淺談計算機輔助技術(shù)與機械設(shè)計制造的結(jié)合

王自忠 劍超 易偉

摘要：隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，機械設(shè)計制造逐漸和計算機輔助技術(shù)相結(jié)合，大大提高了機械產(chǎn)品的質(zhì)量和設(shè)計制造效率，本文簡要介紹了計算機輔助技術(shù)在機械設(shè)計制造中的應(yīng)用，分析了這種形式的優(yōu)勢，旨在為機械設(shè)計制造的發(fā)展提供參考。

關(guān)鍵詞：計算機輔助技術(shù)；機械設(shè)計制造；結(jié)合優(yōu)勢

計算機輔助技術(shù)是上世紀(jì)后期發(fā)展起來的一種計算機技術(shù)，這種技術(shù)主要是伴隨著計算機技術(shù)的發(fā)展而應(yīng)用于機械設(shè)計與機械制造，計算機輔助技術(shù)分為很多種，如計算機輔助設(shè)計（CAD）、計算機輔助制造（CAM）、計算機輔助工程（CAE）、計算機輔助工藝（CAPP）等，這些技術(shù)都是為了提高機械設(shè)計與制造的效率，保證機械設(shè)計制造的安全性和經(jīng)濟性等因素，這些技術(shù)已經(jīng)成為了世界上各大企業(yè)、高校、研究所等必備的工具，也隨著計算機技術(shù)和機械設(shè)計制造技術(shù)的發(fā)展而不斷發(fā)展，因此，將計算機輔助技術(shù)和機械設(shè)計制造技術(shù)相結(jié)合有著非常大的優(yōu)勢，有著深遠(yuǎn)的意義。

一、概述

機械設(shè)計制造涉及多個方面，主要分為設(shè)計周期和制造周期，在設(shè)計周期主要是完成機械產(chǎn)品的設(shè)計圖紙與各種特性分析，如力學(xué)分析、穩(wěn)定性分析等，制造周期主要是對機械產(chǎn)品進行加工。

1.計算機輔助設(shè)計制造技術(shù)

計算機輔助設(shè)計是在機械產(chǎn)品的設(shè)計前期采用相應(yīng)的計算機輔助設(shè)計軟件對機械產(chǎn)品的機械結(jié)構(gòu)進行設(shè)計。采用計算機輔助設(shè)計軟件可以很大程度上縮短設(shè)計周期，以往進行設(shè)計的時候需要繪制設(shè)計圖紙，一個機械產(chǎn)品的圖紙一般需要花費長時間進行繪制，而且還是多人完成，圖紙的維數(shù)是二維，采用鉛筆手繪完成，這樣的圖紙需要多人審核，而且可能會有錯誤被遺漏，最后進行制造的時候第一可能制造錯誤，第二可能由于圖紙描述不清楚而制造錯誤，最后進行返工設(shè)計制造，原始的設(shè)計制造過程周期因此非常長。而現(xiàn)在采用計算機輔助設(shè)計技術(shù)可以讓單人或者更少的人使用二維和三維計算機繪圖軟件（如AutoCAD、SolidWorks、UG NX、CATIA、Pro-e等）進行設(shè)計，采用計算機繪圖軟件可以很快修改錯誤，快速設(shè)計機械結(jié)構(gòu)，最后進入制造階段之后也方便進行看圖，特別是三維模型，對于機械產(chǎn)品的外形結(jié)構(gòu)和內(nèi)部結(jié)構(gòu)可以一目了然，設(shè)計制造不容易出錯，效率也就提升了。

計算機輔助制造技術(shù)主要是在機械產(chǎn)品的制造周期前期采用計算機軟件對機械產(chǎn)品的主要零部件加工等進行輔助，以往進行機械產(chǎn)品零部件加工主要是采用普通機床、鉗工等進行加工，但是這種加工方式耗費人力而且加工的產(chǎn)品精度不能保證，加工精度不穩(wěn)定性因素明顯，上個世紀(jì)末數(shù)控機床出現(xiàn)之后，數(shù)控技術(shù)走進了機械加工制造領(lǐng)域，采用數(shù)控機床（如數(shù)控車床、數(shù)控銑床、數(shù)控線切割機等）可以加工出精密零件，而且加工過程不需要人參與，全自動完成，隨著數(shù)控加工技術(shù)發(fā)展愈發(fā)成熟，機械制造便愈發(fā)依賴它，因此也就形成了現(xiàn)在的計算機輔助制造（CAM）技術(shù)，這種技術(shù)通過將待加工零件的三維模型導(dǎo)入計算機輔助軟件，如UG NX、Mastercam等，再設(shè)置相應(yīng)的加工參數(shù)，軟件便會將零件的加工軌跡生成為數(shù)控加工代碼，用戶只需要將數(shù)控加工代碼輸入到機床內(nèi)部，安放毛坯零件即可開始加工。

2.機械設(shè)計制造

機械設(shè)計制造技術(shù)分為機械設(shè)計和機械制造兩個方面，機械設(shè)計包含機械產(chǎn)品的機構(gòu)設(shè)計、結(jié)構(gòu)設(shè)計以及對機械產(chǎn)品進行各種性能分析，如強度分析、剛度分析、穩(wěn)定性分析、疲勞分析等，機械設(shè)計的過程涉及到通用件的選型以及各種設(shè)計計算，機械制造主要是采用機床、各種測量儀表等對機械產(chǎn)品進行零部件的制造以及裝配，最后調(diào)試機械產(chǎn)品。

目前隨著我國科學(xué)技術(shù)和經(jīng)濟力量愈發(fā)強大，我國更加重視制造業(yè)的發(fā)展，特別是高精度機床和機器人技術(shù)等的發(fā)展，這些技術(shù)的發(fā)展離不開自動化和數(shù)字技術(shù)的發(fā)展，為了順應(yīng)現(xiàn)代社會發(fā)展的潮流，必須大力發(fā)展這些方面的技術(shù)，提高我國機械設(shè)計制造的總體水平。

二、計算機輔助技術(shù)在機械設(shè)計制造中的應(yīng)用

計算機輔助技術(shù)在機械設(shè)計中的體現(xiàn)的元素主要是圖形符號的使用、繪圖以及三維造型這三個方面。

1.圖形符號

以往在進行機械設(shè)計的時候涉及到很多圖形符號，如尺寸、形位公差等，這些圖形符號在圖紙上會增加圖紙的復(fù)雜程度和讀圖的復(fù)雜性，但是采用計算機軟件可以完全避免這一難點，很多符號可以通過鼠標(biāo)操作和一些設(shè)置進行顯示和隱藏，非常有利于讀圖。

2.繪圖

計算機輔助技術(shù)在機械設(shè)計制造中體現(xiàn)出來的第二個元素便是繪圖，采用計算機輔助技術(shù)繪圖需要的人力物力非常少，而且可以隨時修改，隨著計算機輔助技術(shù)的發(fā)展，其在繪圖方面的功能越來越完善，繪圖質(zhì)量也越來越高，最后繪圖的周期也能大幅度縮短。

3.三維造型

計算機輔助技術(shù)很多都是在三維空間進行，機械產(chǎn)品和零件在計算機軟件中都是以三維造型呈現(xiàn)，三維造型這種形式可以讓設(shè)計使們對產(chǎn)品和零件有更為直觀的感覺，設(shè)計師們互相溝通的時候也可以方便交流，可以在計算機軟件上對機械產(chǎn)品的問題進行有效的交流，很大程度上降低了產(chǎn)品的設(shè)計制造周期。比如，在汽車車身覆蓋件模具設(shè)計領(lǐng)域，汽車車身覆蓋件模具的精度要求非常高，采用模具制造出來的車身覆蓋件與其他部件之間的配合必須能夠精準(zhǔn)配合，否則便會成為次品甚至廢品，這個模具也就無法使用，一套模具的價格不菲，這樣既不經(jīng)濟也浪費時間，但是采用計算機輔助軟件進行模具設(shè)計可以進行三維仿真分析，在軟件內(nèi)部對尺寸等進行嚴(yán)格的要求，對各零部件進行嚴(yán)格的配合，保證模具的精度，提高設(shè)計制造效率。

三、計算機輔助技術(shù)與機械設(shè)計制造結(jié)合的優(yōu)勢

1.提高機械設(shè)計制造的生產(chǎn)效率

機械設(shè)計制造采用計算機輔助軟件可以大大提高生產(chǎn)效率，而且在計算機軟件上可以輕松對機械零件和產(chǎn)品進行改造，便于開發(fā)設(shè)計新產(chǎn)品。

2.完善機械設(shè)計

計算機輔助技術(shù)是在三維空間內(nèi)部完成，三維空間的設(shè)計可以讓人們的空間想象力更加明確，對于一些有缺陷的機械設(shè)計可以進行補償設(shè)計，讓原有的機械產(chǎn)品功能更加完備，而且原有的一些存在缺陷的機械零件也可以輕松發(fā)現(xiàn)并修改，保證產(chǎn)品的安全性。

3.提高機械制造產(chǎn)品的質(zhì)量安全

計算機輔助技術(shù)還可以保證機械產(chǎn)品的設(shè)計安全，以往進行機械設(shè)計的過程中一些力學(xué)特性分析都涉及到多重因素的影響，單純的計算是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，但是采用計算機輔助技術(shù)可以進行仿真，對于機械產(chǎn)品的零件干涉、零件力學(xué)分析、機器運行穩(wěn)定性分析等都可以完整的展現(xiàn)，提前預(yù)測產(chǎn)品的安全性，對于有缺陷的產(chǎn)品進行再設(shè)計，保證產(chǎn)品的安全質(zhì)量。

四、結(jié)束語

計算機輔助技術(shù)在機械設(shè)計制造領(lǐng)域的應(yīng)用越來越成熟，從以上分析可以看出計算機輔助技術(shù)可以提高機械產(chǎn)品的設(shè)計效率，降低設(shè)計周期，保證產(chǎn)品的質(zhì)量和安全性，減少人力財力，對于機械設(shè)計制造有著深遠(yuǎn)的意義，我國應(yīng)該大力支持和發(fā)展這種技術(shù)，大力推廣，讓制造業(yè)更加繁榮發(fā)展。

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作者簡介：王自忠，出生年月：1994.01，性別：男，民族：漢，籍貫（精確到市）：河南省安陽市，當(dāng)前職務(wù)：無，當(dāng)前職稱：助理工程師，學(xué)歷：本科，研究方向：機械專業(yè).