探究计算机辅助设计在机械设计中的应用

曾丽

【摘 要】随着电脑技术的不断进步，逐渐开发出的新设计软件在各行各业得以应用与推广，特别是为机械设计注入新血液、引发新革命的计算机辅助设计软件，设计师通过这一关键的制图系统进行机械的设计与检索，挑选出最优的方案。本文通过了解计算机辅助设计的概念，知晓其应用在机械设计中的重要意义，并通过从二维绘图、三维设计、汽车覆盖件设计以及逆向工程四方面探究计算机辅助设计在机械设计中的应用。

【关键词】计算机辅助设计;机械设计;应用

计算机辅助设计诞生于20世纪60年代，随着科技的不断进步，越来越多的人认识到计算机辅助设计是一种巨大的生产力，更多的设计人员将这一项先进的制图软件应用在机械设计中，不仅缩短了研发产品的生命周期，提高了工作效率，而且给机械制造业带来了更大的经济效益。

一、计算机辅助设计相关理论概述

（一）计算机辅助设计的概念

计算计辅助设计，简称CAD。它是指通过使用一台计算机与制图设备进行所绘图形的放大、缩小、旋转、叠加、平移等设计工作，并将其转化为文字、图像和数字等相关资料，从而利用计算机进行加工与检索的工作软件。

（二）计算机辅助设计应用在机械设计中的意义

1.有利于调整设计方案

每一台完整的机械都是由大大小小的零部件组成，机械的正常运转就需要各个零部件发挥其重要作用。通过计算机辅助设计系统可以及时调整零部件的尺寸、使用位置、适用形状等，使得不同的零部件之间相互协调与配合，共同维持机械的正常运转。此外，在完成相关设计工作之后，机械设计人员通过观察制图过程以及模拟演练可以进一步清楚机械设计步骤，了解各零部件之间配合的情况，逐渐完善设计方案。

2.有利于提升产品的设计质量

机械设计是产品生产的重要前提，机械设计的很多工作都需要计算机来完成，在设计过程当中，计算机会对不同方案进行分析、对比、探索与计算，从中选择最完美的产品设计方案。计算机将设计人员设计好的草图进行检索，检索完成之后直接将草图变成工作图，节省了投入的时间与成本，也可以帮助工作人员了解产品设计存在的不足、分析产品的局限性，从而进行优化，不断提高产品的设计质量。此外，设计人员可以在计算机上创造一个虚拟样机，在观察与分析其运行程序与工作机制过程中，通过所记录的问题对其进行详细修改，这也是提高产品设计质量的有效方法与途径。

3.有利于提高机械设计工作效率

在过去的机械设计中，大多数都需要工作人员手工绘制完成，即使是很简单的制图工作，也需要花费很多时间与精力，所以较为困难的机械设计工作，为设计人员增添了很大的难度。随着时代的发展，计算机辅助设计逐渐得到广泛应用，它将复杂的、多层面的图像清晰明了的展示出来，然后借助其运算程序进行相关的检索工作，很大程度上缩短了机械设计周期，提高了机械设计的工作效率。

二、计算机辅助设计在机械设计中应用的体现

（一）二维绘图的应用

在机械设计过程当中，二维绘图是最基础的工作。在过去的设计工作中，二维绘图需要设计人员手动绘图来完成，需要花费较多的时间与精力，并且因为是在图纸上绘制，一旦出错，不仅不容易修改，而且会造成纸张的浪费，增加设计成本。在计算机辅助设计这一软件中进行二维绘图，通过在计算机界面上操作，有很多绘图工具的选择，完成大部分制图工作，且极方便修改设计步骤，完善二维绘图设计方案，提升设计效率的同时，节省人力、财力与物力。

（二）三维设计的应用

二维绘图仅仅需要工作人员考虑上下左右四个方向，三维设计增加前与后两个方位，更加具有立体感。计算机辅助软件进行三维设计会使得机械设计更加简单化、方便化，在进行机械设计的模拟重组实验过程中，不断激发工作人员的设计灵感，制造出更加的优质的机械。在日常生活中我们所接触的事物大多都是三维的，我们所居住的房子、放衣服的衣柜、驾驶的汽车、书桌、书本、等等，当然还有我们喜欢看的3D电影，给我们视觉带来震撼的同时，也使我们整个人都身临其境一般。

（三）汽车覆盖件设计的应用

汽车覆盖件设计的合理与否会影响车身的美观度与质量，因此，从编制冲压工艺到模具设计都需要认真分析、全面测算。我们在观察一辆汽车时，首先看到的就是汽车的外形轮廓与其外部结构，覆盖件的模型出现设计与工艺上的问题，不仅无法体现辛苦劳作的设计人员的价值，而且会给生产部门与制造部门带来很大的麻烦，如果已经投入市场，也会造成顧客的不满，影响企业形象。而通过使用计算机辅助软件系统，会帮助设计人员将自己的设计思路通过计算机转化为实物模型，经过内部人员的不断沟通、反复检测，进而发现问题所在，及时改进设计方案，节约了设计成本，而且提高的覆盖件设计的准确度，使生产的成品更快的投入市场，为企业获得更多的利益。

（四）逆向工程的应用

逆向工程是在已经获得实物的情况下，通过实际测量与计算机辅助技术制图软件等将实物以虚拟模型的形式展现在电脑上，设计人员通过对其进行分解来了解它的功能特性、内部构造、工作流程以及硬件规格等，然后利用相关软件实现参数化设计，完成模型的重建，以达成对产品创新的目标。逆向工程的应用能够有效降低企业开发新产品的风险，加快某一机械外部造型与内部结构的设计，同时，因为已经有成品的存在，通过了解成品的设计与制作过程，可以进一步完善产品的性能与构造，设计出更加完美的产品供应市场。但是，由于这一技术成本比较高、工程周期比较长、所需要的科技水平比较高，因此，并没有广泛应用开来。

三、总结

综上所述，计算机辅助设计应用于机械设计，能有效的帮助企业生产与制造出高品质、高性能的产品，而且能够促进我国机械制造业的进步。由于计算机辅助设计最早起源于发达国家，在这一技术的应用上，我国与发达国家仍然存在着较大差距，要想快速提高我国的计算机应用技术，国家就要出台相应的激励政策、给予资金的支持、注重人才的培养。其次，设计人员也要加强学习国外的先进技术，更新自己的设计理念，将所学的理论知识与实际的设计工作相结合，提高自主研发水平。

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