工业产品设计CAD技能竞赛训练方法探究

李志伟

摘 要： 计算机辅助设计（工业产品CAD）技能大赛是全国职业院校技能大赛之一的赛项，该赛项对于参赛学生的综合能力要求很高。本文分别从Inventor工具软件及制图、产品设计、自主创新等方面进行介绍，随后简要分析国内CAD大赛与世界CAD大赛之间的联系，对于工业产品CAD赛项的技能培训有一定的指导作用。

关键词： 计算机辅助设计 工业产品CAD 技能大赛 Inventor

计算机辅助设计（工业产品CAD）赛项自举办已有6年时间。参加全国技能大赛的江苏省代表队，每年在这个项目中获得的金牌数量首屈一指。谈到这个项目，不得不提到一款软件——Autodesk Inventor。这款软件是由Autodesk公司开发的，一种基于自适应技术的三维可视化实体模拟设计软件。与其他同类产品相比，Inventor具有设计环境直观、装配显示快速、装配自适应、辅助协作设计和易学易用的特点，目前已推出最新版本Autodesk Inventor Professional（AIP2016）。2016年该赛项国赛使用的即时Inventor2016版。

工业产品设计（CAD）大赛具有涉及面广、培训（集训）难度大、学习方式灵活、对参赛选手的要求高等特点。所以，教师在指导学生训练时，除了要考虑到软件的使用操作、产品设计外，更重要的是懂得如何选拔学生及教师各方面综合水平的提高。

1.软件与制图方面

正所谓磨刀不误砍柴工，只有软件使用熟练了，才能很好地掌握软件的使用精髓，才能快速对图纸进行建模。一开始可以先从软件本身入手，熟悉软件的下载/安装/激活/启动、软件的工作界面、简单的功能运用，培养学生的学习兴趣。其次可以通过软件中快速入门一栏里的视频与教程进行初步学习，对该软件有一定基础的学生可以去Autodesk Inventor官网查看2016版新特性或在Web中访问帮助与资源，也可以借助网络查找相关视频或观看配套书籍资料进行软件的学习。关于软件的学习不是单方面的，根据CAD基础图纸要求，需要初步熟悉三维实体模型的基本技能，如：绘制草图、平面创建、拉伸、旋转、圆角、倒角、偏移、放样、抽壳、打孔、凸雕、环形阵列、矩形阵列、镜像、分割、贴图、加强筋、螺旋扫掠、螺纹、拔模、加厚/偏移、删除面等。在三维零件的建模中，要特别强调约束：重合约束、共线约束、同心约束、平行约束、垂直约束、竖直约束、相切、平滑、对称、相等约束的使用。另外，了解投影几何图元与投影切割边之间的区别在哪里，能够很快速地创建多边形、槽、圆弧、圆、椭圆、样条曲线、直线。除了能够创建二维草图，三维草图中建模也很重要，尤其是相交曲线、分模线投影到曲面、点、线、面的高层次使用。对软件慢慢熟悉之后，就可以对高阶的技能进行学习，如：创建自由造型。曲面中缝合、嵌片、灌注、面转换等。对于一些产品造型，可以通过增加栅格孔、凸柱、支撑台、止口、卡扣式连接增强设计合理性。最后通过对技能的熟练，熟练完成零件造型、部件装配、钣金设计、工程及表达视图、拆装动画、三维仿真、配色渲染等。

2.产品设计方面

好的设计不是模仿出来的，而是将相关的知识与技能掌握到一定程度，通过灵感点燃后创造的。对于初学者来讲，首先要对产品设计的基础知识进行学习；其次学习优秀的设计产品，如获得德国设计红点设计大奖的产品，获得中国红星设计奖的产品，日本g-mark设计奖、金点设计奖、IF设计奖、CAD中国设计奖等的产品。对这些优秀作品的建模进行构思，然后通过软件进行模仿建模，也就是所谓的仿形。一开始可能花费的时间很长或建模的质量较差，这都是正常的。练习得多了，速度和质量自然就上去了。对于一些常见的“标准件”，如：游戏把手、吸尘器把手、吹风机鱼形嘴、电源开关/按钮等要多加练习。还有一些产品之间可以进行转换，如：车载空气净化器跟无线路由器，儿童温度扫描枪或手握式二维码扫描枪、电子体温计与录音笔等。

产品设计方面除了要遵循人机工程美学及产品功能结构合理性外，还要遵循实用性原则、创新性原则、美观性原则、经济性原则、合理性原则、环保性原则，这些原则是精神功能和物质功能的完美结合。

3.自主创新与国际接轨

随着工业4.0的到来，我国制造业面临升级转型。由原来的完全依靠人工设计图纸、控制机床生产，到用可编逻辑控制器（PLC）控制所有生产环节，将生产线自动化。在“大众创业，万众创新”和“中国制造2025”的政策下，我国工业产品设计紧跟世界步伐，国内CAD大赛逐步与世界技能大赛接轨。引入世界CAD大赛中机械设计技能标准，制定计算机辅助设计CAD技师鉴定标准，开展CAD竞赛，这对于江苏省乃至全国各类院校、企业CAD从业人员的机械CAD教育起到了导向和示范作用。通过大赛提高江苏省CAD水平，培养与世界技能大赛接轨的CAD高技能复合型创新人才队伍，提高我省企业的自主创新能力。

以产品设计为核心的现代工业设计，其发展方向应与产品设计制造的整体发展趋势保持一致，创新性突出表现在以下几个方面：

（1）创新的机会总是存在，科技进步总是为创新设计提供新机会。充分利用各种新兴技术、新式能源、新型材料及新科技成果，结合市场需求，发挥设计师潜能，实现标新立异的设计创新。

（2）一方面，富有创意的作品不仅有用，而且能够带来美感；满足功能、心理学和美学标准，强调产品的有用性。另一方面，产品的美学特点与其有用性是统一的整体。创意设计并不会改变产品自有的创新性、力量和价值，因此永远也不会看上去过时。

（3）所谓好的设计，不仅要关注每一个细节，体现出设计过程对产品的用心设计及消费者的尊重，而且要考虑产品尽量简单不要繁琐。简单就是要体现在更少、更好，专注于核心方面，没有非核心因素带来的负担，也就是让产品体现出纯粹和简单。

4.结语

本文主要对工业产品设计CAD技能大赛中Autodesk Inventor软件学习、产品设计及自主创新三个方面进行了探讨，详细介绍了软件的初步学习、进阶学习及熟练运用方法。通过熟练掌握三模模型创建及优秀获奖设计产品的仿真建模，能够设计出简单的产品。最后针对设计创新及国内、世界CAD技能大赛进行比对，为社会选拔CAD技能人才作出贡献。