算機構建模型，對產品相關參數、性能進行研究和分析，并結合模擬結果不斷改進設計。簡而言之，計算機輔助設計技術為機械設計的發展與創新提供了有力支持。

2 計算機輔助設計技術在機械設計中的應用優勢

計算機輔助設計技術在機械設計中的應用，表現出諸多應用優勢：一是與設計人員的設計思維相符。對于機械設計人員而言，他們在機械設計中，通常要經過先構思后表達的過程，因為在大腦中所構思的產品形象是趨于立體化的，所以通過對計算機輔助設計技術的應用，就能對產品的真實幾何形狀進行展現，符合設計人員對機械設計的思維表達。二是可以提高機械產品的設計質量。計算機輔助設計技術能充分發揮三維機械設計技術的優勢，將其應用在機械設計中，可促進對復雜幾何模型的有效構建。例如，借助布爾運算等軟件功能，依托簡單幾何實體既可實現對復雜幾何實體的有效計算，并自動形成截交線及相貫線，進而達到縮減設計工作負擔，縮短設計周期，提升設計效率的效果。三是可提升機械產品設計質量。隨著機械設計的不斷發展，機械產品不斷實現了與各式各樣信息技術的有機融合，再結合計算機輔助設計技術，從而改善機械產品設計質量，針對計算機輔助設計中的優化設計、受力狀態等開展分析，能有效提升機械產品的設計質量。

3 計算機輔助設計技術在機械設計中的應用實踐

3.1 在圖形及符號中的應用實踐

在機械設計過程中，通常涉及不同形式、不同內容的符號。利用計算機輔助設計技術，設計人員可對所需用到的圖形符號事先進行編制整合，如此便可隨用隨取，極大地提高了設計效率。與此同時，機械設計師在機械設計過程中還會遇到各式各樣標準化、非標準化的零件，對于零件不統一的問題，可預先將標準化的零件編制進零件庫中，這樣就能隨時調用。

3.2 在二維繪圖中的應用實踐

在計算機輔助設計技術的支持下，可借助諸如CAD、PROE等繪圖軟件開展二維圖形操作制作，利用上述軟件完成計算機機械設計工作，提升了設計人員繪圖設計的便捷性，一方面提升了工作效率，另一方面能讓設計人員有更多的時間進行創造性的工作，設計出更優質的產品[3]。

3.3 在三維設計中的應用實踐

在應用計算機輔助設計技術開展三維設計過程中，可通過計算機輔助程序對機械產品三維信息進行直觀呈現，這為設計人員的設計工作提供了極大的便利，設計人員由此也可以開展更為高效且高質量的設計修改。同時，利用計算機輔助設計技術還可對原本的產品版本進行匯總分析，為后續設計優化提供有力的依據。由此表明，應用計算機輔助設計技術對三維造型效果的優化和設計效率的提升具有十分重要的意義。在計算機輔助設計技術的支撐下，可保障三維造型設計更快地完成，同時較好地達到設計質量要求。此外，應用計算機輔助設計技術開展三維設計的過程中，還可實現對零件裝配的模擬重組，這樣有助于激發設計人員的設計靈感，幫助設計人員設計出更優質的產品。

3.4 在逆向工程中的應用實踐

在機械設計中，逆向工程屬于一項強調對先進技術進行吸收、應用的機械設計方法，通過應用該項技術，可顯著提升機械產品的設計質量和效率。但是，對于機械設計逆向工程的發展應用還面臨受市場限制和成本投入大等問題，要達成相關機械設計目標，就對設計人員的綜合素質提出了較為嚴格的要求。通過將計算機輔助設計技術應用于機械設計逆向工程中，可以很好地幫助設計人員對先進技術進行吸收、應用，并將相關技術轉化成機械設計的驅動力。通常而言，逆向工程通常是在產品、模型設計制造過程中采用的主要模式，也就是先對原有產品進行整合，然后創造出新的產品種類。應用計算機輔助設計技術可以引入坐標測量設備，將實體樣本轉化成三維模型，再借助計算機輔助軟件、計算機集成制造技術等對產品開展進一步的設計處理。計算機輔助設計技術在逆向工程中的應用實踐，講究以仿真方式為設計人員的機械設計提供實物分析，這樣可顯著提升設計人員對產品特征及產品零部件模型的有效認識。

3.5 在汽車覆蓋件模具設計中的應用實踐

現代科技的推陳出新，對我國汽車行業發展起到了很好的推動作用。汽車覆蓋作為汽車車身、發動機等不可或缺的零件，主要由汽車覆蓋件構成，不僅可實現強大的功能，而且質量佳、表面光順、美觀大方。對于汽車的設計開發，車身設計至關重要，特別是在沖壓模具設計過程中，傳統車身設計往往需要在實物模型的支持下獲取相應的設計依據，而由于人為設計誤差、實物模型形變等因素的存在，使得沖壓模具設計質量、效率總是難以保證。如果要想提升質量、效率，就需要對傳統模具開發手段進行有效革新。鑒于此，可將計算機輔助設計技術應用于沖壓模具設計中。一般情況下，沖壓模具設計主要包括拉深、修邊等步驟，與此過程中，補充面設計是尤為關鍵的一環。在實體模具設計時，為防范凹模、凸模等因素的影響，可引入計算機輔助設計技術，也就是在實體模具設計前先繪制出數控刀具路徑程序，然后檢測加工過程的科學性。此外，在沖壓零件表面設計過程中，可采用專用曲面設計軟件，以此保障沖壓零件表面與模具表面的協調統一。計算機輔助設計技術在建立模型、模具結構設計等方面發揮了至關重要的作用，同時計算機輔助設計技術可實現參數化，但需要注意的是，當前計算機輔助設計技術還面臨計算機運算速度偏慢、設計標準化水平不足、軟件占硬件及內存空間大等因素的制約，有待相關人員進一步完善。

4 結語

總而言之，機械設計是機械制造中至關重要的一環，而將計算機輔助設計技術應用于機械設計中可提升機械設計的準確度，實現對多樣復雜數據、圖形的簡化分析。為進一步提升機械設計的質量、效率，要求相關設計人員要加強對計算機輔助設計技術的研究和應用。現階段，計算機輔助設計技術仍普遍源自發達國家，我國近年來不斷加大了對該技術的自主研發力度，并收獲了一定的成效，但相較于發達國家的應用水平仍存在一定差距。所以，還需要相關人員加強對計算機輔助設計技術的鉆研，結合我國發展現狀，加強對計算機輔助設計技術的有效宣傳，為該項技術發展和應用提供更寬廣的空間。

參 考 文 獻

[1]李麗.淺析計算機輔助設計技術在機械設計中的應用研究[J].中國機械，2014（6）：200.

[2]樊麗娜.計算機輔助設計在機械設計中的應用分析[J].中小企業管理與科技（下旬刊），2016（5）：155-156.

[3]衡斌.計算機輔助設計技術在機械設計中的應用分析[J].時代農機，2018（3）：63.