浅析计算机辅助设计技术在机械设计中的应用

李卓荣

【摘 要】伴随我国社会经济的发展、科学技术的进步，计算机技术在众多行业和领域得到推广，在机械设计领域亦是如此，通过引入计算机辅助设计技术，显著地提升了机械设计工作效率，缩减了机械制造时间。文章在阐述计算机辅助设计技术内涵及其在机械设计中应用优势的基础上，从图形及符号、二维绘图、三维设计、逆向工程等方面探讨了计算机辅助设计技术在机械设计中的应用实踐。

【关键词】计算机辅助设计技术;机械设计;应用

【中图分类号】TH122 【文献标识码】A 【文章编号】1674-0688（2020）05-0119-02

0 引言

近年来，在计算机信息技术飞速发展的推动下，计算机辅助设计技术得以不断发展和成熟，应用计算机辅助技术可以充分展现产品的外形、色彩、结构等，不仅在诸如汽车、航天等领域得到推广，还在很大程度上推动了机械制造行业的发展与变革。计算机辅助设计技术凭借可靠的数据计算能力和强大的图形处理分析能力，依托绘图软件，能帮助工程技术设计人员对工程产品开展分析、设计，进一步设计出满足实际需求的工程零件，推动社会的发展与进步[1]。传统机械设计通常采用人工手绘方式进行图纸设计，而应用计算机辅助设计技术后，不仅可以极大地提升产品的设计精度，还可以缩短产品的开发周期，进而促进机械制造企业制造出更高效、可靠的产品。基于此，本文对计算机辅助设计技术在机械设计中的应用展开探索和研究。

1 计算机辅助设计技术概述

1.1 计算机辅助设计技术内涵

计算机辅助设计技术，是指在机械设计中肩负一系列人工不易操作和完成的工作，并将其转化成数字、文字、图像等信息数据于计算机中开展检索、处理等。计算机辅助设计技术涉及图形变换技术、交互技术、实体造型技术等多项技术，同时包括计算机软硬件、扫描仪、图形输入板等组成部分，机械设计人员可利用计算机辅助设计技术构建三维工作空间，实现对一系列机械设计模型的真实呈现，进一步提升了机械设计的质量、效率[2]。

1.2 计算机辅助设计技术与机械设计的关联性

机械设计作为机械生产的基础，是机械工程中不可或缺的一部分。并且，机械设计是一项极具创造性的工作，必须结合实际的目标、前提，方可形成可靠的机械制造依据，再结合相关的理论知识体系及实践经验，保障最终的产品设计效果。在开展机械设计过程中，凭借计算机的辅助，不仅可为各种图形、结构编辑及计算等提供软件和硬件支持，还可借助计算机构建模型，对产品相关参数、性能进行研究和分析，并结合模拟结果不断改进设计。简而言之，计算机辅助设计技术为机械设计的发展与创新提供了有力支持。

2 计算机辅助设计技术在机械设计中的应用优势

计算机辅助设计技术在机械设计中的应用，表现出诸多应用优势：一是与设计人员的设计思维相符。对于机械设计人员而言，他们在机械设计中，通常要经过先构思后表达的过程，因为在大脑中所构思的产品形象是趋于立体化的，所以通过对计算机辅助设计技术的应用，就能对产品的真实几何形状进行展现，符合设计人员对机械设计的思维表达。二是可以提高机械产品的设计质量。计算机辅助设计技术能充分发挥三维机械设计技术的优势，将其应用在机械设计中，可促进对复杂几何模型的有效构建。例如，借助布尔运算等软件功能，依托简单几何实体既可实现对复杂几何实体的有效计算，并自动形成截交线及相贯线，进而达到缩减设计工作负担，缩短设计周期，提升设计效率的效果。三是可提升机械产品设计质量。随着机械设计的不断发展，机械产品不断实现了与各式各样信息技术的有机融合，再结合计算机辅助设计技术，从而改善机械产品设计质量，针对计算机辅助设计中的优化设计、受力状态等开展分析，能有效提升机械产品的设计质量。

3 计算机辅助设计技术在机械设计中的应用实践

3.1 在图形及符号中的应用实践

在机械设计过程中，通常涉及不同形式、不同内容的符号。利用计算机辅助设计技术，设计人员可对所需用到的图形符号事先进行编制整合，如此便可随用随取，极大地提高了设计效率。与此同时，机械设计师在机械设计过程中还会遇到各式各样标准化、非标准化的零件，对于零件不统一的问题，可预先将标准化的零件编制进零件库中，这样就能随时调用。

3.2 在二维绘图中的应用实践

在计算机辅助设计技术的支持下，可借助诸如CAD、PROE等绘图软件开展二维图形操作制作，利用上述软件完成计算机机械设计工作，提升了设计人员绘图设计的便捷性，一方面提升了工作效率，另一方面能让设计人员有更多的时间进行创造性的工作，设计出更优质的产品[3]。

3.3 在三维设计中的应用实践

在应用计算机辅助设计技术开展三维设计过程中，可通过计算机辅助程序对机械产品三维信息进行直观呈现，这为设计人员的设计工作提供了极大的便利，设计人员由此也可以开展更为高效且高质量的设计修改。同时，利用计算机辅助设计技术还可对原本的产品版本进行汇总分析，为后续设计优化提供有力的依据。由此表明，应用计算机辅助设计技术对三维造型效果的优化和设计效率的提升具有十分重要的意义。在计算机辅助设计技术的支撑下，可保障三维造型设计更快地完成，同时较好地达到设计质量要求。此外，应用计算机辅助设计技术开展三维设计的过程中，还可实现对零件装配的模拟重组，这样有助于激发设计人员的设计灵感，帮助设计人员设计出更优质的产品。

3.4 在逆向工程中的应用实践

在机械设计中，逆向工程属于一项强调对先进技术进行吸收、应用的机械设计方法，通过应用该项技术，可显著提升机械产品的设计质量和效率。但是，对于机械设计逆向工程的发展应用还面临受市场限制和成本投入大等问题，要达成相关机械设计目标，就对设计人员的综合素质提出了较为严格的要求。通过将计算机辅助设计技术应用于机械设计逆向工程中，可以很好地帮助设计人员对先进技术进行吸收、应用，并将相关技术转化成机械设计的驱动力。通常而言，逆向工程通常是在产品、模型设计制造过程中采用的主要模式，也就是先对原有产品进行整合，然后创造出新的产品种类。应用计算机辅助设计技术可以引入坐标测量设备，将实体样本转化成三维模型，再借助计算机辅助软件、计算机集成制造技术等对产品开展进一步的设计处理。计算机辅助设计技术在逆向工程中的应用实践，讲究以仿真方式为设计人员的机械设计提供实物分析，这样可显著提升设计人员对产品特征及产品零部件模型的有效认识。

3.5 在汽车覆盖件模具设计中的应用实践

现代科技的推陈出新，对我国汽车行业发展起到了很好的推动作用。汽车覆盖作为汽车车身、发动机等不可或缺的零件，主要由汽车覆盖件构成，不仅可实现强大的功能，而且质量佳、表面光顺、美观大方。对于汽车的设计开发，车身设计至关重要，特别是在冲压模具设计过程中，传统车身设计往往需要在实物模型的支持下获取相应的设计依据，而由于人为设计误差、实物模型形变等因素的存在，使得冲压模具设计质量、效率总是难以保证。如果要想提升质量、效率，就需要对传统模具开发手段进行有效革新。鉴于此，可将计算机辅助设计技术应用于冲压模具设计中。一般情况下，冲压模具设计主要包括拉深、修边等步骤，与此过程中，补充面设计是尤为关键的一环。在实体模具设计时，为防范凹模、凸模等因素的影响，可引入计算机辅助设计技术，也就是在实体模具设计前先绘制出数控刀具路径程序，然后检测加工过程的科学性。此外，在冲压零件表面设计过程中，可采用专用曲面设计软件，以此保障冲压零件表面与模具表面的协调统一。计算机辅助设计技术在建立模型、模具结构设计等方面发挥了至关重要的作用，同时计算机辅助设计技术可实现参数化，但需要注意的是，当前计算机辅助设计技术还面临计算机运算速度偏慢、设计标准化水平不足、软件占硬件及内存空间大等因素的制约，有待相关人员进一步完善。

4 结语

总而言之，机械设计是机械制造中至关重要的一环，而将计算机辅助设计技术应用于机械设计中可提升机械设计的准确度，实现对多样复杂数据、图形的简化分析。为进一步提升机械设计的质量、效率，要求相关设计人员要加强对计算机辅助设计技术的研究和应用。现阶段，计算机辅助设计技术仍普遍源自发达国家，我国近年来不断加大了对该技术的自主研发力度，并收获了一定的成效，但相较于发达国家的应用水平仍存在一定差距。所以，还需要相关人员加强对计算机辅助设计技术的钻研，结合我国发展现状，加强对计算机辅助设计技术的有效宣传，为该项技术发展和应用提供更宽广的空间。

参 考 文 献

[1]李丽.浅析计算机辅助设计技术在机械设计中的应用研究[J].中国机械，2014（6）：200.

[2]樊丽娜.计算机辅助設计在机械设计中的应用分析[J].中小企业管理与科技（下旬刊），2016（5）：155-156.

[3]衡斌.计算机辅助设计技术在机械设计中的应用分析[J].时代农机，2018（3）：63.