李卓榮

【摘 要】伴隨我國社會經(jīng)濟的發(fā)展、科學技術(shù)的進步，計算機技術(shù)在眾多行業(yè)和領(lǐng)域得到推廣，在機械設(shè)計領(lǐng)域亦是如此，通過引入計算機輔助設(shè)計技術(shù)，顯著地提升了機械設(shè)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(shè)計技術(shù)內(nèi)涵及其在機械設(shè)計中應用優(yōu)勢的基礎(chǔ)上，從圖形及符號、二維繪圖、三維設(shè)計、逆向工程等方面探討了計算機輔助設(shè)計技術(shù)在機械設(shè)計中的應用實踐。

【關(guān)鍵詞】計算機輔助設(shè)計技術(shù);機械設(shè)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(shù)飛速發(fā)展的推動下，計算機輔助設(shè)計技術(shù)得以不斷發(fā)展和成熟，應用計算機輔助技術(shù)可以充分展現(xiàn)產(chǎn)品的外形、色彩、結(jié)構(gòu)等，不僅在諸如汽車、航天等領(lǐng)域得到推廣，還在很大程度上推動了機械制造行業(yè)的發(fā)展與變革。計算機輔助設(shè)計技術(shù)憑借可靠的數(shù)據(jù)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(shù)設(shè)計人員對工程產(chǎn)品開展分析、設(shè)計，進一步設(shè)計出滿足實際需求的工程零件，推動社會的發(fā)展與進步[1]。傳統(tǒng)機械設(shè)計通常采用人工手繪方式進行圖紙設(shè)計，而應用計算機輔助設(shè)計技術(shù)后，不僅可以極大地提升產(chǎn)品的設(shè)計精度，還可以縮短產(chǎn)品的開發(fā)周期，進而促進機械制造企業(yè)制造出更高效、可靠的產(chǎn)品?；诖耍疚膶τ嬎銠C輔助設(shè)計技術(shù)在機械設(shè)計中的應用展開探索和研究。

1 計算機輔助設(shè)計技術(shù)概述

1.1 計算機輔助設(shè)計技術(shù)內(nèi)涵

計算機輔助設(shè)計技術(shù)，是指在機械設(shè)計中肩負一系列人工不易操作和完成的工作，并將其轉(zhuǎn)化成數(shù)字、文字、圖像等信息數(shù)據(jù)于計算機中開展檢索、處理等。計算機輔助設(shè)計技術(shù)涉及圖形變換技術(shù)、交互技術(shù)、實體造型技術(shù)等多項技術(shù)，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(shè)計人員可利用計算機輔助設(shè)計技術(shù)構(gòu)建三維工作空間，實現(xiàn)對一系列機械設(shè)計模型的真實呈現(xiàn)，進一步提升了機械設(shè)計的質(zhì)量、效率[2]。

1.2 計算機輔助設(shè)計技術(shù)與機械設(shè)計的關(guān)聯(lián)性

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

2 計算機輔助設(shè)計技術(shù)在機械設(shè)計中的應用優(yōu)勢

計算機輔助設(shè)計技術(shù)在機械設(shè)計中的應用，表現(xiàn)出諸多應用優(yōu)勢：一是與設(shè)計人員的設(shè)計思維相符。對于機械設(shè)計人員而言，他們在機械設(shè)計中，通常要經(jīng)過先構(gòu)思后表達的過程，因為在大腦中所構(gòu)思的產(chǎn)品形象是趨于立體化的，所以通過對計算機輔助設(shè)計技術(shù)的應用，就能對產(chǎn)品的真實幾何形狀進行展現(xiàn)，符合設(shè)計人員對機械設(shè)計的思維表達。二是可以提高機械產(chǎn)品的設(shè)計質(zhì)量。計算機輔助設(shè)計技術(shù)能充分發(fā)揮三維機械設(shè)計技術(shù)的優(yōu)勢，將其應用在機械設(shè)計中，可促進對復雜幾何模型的有效構(gòu)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(xiàn)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(shè)計工作負擔，縮短設(shè)計周期，提升設(shè)計效率的效果。三是可提升機械產(chǎn)品設(shè)計質(zhì)量。隨著機械設(shè)計的不斷發(fā)展，機械產(chǎn)品不斷實現(xiàn)了與各式各樣信息技術(shù)的有機融合，再結(jié)合計算機輔助設(shè)計技術(shù)，從而改善機械產(chǎn)品設(shè)計質(zhì)量，針對計算機輔助設(shè)計中的優(yōu)化設(shè)計、受力狀態(tài)等開展分析，能有效提升機械產(chǎn)品的設(shè)計質(zhì)量。

3 計算機輔助設(shè)計技術(shù)在機械設(shè)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(shè)計過程中，通常涉及不同形式、不同內(nèi)容的符號。利用計算機輔助設(shè)計技術(shù)，設(shè)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(shè)計效率。與此同時，機械設(shè)計師在機械設(shè)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(tǒng)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(diào)用。

3.2 在二維繪圖中的應用實踐

在計算機輔助設(shè)計技術(shù)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(shè)計工作，提升了設(shè)計人員繪圖設(shè)計的便捷性，一方面提升了工作效率，另一方面能讓設(shè)計人員有更多的時間進行創(chuàng)造性的工作，設(shè)計出更優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品[3]。

3.3 在三維設(shè)計中的應用實踐

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

3.4 在逆向工程中的應用實踐

在機械設(shè)計中，逆向工程屬于一項強調(diào)對先進技術(shù)進行吸收、應用的機械設(shè)計方法，通過應用該項技術(shù)，可顯著提升機械產(chǎn)品的設(shè)計質(zhì)量和效率。但是，對于機械設(shè)計逆向工程的發(fā)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(guān)機械設(shè)計目標，就對設(shè)計人員的綜合素質(zhì)提出了較為嚴格的要求。通過將計算機輔助設(shè)計技術(shù)應用于機械設(shè)計逆向工程中，可以很好地幫助設(shè)計人員對先進技術(shù)進行吸收、應用，并將相關(guān)技術(shù)轉(zhuǎn)化成機械設(shè)計的驅(qū)動力。通常而言，逆向工程通常是在產(chǎn)品、模型設(shè)計制造過程中采用的主要模式，也就是先對原有產(chǎn)品進行整合，然后創(chuàng)造出新的產(chǎn)品種類。應用計算機輔助設(shè)計技術(shù)可以引入坐標測量設(shè)備，將實體樣本轉(zhuǎn)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(shù)等對產(chǎn)品開展進一步的設(shè)計處理。計算機輔助設(shè)計技術(shù)在逆向工程中的應用實踐，講究以仿真方式為設(shè)計人員的機械設(shè)計提供實物分析，這樣可顯著提升設(shè)計人員對產(chǎn)品特征及產(chǎn)品零部件模型的有效認識。

3.5 在汽車覆蓋件模具設(shè)計中的應用實踐

現(xiàn)代科技的推陳出新，對我國汽車行業(yè)發(fā)展起到了很好的推動作用。汽車覆蓋作為汽車車身、發(fā)動機等不可或缺的零件，主要由汽車覆蓋件構(gòu)成，不僅可實現(xiàn)強大的功能，而且質(zhì)量佳、表面光順、美觀大方。對于汽車的設(shè)計開發(fā)，車身設(shè)計至關(guān)重要，特別是在沖壓模具設(shè)計過程中，傳統(tǒng)車身設(shè)計往往需要在實物模型的支持下獲取相應的設(shè)計依據(jù)，而由于人為設(shè)計誤差、實物模型形變等因素的存在，使得沖壓模具設(shè)計質(zhì)量、效率總是難以保證。如果要想提升質(zhì)量、效率，就需要對傳統(tǒng)模具開發(fā)手段進行有效革新。鑒于此，可將計算機輔助設(shè)計技術(shù)應用于沖壓模具設(shè)計中。一般情況下，沖壓模具設(shè)計主要包括拉深、修邊等步驟，與此過程中，補充面設(shè)計是尤為關(guān)鍵的一環(huán)。在實體模具設(shè)計時，為防范凹模、凸模等因素的影響，可引入計算機輔助設(shè)計技術(shù)，也就是在實體模具設(shè)計前先繪制出數(shù)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(shè)計過程中，可采用專用曲面設(shè)計軟件，以此保障沖壓零件表面與模具表面的協(xié)調(diào)統(tǒng)一。計算機輔助設(shè)計技術(shù)在建立模型、模具結(jié)構(gòu)設(shè)計等方面發(fā)揮了至關(guān)重要的作用，同時計算機輔助設(shè)計技術(shù)可實現(xiàn)參數(shù)化，但需要注意的是，當前計算機輔助設(shè)計技術(shù)還面臨計算機運算速度偏慢、設(shè)計標準化水平不足、軟件占硬件及內(nèi)存空間大等因素的制約，有待相關(guān)人員進一步完善。

4 結(jié)語

總而言之，機械設(shè)計是機械制造中至關(guān)重要的一環(huán)，而將計算機輔助設(shè)計技術(shù)應用于機械設(shè)計中可提升機械設(shè)計的準確度，實現(xiàn)對多樣復雜數(shù)據(jù)、圖形的簡化分析。為進一步提升機械設(shè)計的質(zhì)量、效率，要求相關(guān)設(shè)計人員要加強對計算機輔助設(shè)計技術(shù)的研究和應用?，F(xiàn)階段，計算機輔助設(shè)計技術(shù)仍普遍源自發(fā)達國家，我國近年來不斷加大了對該技術(shù)的自主研發(fā)力度，并收獲了一定的成效，但相較于發(fā)達國家的應用水平仍存在一定差距。所以，還需要相關(guān)人員加強對計算機輔助設(shè)計技術(shù)的鉆研，結(jié)合我國發(fā)展現(xiàn)狀，加強對計算機輔助設(shè)計技術(shù)的有效宣傳，為該項技術(shù)發(fā)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(shè)計技術(shù)在機械設(shè)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(shè)計在機械設(shè)計中的應用分析[J].中小企業(yè)管理與科技（下旬刊），2016（5）：155-156.

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