計算機輔助設計在機械設計中的應用

郭瑋 張康 陳沖

摘要：計算機本身功能較多，包括計算能力以及圖形處理能力等，輔助設計技術對其進行合理應用，給相關技術人員提供幫助，共同設計產品。上世紀五十年代，計算機輔助設計技術出現，廣泛應用于各種領域，例如建筑、機械以及交通等，產品設計質量得到有效提升。

關鍵詞：計算機輔助設計;機械產品設計;應用

一、計算機輔助設計在機械設計中的應用意義

計算機輔助設計技術可以借助強大的數據計算能力和圖形處理分析能力，以及繪圖軟件實現對產品的精確設計。與傳統的機械設計相比，計算機輔助設計可以提高設計效率與精度，使一些工程零件可以得到最大程度的精確設計。由于計算機能夠實現高速、準確的計算，在設計零件的時候，就可以獲取零件的精確數據，減少設計誤差。在傳統的機械設計中，設計人員一般都通過手工操作的方式進行圖紙繪制，對于產品而言，這種設計方式就可能會存在誤差。如果利用計算機輔助設計，就可以實現對產品的有效開發和修改，使產品質量能夠得到保證。

（一）實現和人腦思維適應性的匹配

計算機輔助設計可以幫助設計人員獲得更加開闊的思維。由于設計師在設計產品的時候需要提前進行構思，再通過具體的繪圖進行表達，因此，若是能夠使這一表達方式更加具體、形象，就可以有效提高設計的準確性。計算機可以設計出三維模型，使構思的產品更加具體。通過三維模型可以反映出產品的屬性、形狀，對產品設計具有一定的輔助作用。

（二）提升機械設計的工作效率

利用計算機輔助設計可以進一步提升機械設計的工作效率。設計師頭腦中構思的物體狀態可通過三維模型進行展示，不管產品有多復雜，這種模型都可以展現出非常全面的信息。再利用計算機強大的計算功能對實體進行計算，化復雜為簡易的纖細線型，這樣就可以有效降低設計難度，縮短產品設計周期。

（三） 方便對機械設計零件修改

采用計算機輔助設計能夠實現對零件的修改，使各種零件的設計都可以順利完成。由于不同零件所面臨的環境不同，因此，在開展設計的時候就需要搜集環境的信息和零件的信息，使零件設計更加方便快捷。設計之后，就可以根據需求對零件進行有效搭配，減少不必要的設計誤差。在裝配環境下，機械設計工作人員可以根據箱子的形狀在較短的時間內設計出和箱子相匹配的箱蓋。如果零件設計完畢后，發現需要有修改的地方，也可以利用計算機進行修改。修改完畢后，不斷總結經驗，進一步優化機械設計步驟。

（四）提升機械產品的設計質量

計算機輔助設計代表著信息技術，其與機械設計的融合體現出機械設計領域正在不斷與時俱進。許多機械產品在設計的過程中，需要借助計算機這一技術進行輔助，提高質量，使其在未來的應用中有保障。計算機輔助設計技術能夠提高設計精度，使產品的設計得到進一步優化，確定產品是否受力均勻，性能是否可以達到要求。同時，計算機輔助設計還能夠找出產品設計中存在的問題，剔除不足，實現整體產品設計優化。對于許多企業而言，需要通過精確的機械設計提高產品質量，而計算機輔助設計可以對機械設計零件的位置、大小和形狀進行準確描述，使設計人員的設計意圖得到準確表達。機械制造行業的發展正隨著計算機的應用而蒸蒸日上，其產品的質量也會得到保障。

二、計算機輔助設計技術在機械設計中的應用

在計算機輔助設計中，包含五個環節，分別為設計、建模、協同、集成以及仿真。同時所包含的內容有優化設計以及分析有限元等。當下，在計算機輔助設計技術中，輔助繪圖的成熟度不斷提升。計算機輔助設計所包含的內容不斷豐富，例如優化設計、接口技術以及概念設計等等。如果CAD系統比較健全，其中還需包括圖形程序庫以及應用程序庫等。

（一）機械零件

在對機械零件進行設計時，通常會包含眾多計算。舉例來說，當位于AutoCAD以及Visual Basic平臺時，做好多項設計工作，包括直線共軛內嚙以及齒輪泵輪等，科學應用人機對話這一形式，針對設計參數進行有效改正，使齒輪泵應用性能得到有效提升。通常設計普通機械零件時，對該方法進行應用。

（二）機械設備

在機械設計過程中，設計機械模具這一問題的發生率較高。針對注塑模具而言，其具備突出計算機輔助設計特征，通過對其進行有效掌握與了解，使計算機輔助設計技術的優勢更為強大，明確目前計算機輔助設計的狀況及其發展方向。除此之外，也需充分了解注塑模具多項構成部分，主要包括冷卻系統、頂出系統、模具系統，還有已經成型的零件尺寸的設計，在較大程度上強化模具設計及便捷性與精確性。

（三）機械系統參數

在機械設計中，機械系統參數占據至關重要的位置，是其必不可少的組成部分。比如，針對全液壓推土機，探究其行使靜壓驅動系統參數，在此過程中，科學、合理應用VB6.0平臺以及計算機輔助設計技術。不僅需要完成傳統牽引性能的計算，也需要針對液壓系統，對其多項參數進行計算，比如速度與參數校核等。

（四） 機器人

對于機械設計而言，機器人的重要性不言而喻，是其綜合體現。舉例來說，SCARA機器人具備鮮明特征，包括速度快、靈敏性強、準確度高等，充分應用Pro/E動態仿真原理，將其作為重要前提，通過應用計算機輔助設計以及機器人特征與優勢，對下棋機器人的各項操作進行探析，包括手掌運動過程、運動特征以及范圍等，進而明確這一機器人的實際尺寸與型號。在應用Pro/E動態仿真系統的過程中，能夠為運動控制的實時性提供重要保障，強化其安全性與可靠性。

（五） CAD在逆向工程中的應用

針對逆向工程而言，有其重要目標，即吸收先進技術。因為相關技術人員的素質與能力較低，所獲得的財政支持較小，并且技術條件滯后，所以在我國，這一工程的發展速度比較慢。在逆向工程中，不僅應用產品，而且應用物理模型，在拆卸原產品時完成新產品物力模型的構建，從而制造全新產品。

（六）在零件裝配觀察中的應用

在計算機輔助設計中，需要根據機械產品的特征，找到設計的主旨，確保產品的設計準確度。利用計算機強大的圖形處理能力和運算能力，可以化復雜為簡單，化實物為模型，使設計人員能夠有效結合模型開展產品設計。由于計算機輔助設計技術在我國的應用處于摸索階段，尤其與發達國家相比，還存在較大的差距，因此，我國要加大自主研發力度，使計算機的輔助設計技術走向新的階段。在機械設計中，需要盡量提高產品的設計精度，確保產品質量，而這則需要計算機輔助設計技術的鼎力支持。

計算機輔助設計技術應用到機械產品的設計中能夠提升機械產品設計的準確度，實現對復雜數據和圖形的簡化分析。為了進一步提升機械產品的設計加工效率，需要有關設計人員加強對計算機輔助設計技術的研究應用。需要注意的是，計算機輔助設計技術大多來自于發達國家，我國自主研發的較好，將其應用在機械產品加工設計中和國外相比仍有較大的差距。為此，還需要有關人員加強對計算機輔助設計技術的自主研發力度，結合社會主義經濟市場發展需要和對該技術的應用情況提升計算機輔助設計技術的應用水平，加大力度宣傳計算機輔助設計技術，從而為計算機輔助設計技術的發展應用提供更為廣闊的空間。

三、 結束語

總而言之，近年來，我國經濟與科學技術不斷發展與創新，計算機輔助設計技術在機械設計中取得長足進步，發揮著不可替代的作用與影響。不過，相較于西方發達國家，我國的計算機輔助技術仍舊存在較大落差，因此，相關設計人員需要投入更多時間與精力，不斷更新技術與設計理念，針對計算機輔助設計，對其研發能力進行有效提升，由此更好應用計算機輔助設計技術，加強計算機輔助設計效率與質量，促進我國機械工業可持續發展。

參考文獻：

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