淺析計算機(jī)輔助設(shè)計在生產(chǎn)中的應(yīng)用

羅 雷 王曉東 四川大學(xué)計算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)實(shí)驗中心 610041

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淺析計算機(jī)輔助設(shè)計在生產(chǎn)中的應(yīng)用

羅 雷 王曉東 四川大學(xué)計算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)實(shí)驗中心 610041

【文章摘要】

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，計算機(jī)輔助設(shè)計也獲得了進(jìn)一步的發(fā)展和革新，其應(yīng)用領(lǐng)域也越來越廣泛，逐漸受到各個行業(yè)的重視。計算機(jī)輔助設(shè)計改變了原有的設(shè)計手段和方式，提高了設(shè)計工作的質(zhì)量和效率，在生產(chǎn)領(lǐng)域當(dāng)中被廣泛應(yīng)用，為生產(chǎn)設(shè)計工作提供了便利，在一定程度上縮短了產(chǎn)品生產(chǎn)的開發(fā)周期，有利于提高產(chǎn)品投入市場的速度，在生產(chǎn)過程中發(fā)揮著巨大的作用。因此，本文將著重介紹計算機(jī)輔助設(shè)計在生產(chǎn)過程中的應(yīng)用，并基于作者的經(jīng)驗來預(yù)測計算機(jī)輔助設(shè)計的應(yīng)用趨勢和未來前景。

【關(guān)鍵詞】

計算機(jī)輔助設(shè)計； CAD； 生產(chǎn)領(lǐng)域； 應(yīng)用；趨勢

1　計算機(jī)輔助設(shè)計的相關(guān)內(nèi)容介紹。

計算機(jī)輔助設(shè)計可以簡稱為CAD，它是指設(shè)計人員利用計算機(jī)技術(shù)，比如計算機(jī)圖形設(shè)備等設(shè)施，進(jìn)行設(shè)計工作，以便保證設(shè)計工作的質(zhì)量和效率，提高設(shè)計圖紙的科學(xué)性和實(shí)踐性。目前，計算機(jī)輔助設(shè)計廣泛應(yīng)用于建筑工程和工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)等重要領(lǐng)域，對經(jīng)濟(jì)發(fā)展和行業(yè)的進(jìn)步有著巨大的促進(jìn)作用。在產(chǎn)品設(shè)計過程中，計算機(jī)輔助技術(shù)將幫助設(shè)計人員進(jìn)行圖形設(shè)計相關(guān)的計算工作，可以幫助設(shè)計人員高效的完成制圖和信息儲存等工作。為了真正實(shí)現(xiàn)計算機(jī)輔助技術(shù)的作用，產(chǎn)品設(shè)計人員需要利用計算機(jī)技術(shù)對不同的方案進(jìn)行計算，并要根據(jù)產(chǎn)品的特點(diǎn)和性質(zhì)來比較各個方案，并要將相關(guān)的數(shù)據(jù)信息及時儲存，做好信息索引工作，以便為信息檢索和后期的分析總結(jié)工作提供基礎(chǔ)。

計算機(jī)繪圖系統(tǒng)于20世紀(jì)50年代左右首次出現(xiàn)在美國，50年代末期出現(xiàn)了CAD曲面片技術(shù)，在20世紀(jì)60年代中期，商品化的計算機(jī)繪圖設(shè)備被推出。在20世紀(jì)70年代開始形成了完整的CA D系統(tǒng)。隨著計算機(jī)輔助設(shè)計技術(shù)的不斷發(fā)展和迭代，在20世紀(jì)80年代出現(xiàn)了大規(guī)模集成電路制成的存儲器件和微處理器，中小型企業(yè)逐漸普及CA D 技術(shù)。隨后，計算機(jī)輔助設(shè)計技術(shù)的發(fā)展方向是標(biāo)準(zhǔn)化、 智能化和集成化。部分標(biāo)準(zhǔn)的圖形接口軟件和功能使得計算機(jī)輔助設(shè)計技術(shù)的系統(tǒng)構(gòu)造也由綜合功能取代了單一功能， 誕生了計算機(jī)輔助設(shè)計結(jié)合計算機(jī)輔助制造成一體的計算機(jī)集成制造系統(tǒng)。

2　計算機(jī)輔助設(shè)計技術(shù)對生產(chǎn)領(lǐng)域的作用

2.1提高生產(chǎn)質(zhì)量

計算機(jī)輔助設(shè)計技術(shù)包含了交互技術(shù)、圖形變換技術(shù)、曲面和實(shí)體造型等技術(shù)，這可以為產(chǎn)品設(shè)計人員提供了技術(shù)支持和便利，有利于縮短產(chǎn)品的設(shè)計周期，提高產(chǎn)品的設(shè)計質(zhì)量，保證產(chǎn)品輔助設(shè)計技術(shù)的效力。不同的CAD技術(shù)對生產(chǎn)設(shè)計工作的作用是不同的，二維計算機(jī)輔助設(shè)計技術(shù)可以讓設(shè)計人員根據(jù)圖形設(shè)計的規(guī)范來完善圖形輪廓，方便設(shè)計人員對圖紙的管理和修改工作，提高設(shè)計人員繪圖工作的效率。但是二維繪圖技術(shù)與傳統(tǒng)的手工繪圖方式在某些方面是相似的，不利于減少產(chǎn)品設(shè)計過程中存在的問題，也不能在較大程度上提高產(chǎn)品設(shè)計工作質(zhì)量。三維繪圖技術(shù)則相對彌補(bǔ)了二維繪圖技術(shù)的缺陷，該方法可以將三維模型零件集中于一張圖紙中，可以讓設(shè)計人員輕松獲取三維實(shí)體產(chǎn)品模型，有利于三維模型的模擬裝配工作，以便可以有針對性的對三維模型中的重要部件進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，提高繪圖設(shè)計工作的質(zhì)量。

2.2節(jié)約生產(chǎn)成本

三維計算機(jī)輔助設(shè)計技術(shù)在生產(chǎn)過程中得到廣泛應(yīng)用，可以大大降低產(chǎn)品設(shè)計的成本，減少產(chǎn)品的裝模次數(shù)，特別是對于一些產(chǎn)品設(shè)計精密的行業(yè)，三維計算機(jī)輔助設(shè)計技術(shù)可以應(yīng)對產(chǎn)品規(guī)格繁多和加工要求精密等問題，可以彌補(bǔ)二維繪圖技術(shù)不能及時修改和調(diào)整等缺陷，可以減少生產(chǎn)企業(yè)循環(huán)實(shí)驗和不斷糾錯等行為帶來的成本，因此三維計算機(jī)輔助設(shè)計技術(shù)可以直接克服傳統(tǒng)繪圖中存在的問題，節(jié)約生產(chǎn)成本。其次，三維計算機(jī)輔助設(shè)計技術(shù)可以將零件進(jìn)行組裝，可以在產(chǎn)品投產(chǎn)之前對產(chǎn)品設(shè)計圖紙進(jìn)行模擬，這樣就有利于生產(chǎn)人員和設(shè)計人員發(fā)現(xiàn)設(shè)計圖紙中存在的問題和缺陷，以便及時對其進(jìn)行修改，減少了生產(chǎn)企業(yè)修模的次數(shù)，提高了設(shè)計圖紙的準(zhǔn)確性和可操作性，縮短了產(chǎn)品制造的周期，進(jìn)而減少了產(chǎn)品的生產(chǎn)成本。

2.3有利于提高圖紙設(shè)計工作的靈活性和效率

三維計算機(jī)輔助設(shè)計技術(shù)可以針對不同的產(chǎn)品型號和規(guī)格來制定不同的設(shè)計方式，可以快速的轉(zhuǎn)換產(chǎn)品型號設(shè)計，有利于設(shè)計人員根據(jù)產(chǎn)品的數(shù)據(jù)對圖紙進(jìn)行修改，增加或者刪減零部件與結(jié)構(gòu)，完善產(chǎn)品設(shè)計轉(zhuǎn)型，提高產(chǎn)品圖紙的設(shè)計質(zhì)量。其次，三維計算機(jī)輔助設(shè)計技術(shù)具有動畫輸出和渲染等功能，可以將人和機(jī)器的信息進(jìn)行交換，有利于設(shè)計人員直觀了解圖形變化; CAD技術(shù)中的實(shí)體造型技術(shù)可以將描述幾何模型的形狀與屬性信息共同存儲在計算機(jī)內(nèi)， 然后由計算機(jī)生成可視的具有真實(shí)感的三維圖形，這樣就增強(qiáng)了產(chǎn)品輸出圖紙的真實(shí)感，可以讓客戶在產(chǎn)品制作之前就能夠直觀看到產(chǎn)品，增加客戶對產(chǎn)品設(shè)計結(jié)構(gòu)和功能的理解，提高客戶滿意度，降低企業(yè)的銷售渠道成本，形成產(chǎn)品口碑和企業(yè)品牌形象。

3　計算機(jī)輔助設(shè)計在生產(chǎn)中的應(yīng)用發(fā)展趨勢

3.1智能化發(fā)展

在計算機(jī)技術(shù)不斷發(fā)展和迭代的背景下，智能化成為產(chǎn)品應(yīng)該具備的重要條件。計算機(jī)輔助設(shè)計技術(shù)也應(yīng)該向智能化方向發(fā)展，并要充分發(fā)揮設(shè)計人員的創(chuàng)造性和自主性。智能化發(fā)展趨勢需要計算機(jī)輔助設(shè)計技術(shù)處理大量的信息數(shù)據(jù)，需要依靠設(shè)計倉庫和信息平臺來為設(shè)計人員提供設(shè)計過程中需要的知識和技能，支持設(shè)計師的產(chǎn)品設(shè)計。信息數(shù)據(jù)和相關(guān)知識可以激發(fā)設(shè)計人員的創(chuàng)造力和靈感，智能化計算機(jī)輔助設(shè)計技術(shù)可以根據(jù)設(shè)計人員的習(xí)慣和偏好來自動檢測設(shè)計人員的錯誤，回答設(shè)計人員在設(shè)計過程中產(chǎn)生的問題。因此，計算機(jī)輔助設(shè)計技術(shù)應(yīng)該重視與智能設(shè)備之間的結(jié)合，要不斷結(jié)合創(chuàng)新技法和人工智能技術(shù)，以便完成新系統(tǒng)和新產(chǎn)品的設(shè)計工作，保證設(shè)計工作的高效與質(zhì)量。

3.2圖形交換、虛擬現(xiàn)實(shí)結(jié)合

CAD技術(shù)的完美應(yīng)用需要設(shè)計人員不斷開拓思路，集中精力創(chuàng)造設(shè)計研究，需要結(jié)合現(xiàn)代先進(jìn)的自動化技術(shù)，結(jié)合語言識別、草圖識別和特征手勢建模等創(chuàng)新技術(shù)，提高計算機(jī)輔助設(shè)計技術(shù)的應(yīng)用性和操作效率。其次，CAD技術(shù)要重視設(shè)計工作虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的重要性，以便設(shè)計人員可以在虛擬過程中創(chuàng)造新的產(chǎn)品，進(jìn)而從多角度檢測新的產(chǎn)品，模擬設(shè)計圖紙中產(chǎn)品的真實(shí)形態(tài)，不斷修正和檢測產(chǎn)品，降低成本，提高設(shè)計工作的質(zhì)量。因此，圖形交換技術(shù)和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與計算機(jī)輔助設(shè)計技術(shù)相結(jié)合成為其重要的發(fā)展趨勢。

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