CAD软件在机械创新过程中的应用

文/孙启祥

1 CAD机械创新设计的相关内容阐述

关于CAD概念设计的基本思想是从已有的设计实例和设计知识中组合成一种具有功能要求的设计方案，其方法必须是以功能为前提的，然后通过类比的一种方法获得结果，其中需要使用的资源是设计实例或者是设计知识，将结构和行为进行定性描述，设计者需要对设计方案进行更改和决策。其中的设计过程是：根据功能设计结果和设计要求，建立一种分功能的逻辑结构；通过寻找各种方法建立产品分功能的一种原理方案；对各个分功能的原理重新组合，得到一个完整的设计方案。

机械产品设计需要经历以下几个过程：

（1）首先要充分了解用户的需求，掌握用户信息，作为设计的标准和要求；

（2）对用户需求分析，设计一套完善的解决方案；

（3）将产品的主功能分解成一些子功能，根据各子功能之间的关系，形成一种产品理论方案；

（4）根据已设计好的方案对产品进行结构设计，实现产品的有效化使用。

2 CAD设计方法在机械产品设计中的重要性

在机械产品的设计中，CAD技术方法的使用是十分重要的，需要人与计算机的紧密配合，将多学科方法进行综合，实现对产品的设计，创新设计是增强产品市场竞争力的根本途径，是面向用户和面向市场的一种设计产品，只有通过创新设计才能够设计出具有市场竞争力的设计产品。

机械创新设计是一项复杂而且耗时的工作，需要有很强的设计理念，需要设计人员开阔自己的思维能力，提高设计的效率，不断寻求一种科学的设计方法进行设计。科学的设计方法能够设计出更好的产品，也能够满足人们的意愿，CAD技术作为一种先进的科学技术在机械创新设计中有着重要的作用。

3 机械创新设计的目标

CAD技术在机械创新设计中的使用也是一种新的设计方法，CAD技术在机械创新设计中可以实现一种创造性的思维，创新设计中的CAD方法使用是对设计方法进行模拟。CAD支持下的创新设计主要包括以下几方面：

图1：机械产品方案设计模型

图2：计算机创新设计程序图

（1）CAD产品的应用主要是面向产品生产的全过程，CAD系统在产品的设计中能够获取产品设计中的全部历史数据，在对新的产品进行设计的过程中，能够从原始的信息中获得设计灵感，对于产品中的一部分零件进行重新设计和制造，能够使少部分的零件符合产品的整体设计。对于产品中的一些零散的零件，可以将这些零散的零件转化为典型的零件模型，能够有效的缩短产品开发的周期，节约成本。

（2）CAD技术能够进行虚拟化的一种技术设计，设计人员在虚拟的一种环境中创造出产品的模型，能够利用虚拟环境中的工具进行对产品设计的调整，通过改变产品的外形来调整产品，能够在虚拟的环境中发现产品设计中存在的问题和缺陷，能够尽早的发现产品研制过程中的设计缺陷，更好的保证产品设计的准确性和科学性。

（3）CAD技术的应用可以有效的满足设计中不同模块之间的分工设计，在计算机系统中通过将不同的设计分成不同的模块，安排不同的设计人员进行分工设计，利用计算机网络技术将这些分散的模块进行组装，并且建立统一的数据模型实行一种动态化的管理。

4 CAD方法对于功能设计的支持

机械创新设计中的功能设计主要是进行功能分解的过程，对于机械的功能进行分解，可以更加准确的认识到机械产品设计中的每一个模块，对于机械产品有了更加深刻的了解和认识，CAD方法在产品的功能设计中，需要将抽象化的思考与具体化进行有机结合。例如，在实际的设计过程中，功能对象一般包括电压、水、电能等的一些客观物质。

对于硬币包卷机功能的设计中，将CAD的设计方法应用到其中，进行设计的步骤主要是：

（1）根据提前规定的相关设计要求自动生成硬币包卷机的主功能；

（2）将这个主功能进行分解，其中主要包括硬币的输送和硬币的存放等；

（3）在完成功能的辨识之后，需要对功能进行完整性的检查，对模型中的功能进行检测。

5 CAD设计方法在机械创新中的应用

CAD设计方法在机械创新设计中的应用主要是建立一种设计模型，形成基本的设计理论和设计方法，对设计模型进行系统化的研究，形成一个系统的机械创新设计框架。CAD支持下的机械创新设计对于进行实践和研究都是十分重要的。

（1）首先会使用到集成化技术，在进行机械设计的过程中，采用CAD设计要使用到设计方法和设计流程，通过对信息的集成，将不同单元之前的信息整合起来，依靠软件信息开发平台对信息进行处理和转化。其中的信息集成是不能够满足机械的功能设计，需要向技术和管理方面进行集成，才能够更好的适应制造系统发展的需求。如图1机械产品设计模型。

这种机械产品的设计模型重要由企业制造—先进技术使用—信息技术与先进技术的结合，在进行设计的过程中，需要满足客户的个性化需求。例如，大规模的定制主要是有产品设计模块化和制造专门化和管理的网络化组成的，其中的模块化生产主要是将产品的各个零部件进行模块化的生产，在机械制造业的生产中，其中有大部分的零件在结构和功能方面都是相似的。

（2）重视软件的开发和创新，在进行设计的过程中，其中使用的二维设计软件是CAD软件，对于一些大型的企业应该要不断进行创新，采用三维设计软件，其中的中小企业应该使用针对企业的设计项目的专用的CAD软件，比如锅炉CAD软件，在软件的使用中，应该使用国产的软件进行创新设计，对国产软件进行不断更新和完善。

（3）注重产品数据资源的整合，在进行机械产品的创新设计中，需要建立一种创新的设计环境，在企业中，一般主要是通过查询的方式进行对零部件的检索，一般检索出内容包括零件类型、材料类型和来源类型这些条件，从中查找出符合条件的零件类型，然后就会得到有关零件的数据分析，例如，零件的有关说明、设计时间以及设计作者等。其中功能结构的描述方式关系到机构的组合完成，如图2计算机创新设计程序图。

（4）注重对设计人员的培训工作，人们在接触到一个新的设计任务时，往往不能对产品设计有新的认识，这就需要应用到检索功能，通过对内容的查询和检索，可以对产品有一个新的认识。其中良好的设计环境可以激发设计者的想象力，产品的创新也是一项比较复杂的工程它也具有一些不确定的因素。

（5）参数设计方法，在CAD设计系统中，要想有效实现一种集成化而且具有智能性的CAD系统设计，需要基于约束参数设计，这种设计方法主要是利用几何约束来表达产品几何模型的设计，可以通过定义参数，对设计的结果进行控制，其中主要的设计方法有造型操作的构造、规则推理方法等，可以实现对设计模型的修改和完善。

6 结语

综上所述，在机械创造设计过程中，CAD是一种使用广泛的设计工具，在机械创新设计过程中，CAD技术能够为机械设计提供很大的便利，这种设计方法的应用能够有效的提升产品的竞争力。其中设计过程中有关于功能、结构以及概念的设计，都需要使用到CAD设计方法，可以实现对机械产品的模拟化设计，可以在软件的设计中投入更多的资源，不断进行创新。