計算機輔助設計技術在機械設計中的應用探討

【摘要】在計算機化的21世紀，計算機輔助設計技術也在不斷發展。機械設計在信息時代迎來了新的發展機遇，計算機技術應用于機械設計當中，為機械設計提供了新的方法，由此使得機械設計的形式也從根本上發生了巨大的改變。在機械設計中，傳統的設計方式已經落后于時代發展，將計算機輔助設計技術技術應用在機械設計中能夠發揮更好的效果，本文就計算機輔助設計技術在機械設計中的應用探討。

【關鍵詞】計算機輔助設計技術;機械設計;應用;探討

一、機械設計中三維設計技術的優勢

（1）三維設計讓設計看起來更加立體和形象。機械設計者在設計零件時，首先都是從一個三維實體出發進行設計，而且這些三維實體彼此之間有著較為復雜的結構。由于傳統繪圖方法存在諸多局限性，無法用繪圖中的平面圖形來表示完整描繪出所假設的部件，因此有必要在將二維的平面圖形根據相同的參考進行投影，進而設計出三維圖形。這時就需要運用到CAD軟件，可以使用該軟件從三維模型開始設計，可以較為快速開發三維模型。三維設計方法的最大優點是具有想象力強、直觀性強、設計結構清晰、能夠進行運動干涉分析等優點?？傊?，可以在設計階段實現模擬裝配和操作。

（2）可以在設計過程中能夠修改參數和變量。在設計工作中，變量和參數是非常重要的一個指標。通常，傳統設計中圖形軟件的使用將固定尺寸的數目定義為一個幾何元素，但是在傳統的設計繪圖軟件中想要進行修改就需要刪除并重新繪制現有線條來修改參數和變量，那么您必須在設計新產品的過程中多次修改它。但是許多設計工作只需要在現有設計的基礎上進行改進。二維圖形軟件具有類似設計的設計功能，但不能根據模擬的裝配環境進行參數化的修改。在三維設計軟件中，變量模塊和參數化設計模塊可以通過改變結構尺寸來實現自動修改。同時，在裝配設計過程中，采用變量化和參數化技術，將各部件的形狀和尺寸都聯系起來，并依據建立的聯系來改變其他部件的結構和尺寸，以保證零件的形狀和尺寸變化。所以，可在很大程度上避免重復反復修改，可減少要設計的工作量，有利于設計進度的加快[1]。

（3）具有輔助制造集成的功能。輔助生產系統通過計算機軟件生成多個控制程序，并通過通信接口的數控代碼傳輸到數控機床進行數控加工。傳統的方法實現在設計過程中進行具體的設計任務，并能夠完成設計圖的繪制，并實現了程序控制的人工處理，根據設計圖進行制造工作[2]。但是這樣非常容易產生管理的混亂，因為其所提供的數據信息實兩份完全相同的，在輔助設計與輔助制造非常出錯，輔助制造軟件中的兩個不同定義的產品數據可能誤用或錯誤。通過三維設計軟件，輔助設計能夠轉變為輔助制造集成，能夠對輔助設計信息的進行合理的選擇和處理，在制造過程中實現處理信息的集成和自動化。

（4）實現了重要部件的有限元分析和設計優化。一個比較復雜和重要的受力構件是采用傳統的設計方法設計，其設計計算的數據和在實際工作狀態的數據有著巨大差異。因此，有必要增加安全系數，以保證零件的工作可靠性[3]。這使得零件大而重。然而，在現階段三維設計軟件不具有有限源分析軟件接口，和重要的部分，通過三維造型設計輸入的有限元分析軟件，可以進行相對完整的分析。如果分析的結果不符合設計要求，有必要重新進行設計計算，這樣有利于設計水平的提高，并進行優化設計，避免不必要的材料消耗和成本。

二、三維設計的意義和作用

三維設計過程的設計和傳統的設計方法有許多不同之處。在三維輔助設計系統中，工程圖紙設計能夠轉換成相對應的3D模型，在一定范圍內保證不同視覺角度上的精度。這樣，我們就施工圖紙的要求達成了一致。三維模型的設計包括一組完整的產品，從而允許形成其他不同的視圖。輔助設計系統，根據設計環境的不同，模型之間存在恒定的關系，可以在任何環境下直接對模型結構和尺寸進行修正，并可以自動更新其他模型[4]。

在三維計算機輔助設計產品的設計過程中，可以調整設計產品的基本屬性，設置模型的紋理、陰影和顏色的效果，實現強調產品外觀的效果。在三維計算機支持的設計過程中，必須建立有限源分析的基礎數據，優化產品的設計。在裝配狀態下，零件可采用三維模型進行設計，有效防止干涉的發生。

三、三維設計軟件的發展前景

在機械行業的發展的發展過程中，設計師已經開始成為最為主要的創新生產力之一，產品的設計也不再僅僅是零部件生產，而是從整體上進行設計。在中國的制造商向三維技術過渡的過程中，加深了對CAD應用的主要方向。三維CAD軟件是提升設計水平的一個重要工具，可以加深對該軟件的應用需求后，應用該軟件。隨著計算機性能的提高，以及智能處理和三維技術的優化更新，我們有必要準確地掌握CAD技術的發展趨勢，只有這樣的企業能夠精確的CAD應用方案。

四、結束語

隨著科學技術的快速發展，智能技術逐漸進入了人們的視野，計算機技術開始慢慢應用在各行各業中，而這些智能化的應用也慢慢進入到人民的生活之中。在計算機化的21世紀，計算機輔助設計技術也在不斷發展。機械設計在信息時代迎來了新的發展機遇，給機械設計注入了新的元素，增加了新的內容，設計可以不再局限于二維圖形，可以拓展為3D模型進行展示，三維設計技術設備可應用于機械設計。在三維設計過程中，可以根據設計的實際需要，對設定的參數和變量進行修改，并對裝配進行模擬。在機械設計中，可以利用三維設計技術，，可以節省人力資源。與此同時，在輔助制造技術方面三維設計技術也具有一定的優勢。

參考文獻：

[1]馬軍.計算機輔助設計技術在機械設計中的應用探討[J].煤炭技術，2011，30（5）：249-251.

[2]向明上.計算機輔助設計技術在機械設計中的應用探討[J].信息系統工程，2015（11）：94.

[3]秦國華.三維CAD技術在機械設計中的應用探討[J].小作家選刊，2016（32）.

[4]李士慧.計算機輔助設計技術在機械設計中的應用探討[J].工業c， 2016（6）：286.

作者簡介：胡興（1998.9-），男，湖北省石首人，本科，研究方向：機械設計制造及其自動化。