计算机辅助设计技术在机械设计中的应用分析黄忠

黄忠杨丹丹丁阵伟

徐州世通重工机械制造有限责任公司江苏省徐州市221001

摘要：随着科学技术的不断进步发展，越来越多的新技术开是在各个领域中被使用。然而在机械设计领域也不例外。目前，计算机辅助设计在机械设计中应用的非常广泛，为机械设计提供了许多便利。计算机辅助设计在机械设计中的应用缩短了产品的开发周期，给企业带来了更多的经济效益。根据本人的一些经验，谈谈对计算机辅助设计在机械设计中的应用的一些简单看法，与大家共同进行交流，希望能对大家有所帮助。

关键词：计算机辅助设计;机械设计;应用分析

1计算机辅助设计的发展和重要性

机械设计是机械工程的重要组成部分，是进行机械生产的前提。同时也是决定机械性能的重要因素，机械性能的好坏取决于设计质量。从狭义上来讲机械设计是指在技术设计过程中，从广义的上来讲机械设计要根据设计者的要求和现有的条件。对机械的工作原理和机械的结构材料的强度，机械零件的形状和大小能量的传递方式进行分析。并形成具体的描述作为机械制造的工作依据。这是一个有创造性的工作，也是建立在成功经验的基础上的，只有将两者结合起来，才能设计高质量的机器。

2计算机辅助设计技术在机械设计中的优势

2.1与人脑思维相适应

机械设计师在进行设计时，一般是先构思、后表达，由于在脑中构造的产品形状是立体的，因此通过三维实体模型反映产品的真实几何形状，更利于思维的表达。这样，机械设计师会有更多的时间和精力用于产品设计，而不再费神于产品的图形表达，更利于激发机械设计师的创新思维能力，实现设计的连续性。通过计算机辅助设计技术，可获得更直观、更利于理解的三维立体图，促进设计的深入性，扩展设计思维，便于沟通交流。

2.2提高设计效率

通过应用计算机辅助设计技术中的三维机械设计，更利于体现杂的几何造型。通过布尔运算等软件功能，利用简单几何实体计算复杂的几何实体，自动形成截交线与相贯线，减少工作设计工作强度，缩短设计周期，提高设计效率。在使用计算机辅助设计的三维CAD系统时，开发全新机械设计，只需要对其中的部分零件重新设计与制造即可，而更多的零部件设计可以应用以往信息，这样极大提高机械设计的效率，降低设计难度。

2.3便于零件设计与修改

利用计算机辅助设计软件，可以实现在装配环境下的新零件设计，也可根据相邻零件的形状、位置等设计新零件，提高方便性、快捷性，同时确保新零件和相邻零件之间的有机融合，减少单独设计而产生的错误或者不兼容。例如，在装配环境下，根据箱体形状以及具体要求，快速、准确地设计出符合要求的箱盖。在零件环境中，配备了查找器。当完成机械零件的造型设计，就会在资源查找器中列出已经完成零件的命令，只要点击相应命令，就可了解零件的具体步骤，再利用资源查找器中的零件回放功能，将零件造型全过程以动画的形式，连续表示出来，提高过程的透明性。

2.4提高机械产品的设计质量

随着机械技术的不断发展，机械产品逐渐与信息技术有机结合，再加上应用计算机辅助设计技术及CIMS技术，提高了产品的设计水平。通过计算机辅助设计技术，例如设计优化、分析有限元受力情况等，确保产品的设计质量。另外，一些大型企业的数控加工工作日益完善，再加上计算机辅助设计技术的配合，在机械零件加工方面的效果良好，提高产品应用质量。通过三维机械设计，既可准确描述对象的大小、位置、形状等特征，同时也赋予了设计对象的体积、纹理、颜色、惯性、重心等信息，描述了设计对象的几何形状与工作状态，更加真实、准确、充分、全面地表达设计意图。

3计算机辅助技术在机械设计中的科学应用措施

3.1辅助绘图

CAD系统本身具有灵活的设计功能，能够提供全新设计方案，也可以在既定装配条件下设计匹配更高端的零部件，就是说根据相邻部件的形状与位置设计开发全新的零件，整个过程十分快捷，不会引发单独部件装配失误现象，更大幅度提升了设计人员的工作实效性和标准性。传统机械设计活动中，经常需要面对大量的手工绘图，且无法保证达到应有的精确性和美观性处理效果，而应用CAD计算机辅助设计技术，就可以快速有效地绘制出可靠的机械工程图。

3.2零部件和装配图建模

在CAD程序当中，主要包含线框、表面、实体三类型构建功能，能够直接构建机械产品零部件与装配图实体建模。如经过CAD程序中的基础性体系和布尔运算过后，能够更加简易快速地构建起零部件的三维实体模型，而面对一些结构机理烦琐的零件，则可以考虑预先使用二维几何元素勾勒大体形态，之后再反复进行拉伸、旋转处理来完成造型设计，确保计算完毕之后获取所需的三维实体模型。在机械产品零部件实体模型构建完毕之后，设计人员还可以借助CAD中的三维编辑功能，装配零件模型，随后整合形成机械装配图。

3.3设计细节检验

CAD程序之中还包含零件回放功能，能够通过播放动画，将整个机械产品各类零件装配细节生动直观地演示出来，如果其间发现某些部件结构或是功能处理不当，就能够借助资源查找器进行实时改善，规避由于零件错误而出现机械产品装配失败的不良状况。而在全新机械产品设计和开发环节中，有关零部件设计自动化的检验方式，也可以保障机械零件彼此间适配的精准度，在避免重复引发质量和性能问题基础上，维持整个设计的可行性和高效率。

3.4工程分析与结构优化调试

机械设计与加工活动存在必不可少的环节，就是科学调整机械产品的力学性能和结构。特别是经过有限元和动力学建模分析，涉及CAD程序的工程分析和结构调整功能得以有机拓展。实际上，目前我国许多CAD程序都提供了和ANSYS等有限元分析软件相互匹配的接口，涉及主体可以选择将机械产品三维实体模型直接导入有限元分析程序之中，保证针对这类模型进行工程分析之后，依照结构实施优化改进。

3.5模具开发和制作

如今我国机械制造行业和内部生产技术不断进步，机械设计制造已从以往机床模式转变为加工中心和数控机床模式，包括CAD和模具激光快速成型等技术，也得到愈来愈广泛的应用。首先，借助CAD程序设计实体模具时，要注意全面规避内腔、凹凸模等潜在影响因素，最好预先绘制数控刀具路径；其次，逐步检验整个机械加工环节的可行性。需要注意的是，在设计冲压零件表面时，使用专门的曲面设计程序，才可以保障冲压零件表面和模具表面的一致性。而CAD技术也能够配合多种方式进行产品逆向转换设计，具体就是借助CAD制图程序的坐标测量方式，加快实物和虚拟模型的相互转换进程。再就是借助数据绘制网格对点加以模拟，确保形成连续曲面之后，修复并获得实物模型，或是利用SCAN-TOOLS技术裁剪、延伸已生成的曲面，并转化成为所需的实体。

结束语：

综上所述，在机械设计和制造领域中大力推广使用计算机辅助设计技术，是现代社会经济与科学技术持续进步背景下的必然趋势，既可以保证整个机械设计精准度倍增，又可以有效提高机械设计中的信息处理效率和水平。长此以往，为我国机械设计行业可持续发展，提供不竭的动力。

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