计算机辅助设计技术在机械设计中的应用

黄波平

（湖南电器检测所有限公司，湖南 长沙 410000）

随着科学技术的发展，新技术和新设备被广泛应与各行各业，推动了人类文明的不断发展。当前，利用计算机的某些软件，可以对产品的结构、颜色以及外形等进行辅助设计，一定程度上解决了机械设计工作相对复杂，设计时间长等问题，推动了机械设计的智能化发展。因此，研究分析计算机辅助设计技术在机械设计中的应用具有重要的现实意义。

1 计算机辅助设计概述

所谓计算机辅助设计，就是在机械设计过程中，将一些复杂性的人工难以完成的设计工作，转化成数字、图像等格式，利用计算机的软件，辅助相关设计人员完成设计工作。常见的计算机辅助设计技术包括图形变化技术、实体造型技术、交互技术等，并在图形输入板、扫描仪等硬件设备的支持下，完成各类机械产品的设计模型制作。该技术的应用，不仅缩短了机械设计的时间，而且对机械设置的质量和效率都有促进作用。

在机械工程当中，机械设计是实现产品生产的基础。而相关设计人员在进行机械设计过程中，需要根据产品本身的实际要求，来对整个产品的机械制造完成图像化的描述。因此，机械设计对相关工作者的理论知识能力、实践经验以及创造性都有着较高的要求。传统的机械设计过程中，均依靠人工来完成所有的模型设计，需要消耗大量的人力和时间，而计算机辅助设计技术的应用，可以利用计算机强大的处理能力，建立机械产品相关的模型，并完成对产品性能和参数等方面的分析和研究，有助于帮助相关设计人员不断的优化设计方案，节省机械设计的时间。

2 计算机辅助设计在机械设计中的应用优势

为了提高机械设计的质量，必须重视实践与理论相结合的原则，尤其是计算机辅助设计技术的应用，有助于帮助相关设计人员更全面的对整个机械设计过程进行掌控，其主要优点体现在以下几个方面。

2.1 提高机械设计的质量

对于机械产品而言，不仅要求其具有较高的硬度，而且还需要满足不同的性能要求。通过计算机辅助设计的应用，可以利用软件对机械产品的有限元受力情况展开分析，便于设计人员掌握机械产品的受力情况，进而对设计进行优化，确保产品的设计符合客户对其性能的要求。

2.2 便于观察装配零件

机械产品并非单独的个体，而是由很多个零件组合而成，结构相对复杂，在完成组装之前，很难对组装后的效果进行预计。利用计算机辅助设计，可以通过软件的虚拟实验功能，完成某些零件的虚拟组装，通过对零件装配后的效果进行观测，便于设计人员修改不合理的设计方案，同时也减少了产品试验的时间和费用支出。

2.3 提高了机械设计的速度

传统的人工绘制方式，即便是在较为简单的机械产品设计过程中，也需要消耗大量的时间，不利于产品的后期生产。尤其是一些复杂的零件，在人工设计过程中很容易出现误差，导致产品性能方面存在问题，需要反复试验进行设计优化。而计算机辅助设计技术，通过二维绘图以及三维设计的方式，给相关设计人员提供了极大的便利，在缩短了机械设计时间的同时，也简化了机械设计的修改流程。

2.4 设计修改更加方便

对于机械设计而言，很难通过一次设计，就能满足客户对产品性能的要求。往往在设计过程中，会出现零件设计出错，不满足有关要求的情况，需要对机械产品设计进行优化。传统的机械设计，在优化设计方案时，需要重新绘制产品的设计图纸，耗时耗力。而采用计算机辅助设计技术，可以将零件的设计过程划分为若干个不同的阶段，通过对不同阶段的调整，纠正其中存在的错误，简化了机械设计修改的流程，提高了相关设计人员的工作效率。

3 计算机辅助设计在机械设计中的应用

3.1 二维绘图

传统的机械设计过程中，基础的工作时就是进行产品的二维绘图，而这一过程大多依靠相关设计人员手工绘制完成，一方面消耗大量的时间和人力，另外一方面如果在绘制过程中，出现差错，整张图纸的绘制将前功尽弃，需要重新绘制。计算机辅助设计软件（例如CAD软件、PROE软件等）为机械设计提供了二维绘图的功能，可以利用计算机软件，帮助设计人员完成大多数的设计操作，同时还可以提供一些建议，极大的降低了绘图的时间和工作量，提高了设计人员的工作效率，保障了机械设计的质量。

3.2 三维设计

对于机械设计而言，就是利用简单的几何结构完成复杂产品结构设计的过程。而产品都是三维的，传统的设计图纸大多是二维的，不利于设计人员及时发现设计中存在的错误问题。计算机辅助设计技术为机械设计提供了三维设计功能，可以帮助相关设计人员更清晰、更直观的了解机械设计的效果，并利用零部件模拟组装功能，可以帮助设计人员在设计阶段发现其中存在的问题，从而采取有效的技术措施进行设计优化，甚至可以实现产品的性能的优化。

3.3 图形符号

计算机辅助软件拥有符号编辑数据库，相关设计人员无需枯燥的对每一个基础符号进行绘制，只需要在机械设计过程中，从符号编辑数据库中调取所需的基本符合元素，就可以完成相关部位的设计，而且还可以根据实际情况的不同，借助一些工具对其进行微调，包括放大、缩小、旋转等，极大的提高了设计工作的效率。

3.4 逆向工程

所谓逆向工程，就是可以对已经组合在一起的实物，通过技术手段对其进行拆分，从而对产品的内部构造进行详细了解，获取组成产品的各零部件的结构和特点，为产品的升级优化提供服务支持。利用计算机辅助设计技术，在机械设计时可以建立与产品相关的虚拟模型，并通过计算机对其进行逆向转换，获得组成产品的各零部件的几何参数，然后基于当前产品性能的要求，对部分关键参数进行修改和优化，最终获得满足客户要求的产品机械设计方案。

3.5 零部件观察

对于机械产品而言，其由多个零部件装配而成，而零部件结构的不同，所采用的装配技术工艺也不尽相同，对机械设计也会产生巨大的影响。计算机辅助设计提供了零部件观察功能，可以借助计算机强大的计算能力，对不同的装配工艺进行演示，相关工作者只需要从中选择最佳的设计组合方案，不仅有助于提高机械设计的质量，而且缩短了零部件装配的成本支出。

3.6 汽车覆盖件模具设计应用分析

对于汽车而言，它是人们日常出行的重要交通工具之一，其产品的设计质量关系着人们出行的安全。而汽车又是由多个不同的零部件组合而成，在汽车生产制造过程中，引入计算机辅助设计技术，对推动汽车行业的发展具有重要的现实意义。

以汽车覆盖件的设计为例，其满足了人们对汽车外形的个性化追求，也保护了汽车的重要部件的安全。因此，在对其进行机械设计时，不仅需要确保其具有强大的功能，而且还要大方、美观，满足人们的审美要求。传统的汽车覆盖件在设计时，大多依靠实物模型来参考设计，很容易因为实物模型变形、设计误差等问题，导致最终的覆盖件设计质量无法到预期的精度和质量。

因此，在汽车覆盖件设计过程中，通过CAD技术的应用，可以在设计覆盖件实体模具之前，先对数控刀具的具体路径进行规划设计，通过模拟加工过程，验证汽车覆盖件的加工可行性。从而确保汽车覆盖件的最终设计满足产品的质量和外观要求。

4 结语

综上所述，随着科学技术的发展，机械产品的结构日渐复杂，传统的人工设计方式已经无法满足当前机械设计的要求。计算机辅助设计技术大大简化机械设计的流程，缩短了设计周期，提高了相关工作者的设计质量，相关设计人员应重视该项技术的应用和推广。当前，在计算机辅助设计技术方面，我国尚处于起步阶段，仍存在一定问题限制了计算机辅助设计的具体应用，因此，设计人员必须积极学习，吸取国外先进的技术和应用经验，结合我国的实际情况，提高计算机辅助设计技术的应用质量，推动我国机械设计行业的可持续发展。