計算機輔助設計技術在機械設計中的應用探討

段旭彤

摘 要：隨著現代科學技術的不斷發展，計算機信息技術也在不斷進步，并且其應用已經逐漸滲透到經濟社會的各個領域。計算機輔助設計技術又叫CAD技術，它是計算機領域中一種常用的應用性技術，也是機械設計領域具有重要應用價值的一門技術。本文從計算機輔助設計技術的角度出發，首先闡明了計算機輔助設計技術的重要性，然后著重分析了該技術在機械設計中的應用優勢，最后重點介紹了該技術在機械設計中的具體應用情況。

關鍵詞：計算機;輔助設計技術;機械設計;

引言

計算機輔助設計技術（Computer Aided Design）是設計人員利用計算機以及相關的圖像設備進行設計工作的一種現代技術，英文首字母縮寫為CAD，因而又被稱為CAD技術。在機械設計過程中，設計人員常常需要對多種設計方案進行大量的對比分析，在這個過程中會涉及到大量的計算，而如果運用CAD技術，設計人員往往只需要繪制草圖，剩下大量的計算、分析以及處理工作都可以直接交給計算機自動完成，因而能夠大大簡化設計人員的工作內容，提高設計效率及其可靠性。因此，計算機輔助設計技術在機械設計中具有很高的應用價值。

一、計算機輔助設計技術及其重要性

計算機輔助設計技術是計算機輔助技術中的常用工具，它是充分利用計算機強大的計算能力和圖文分析處理功能，在設計人員進行工程繪圖、產品設計或數據處理時發揮輔助作用的一門應用性很強的技術。目前，計算機輔助設計技術常用在工程設計產品中，比如工程建筑類。另外，一些機械產品、電子產品、農業產品、輕工紡織類產品以及航天、汽車類產品的設計也常常會用到計算機輔助設計技術。隨著社會信息化進程的不斷推進，計算機輔助設計技術的應用范圍也在隨之不斷擴大，到如今，計算機輔助設計技術在娛樂電影行業的應用價值也開始嶄露頭角。

計算機輔助設計技術最早就是應用在機械制造領域中的，因此，機械行業也是該技術應用比較成熟的行業。在計算機輔助設計技術的早期，主要是利用該技術進行繪制二維工程圖，這對設計人員的空間想象能力及呈現能力具有很高要求。隨著該項技術的不斷發展和進步，計算機輔助設計技術的繪圖功能逐漸升級為三維制圖，這不僅解放了設計人員的傳統設計思想，而且還有效提升了機械設計的自動化程度及工作效率，對機械制造產業的整體發展具有積極的促進意義。

二、計算機輔助設計在機械設計中的應用優勢

計算機輔助設計在機械設計中的應用具有傳統設計方法無法比擬的優勢，具體表現為以下4個方面：

（1）與設計師的設計思維更相符

對于機械設計工作人員來說，在進行產品設計工作時往往是先在腦海中形成三維立體圖像，然后通過一定的繪制手段表現出來。傳統的繪圖方法大多是通過構建立體幾何圖形來實現的，這種方式效率比較低下，往往會分散設計者很大的精力，有時候還會因為繪制效果不夠理想而影響到機械設計的整體效果。而如果運用計算機輔助設計技術則可以利用計算機軟件輔助繪制三維圖形，這不僅可以有效減少設計人員在繪圖方面的工作量，而且也大大提高了機械設計的工作效率、縮短機械產品的設計周期。

（2）有效提升機械產品的設計效率

計算機輔助設計技術在構建和呈現一些復雜的三維立體幾何模型方面功能十分強大，因而，機械設計人員在利用該技術進行輔助設計時能夠方便、高效的將機械產品的設計方案呈現出來，這對提高機械工程產品的設計效率是十分有利的。另外，機械工程產品的設計通常不是一蹴而就的，往往需要設計人員提供多種設計方案，并對各種方案進行復雜的計算、分析和對比，以從中選擇最優組合。在這個過程中科學地運用計算機輔助設計技術可以大大提高處理效率，對機械工程產品的設計具有積極促進意義。

（3）提高了機械產品的設計質量

計算機輔助設計技術運用了計算機的強大計算、分析和處理功能，要比人為計算或分析具有更高的精準性和可靠性，因而設計出的機械產品也更加符合實際要求、具有更高的產品設計質量。另外，計算機輔助設計技術還具有很好的優化設計功能，再加上機械加工技術的不斷進步，很多企業開始廣泛使用數控加工技術，并且應用水平得以逐漸提升，這些新興機械加工技術與計算機輔助設計技術的相互配合，可以使機械產品的設計質量得到很大的提升。

（4）為設計方案部分內容的修改與完善

在進行機械產品設計過程中，通常需要在原有機械裝配環境下進行新零件的設計。運用計算機輔助設計技術就可以方便、快捷的實現這種效果。比如，一些新零件的設計對該新零件的形狀、位置、規格、功能等都有嚴格要求，以保證其能在原有機械裝配環境中正常使用。在這種環境下，只需要運用計算機輔助設計的相關軟件，在原有設計方案的基礎上點擊鼠標進行操作即可達到設計要求。所以說，在機械設計中運用計算機輔助設計技術對設計方案部分內容的修改和完善是十分方便的。

三、計算機輔助設計技術在機械設計中的應用

計算機輔助設計技術在機械設計中的應用主要包括在二維制圖、三維設計、工程分析及報表、逆向工程以及汽車覆蓋模具設計等多個方面。

首先，在機械設計需要進行二維制圖的環節中，運用CAD、PROE等繪圖軟件可以快速、便捷的完成繪圖，這可以為設計人員節省大量的繪圖時間，提高設計師的工作效率。在涉及到三維立體模型設計以及工程分析及報表時，運用計算機輔助設計技術可以得到較可靠的分析結果，使設計出的產品更加符合實際要求，工程分析及報表也會更加精準、高效。

其次，逆向工程是一種通過對產品的實物進行研究和分析來逆向再現產品設計原理及技術方法的過程。在機械設計的逆向工程中，運用計算機輔助設計技術可以快速重構機械產品或設備零部件的模型，方便設計或技術人員在原有產品的基礎上進行創新、修改和完善。未來，隨著機械產業相關技術水平的不斷提高，計算機輔助設計技術在機械領域的逆向工程中將會發揮更高的應用價值。

汽車覆蓋模具設計也是計算機輔助設計技術在機械設計中常見的應用類型。汽車覆蓋模具的設計效果會決定汽車的外形和審美，而這些又通常是汽車產品更新升級的重要內容。在汽車覆蓋模具設計過程中，需要用計算機輔助設計技術對模具的結構等以圖形模型的形式呈現出來，以方便設計人員分析、修改和完善。

四、結語

綜上可知，計算機輔助設計技術在機械工程設計中的應用能夠在大大減少設計人員工作量的同時有效提高設計的精度及可靠性，對機械工程設計整體水平的提升具有重要的推動作用。然而，由于受一些客觀因素的限制，我國機械設計領域中計算機輔助設計技術的應用還有很大的提升空間，尤其跟西方發達國家相比，我國對CAD技術的應用還存在許多不足之處。這也從某種程度上影響了我國機械設計制造產業的發展水平。為此，我們應該重視計算機輔助設計技術在機械設計中應用水平的提高，為推動我國機械制造業的發展提供更多幫助。

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