机械创新设计软件的概述及发展趋势.pdf

课题研究（1成都市技师学院；2.成都工贸职业技术学院，四川成都摘要：机械创新设计软件是一种专门用于机械设计和工程制图的软件，它包含了多种建模、模拟、分析和染工具，能够帮助工程师和设计师快速、精确地创建机械零件和组件，在完成设计前进行各种测试和验证，以确保设计的可行性和优化性。分析国内外机械创新设计软件的应用情况，研究机械创新设计方向的人才培养，预判机械创新设计软件的发展趋势，对优化设计和制造流程，提高加工制造效率有重要意义。关键词：机械创新设计软件；智能制造技术；人才培养机械创新设计技术是以满足市场产品的质量、性能、时间、价格等综合效益最优为目的，以计算机辅助设计为手段，依靠多种科学方法及技术，研究、改进、创造产品活动过程所用到的技术群体总称。机械创新设计软件通常还可以与其他相关软件和工具进行集成，如CAD、C A M、C A E 等，以实现更全面、更高效的机械设计和制造流程，优化机械产品性能、拓展机械产品功能，从而实现机械产品创新、满足工业生产需求。软件技术的发展使机械创新设计的实现更加方便，创新设计的需要使机械创新人才的培养更加有利。一、机械创新设计软件的应用现状计算机辅助设计、电子信息技术和增材制造技术的兴起，使机械产品设计的形式和类型更加多样，生产和出货周期更短，材料和人力成本更低，推动机械设计行业的创新发展。机械创新产品在满足外形美观、质量轻便和功能要求的前提下，更趋于智能化、自动化和微型化，形成相对稳定的发展方向。(一）创新设计方法丰富选择哪种创新设计方法，基于人们对产品的功能需求，也基于机械制造技术、生产制造条件和设备操作人员能够实现。人们认识世界、改造世界逐步深入，很多技术被不断研发和应用，很多旧思维也在不断转变，很多未知将变成为已知，创新设计方法也会不断涌现。基金项目：2 0 2 1年成都工贸职业技术学院建党10 0周年专项课题“技术服务工作与专精特新企业工匠精神的融合模式研究”（2 0 2 113 0 10 2）。作者简介：邹大金（198 7 一），男，四川成都人，一级实习指导老师，研究方向：机械制造技术。211 新潮电子机械创新设计软件的概述及发展趋势邹大金611731)（二）创新设计软件多元创意产品是设计者创意思想的体现，其具体的呈现形式可以是一幅画、一张结构图、示意图或者一种立体实物。不管最终呈现的产品形态如何，机械创新设计往往都需要先借助机械创新设计软件进行最初的模拟设计。根据不同行业的使用习惯和不同产品的类型特点，机械创新设计软件从最早的平面设计到立体设计，从静态设计到动画设计，从二维设计到多维设计，从AutoCAD、C a x a 陆续扩展到SolidWorks、C a t i a、Inventor、U G(U n i g r a p h i c s N X)、Pr o/E n g i n e e r 等操作软件，机械工业常见的设计软件如表1所示。如今，各类软件的使用已经融人日常生活、支配工业设备、影响人类行为、决定社会发展。随着机械制造产业的扩大和细化，便捷化、专业化、功能强大的机械创新设计软件也会层出不穷。表1常见机械创新设计软件序号软件名称主要用于工业设计绘图，1AutoCAD2SolidWorks3Catia4InventorUG5(UnigraphicsNX)Pro/Engineer6(Creo)第2 2 期（总第5 5 3 期）功能研发公司美国像机械结构、建筑结构、AutoDesk公电子产品构造等二维设计司易学易用，功能齐全，兼容性好，普及度高，适合工程机械、压力容器等大部分机械设计的需要曲面功能、三维功能强大，擅长做高品质的曲面造型，汽车、航空等行业造型设计人员使用广泛具备三维建模环境、功能设计工具、智能设计功能，能够创建智能零部件，加速设计到制造的整个流程曲面功能、三维功能强大，操作简单，适用于注塑模具设计，大多数的模具设计人员使用企业工程设计软件，适用于家电、数码、日用品等很多行业，Pro/Engineer是基础版，Creo是专业版法国Dassault(达索）公司法国Dassault（达索）公司美国AutoDesk公司德国西门子公司美国PTC公司第2 2 期（总第5 5 3 期）续表序号软件名称中国自主研发设计，专注于机械制图领域，适合中7Caxa83dsMAX9Delcam10SolidEdge（三）创新设计产品智能机械创新设计承载着人类的创新思维，并以机械产品的形式进行外在呈现。设计出来的产品主要供人们使用，在智能以及情感方面要设计出具有一定人性的特点，响应国家节能减排、绿色环保的号召，减少污染排放，降低资源消耗，保护人类自然生态环境以及人类自身的健康。因此，体积小、耗能低、人性化、绿色化、智能化是机械创新设计的发展趋势。二、机械创新设计应用人才的培养情况（一）政策对机械创新设计应用人才的支持2014年9月，李克强总理在经济转型升级和产业结构调整的时代背景下，首次提出“大众创业，万众创新”的概念。从那时起，创新与创业就成为中国企业和普通民众努力的方向。2 0 15 年6 月，国务院印发关于大力推进大众创业、万众创新若干政策措施的意见。2016年5 月，国务院印发关于建设大众创业、万众创新示范基地的实施意见。2 0 18 年9月，国务院印发关于推动创新创业高质量发展打造“双创”升级版的意见。国家不断出台的政策文件，把创新创业教育类课程纳人高校必修课，健全创新创业教育课程体系；鼓励高校完善人才培养机制，建设创新创业教育支撑平台；高校推进创新创业教育普及工作，增强学生的创新创业意识。在国家行政力量推动、双创政策引导和学校发展驱动等多重因素作用下，全国高等学校充分意识到创新创业教育的重要性和必要性，成立专门的创新创业教育工作领导机构，开设创新创业教育类必修课程，并要求教师在课程教学特别是专业课教学中融人创新创业教育的内容，营造良好的校园创新创业氛围。（二）市场对机械创新设计应用人才的需求彭博社发布的2 0 2 1年全球创新指数排名中，通过新潮电子对制造能力、高科技上市公司集中度、研究人员占比、高等教育效率、从业者受教育程度等5 个指标进行分功能研发公司北京数码大国人绘图习惯的二维和三方科技有限公司维机械设计软件三维动画煊染和制作软件，广泛用于工业设计、广告影视、多媒体制作以及工程可视化等领域具备产品设计及加工、模具设计、逆向工程、艺术设计等功能，广泛应用于航空航天、汽车等行业在钣金设计、三维建模、数据管理等方面有独到之处，钣金零件设计功能尤其强大课题研究析，韩国、新加坡、瑞士、德国、瑞典、丹麦、以色列、芬兰、荷兰、奥地利、美国、日本、法国、比利时、挪威、中国、爱尔兰、英国、澳大利亚、意大利排名位居前2 0美国Discreet位。从评价指标和标准来看，基本上与产业人才的培公司养息息相关。机械创新设计需要设计者有科学的创新思维作为指导，确保设计思路正确、流程完备、方法英国Delcam公司德国西门子公司科学、产品实用。从现实维度出发，机械设计、机械制造、机械工程等构成了一个国家的工业基础，培养更富有创新意识及能力的机械领域创新人才，是实现机械创新的首要必备前提，也是时代赋予中国教育的重大使命。（三）实践对机械创新设计应用人才的历练鉴于国家政策支持、企业生产需求，国内的学校、企业也主动搭建平台，给机械创新设计应用人才提供历练的机会，全国性的创新设计大赛近年来开展得如火如茶。教育部高等学校机械学科教学指导委员会主办、面向大学生的群众性科技活动一一全国大学生机械创新设计大赛每届均吸引十万余名大学生参赛，已成为培养学生创新能力、工程实践能力和综合素质效果显著的机械创新设计重要活动。大赛注重考查大学生的创新设计意识、综合设计能力与团队协作精神，引导学生针对实际需求进行机械设计和加工制作，促进机械创新成果的有效转化。中国机械工程学会主办的中国大学生机械工程创新创意大赛、中国机械工业联合会主办的全国机械工业设计创新大赛等，也为中国机械创新设计的人才培养提供有力支撑。除了针对机械方面的创新设计比赛，国家层面还面向全社会组织不少创新创业方面的赛事。科技部等部门主办的中国创新创业大赛、中国创新挑战赛，人力资源和社会保障部等部门主办的“中国创翼”创业创新大赛，教育部等部门主办的中国“互联网+”大学生创新创业大赛，中国科学技术协会等部门主办的全国青少年科技创新大赛，均是培养学生的创新精神和实践能力，提高学生科技素质和职业技能，推进创新人才培养的重要平台。三、机械创新设计产品的呈现方式（一）机械创新设计方法的归纳创新方法就是根据创新思维总结提炼的科学的原理、技巧和方法。每种创新设计方法都有其特点及适用范围。产品的设计需要灵活选择各种创新设计方法，以便降低设计失败的风险，提高产品设计的可靠212课题研究性。因此，如何选择合适的创新设计方法至关重要。常用的创新设计方法主要原理及应用范围如表2 所示。表2 常用的创新设计方法主要原理及应用范围序号设计方法主要原理应用范围通过新的发明或者不断地完善1原始已有的发明，使之成为一种新创新法产品或者一种新技术变型改变产品的形状、结构、位置已有产品需要功2创新法等特征，以实现改进组合把现有的产品或方案与其他产3品或方案组合起来形成新的思创新法路把具有多项综合功能的产品分分解4解成单一功能，突出产品的核创新法心功能并发挥到极致递向在程序、结构、方向、方位等5创新法方面逆向求解，以实现更好的效果类比由一类产品或事物所具有的某从一种产品或事6种属性，衍生出与该属性相同物衍生出新产品创新法或相似的其他产品或事物（二）机械创新设计案例的分析时代在进步，社会在变化，科技在不断更新，产品在不断创新。创新设计的案例在生活中无处不在。通过调整加工工艺，提高产品效率和质量是一种创新；采用不同的配料烹制一种新美食，也是一种创新。只要有想法，每个人都会创新，每个人都能创新。只不过有的创新取得的效果较大，被人们所熟知，如袁隆平研究发明杂交水稻，解决几千年来羁中国百姓的温饱问题，因而其人其事流芳百世；有的创新只在小范围内使用，创新者和创新产品都没有被广而告之，如机械类企业一线操作人员自制专用夹具解决零件装夹的快速定位问题，加快该批次零件的生产速度，但是其人其事乏人知晓。（三）机械创新设计产品的呈现在机械创新设计领域，产品创新的形式大致包括发明创造、技术创新和形式创新三类。产品创新载体有零件、部件、机器、工艺、方法、模式等。例如，加工设备从石器、钳工设备、普通机床、数控机床到复合机新潮电子床，交通工具从马车、自行车、火车、汽车到飞机，在生活和生产中，我们比较熟悉的机械创新通常以专利产品的形式呈现。专利是由政府机关或者国家委托单位根据申请而颁发的一种记载发明创造内容的文件，旨从无到有或原创在一定时期内保护技术能够享受独占性、排他性的权性高的产品利，权利人之外的任何主体使用专利，都必须经过专能和机构优化利权人的授权许可。专利是创意思想的呈现，也应在实已有产品需要组际中有一定的经济作用，对机械制造技术的发展有很合、叠加好的促进作用。中国专利分为发明专利、实用新型专利已有产品需要分和外观设计专利三种类型。产品从无到有是一种发明解、切割创造，这种创新最难，可以申请发明专利。产品从低级已有成品的反向录解或新事物第2 2 期（总第5 5 3 期）到高级是一种技术创新，这种创新也不容易，可以申请实用新型专利。产品只改变颜色、形状、结构等，在功能、性能上没有大的变化，这种形式创新相对较容易，可以申请外观设计专利。参考文献：1温兆麟.创新思维与机械创新设计 M.北京:机械工业出版社,2 0 19.2赵敏，宁振波.铸魂：软件定义制造 M.北京：机械工业出版社,2 0 2 0.3李建国,刘洋,徐国胜,基于学生创新实践活动的机械创新设计教学 .铸造,2 0 2 2(4):5 11.4陈本锋,创新创业教育融入高职专业课程教学的路径探讨 J.高等职业教育（天津职业大学学报),2 0 2 1(6):4 9-5 3.5李彦彦,王明杰,闫羲昊,等.机械创新设计大赛指导方法研究 J.中国教育技术装备,2 0 2 1(2 0):13 2-133,136.6 陈本锋.机械制造与创新设计 M.成都:西南交大出版社,2 0 2 3.7孔建.论标准和专利的异同 J.中国标准化,2 0 2 1(14):10-14.213