探討計算機(jī)輔助技術(shù)與機(jī)械設(shè)計制造的結(jié)合

張鑫

（江蘇聯(lián)合職業(yè)技術(shù)學(xué)院南京工程分院，江蘇 南京 211135）

計算機(jī)技術(shù)提供了緊密的互操作性，高質(zhì)量和生動的圖像的優(yōu)勢，而機(jī)械設(shè)計和生產(chǎn)技術(shù)則在創(chuàng)建產(chǎn)品方面發(fā)揮了重要作用。機(jī)械設(shè)計和制造與計算機(jī)技術(shù)的結(jié)合可以提高產(chǎn)品制造的質(zhì)量。隨著時間的推移和技術(shù)的進(jìn)步，在機(jī)械設(shè)計和制造中使用計算機(jī)技術(shù)將提高后者的精度，并避免人為因素造成的制造錯誤。近年來，主要的機(jī)械制造商已經(jīng)在自動化領(lǐng)域進(jìn)行了改造，并且總體而言，計算機(jī)輔助設(shè)計的進(jìn)度并不令人滿意。因此，有關(guān)公司應(yīng)在此階段繼續(xù)解決可以想到的問題，盡可能改善計算機(jī)技術(shù)對設(shè)計的進(jìn)一步影響，并為設(shè)計和生產(chǎn)的繁榮與發(fā)展做出貢獻(xiàn)。

1 機(jī)械設(shè)計制造概述

所謂的機(jī)械設(shè)計制造包括機(jī)械設(shè)計和機(jī)械制造，這主要涉及這些設(shè)備結(jié)構(gòu)、潤滑方法和功傳遞方法的設(shè)計和實施。由于中國現(xiàn)代工業(yè)化改革的迅速發(fā)展，各種類型的機(jī)械設(shè)備在中國制造業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用，極大地促進(jìn)了機(jī)械工業(yè)的強(qiáng)勁發(fā)展。近年來，數(shù)字化、自動化和智能已逐漸成為各個行業(yè)發(fā)展的支柱，而計算機(jī)技術(shù)、設(shè)計和機(jī)械生產(chǎn)的集成無疑將需要企業(yè)付出一半甚至超過一半的精力來發(fā)展該行業(yè)并提高項目效率。使用計算機(jī)技術(shù)虛擬化，機(jī)械結(jié)構(gòu)可以幫助企業(yè)控制整個生產(chǎn)過程，也能防止人為由特殊因素引起的一些錯誤，可以讓機(jī)械的設(shè)計與生產(chǎn)更加標(biāo)準(zhǔn)化。此外，計算機(jī)技術(shù)在機(jī)械設(shè)計和生產(chǎn)中的使用提高了參數(shù)分析的準(zhǔn)確性，可以優(yōu)化特定區(qū)域的傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計并提高整體水平。通常，使用現(xiàn)代技術(shù)（例如，計算機(jī)科學(xué)）來驅(qū)動機(jī)械設(shè)計和制造的智能轉(zhuǎn)變是一種可持續(xù)的機(jī)械設(shè)計和制造選擇，可以提高機(jī)械制造行業(yè)的長期業(yè)務(wù)績效和經(jīng)濟(jì)效益。

2 當(dāng)前機(jī)械設(shè)計制造技術(shù)的要求

2.1 精度保障要求

中國的機(jī)械設(shè)計和制造行業(yè)一直受到高精度機(jī)床數(shù)量的限制，導(dǎo)致向市場提供的產(chǎn)品接受度低。長此以往，將會導(dǎo)致中國的機(jī)械制造業(yè)逐漸衰退。所以，各種產(chǎn)品的生產(chǎn)將需要進(jìn)一步提高。零件和單元中所有運(yùn)動組件的精密制造都需要使用機(jī)械設(shè)計和制造技術(shù)。一方面，必須引入新的反饋系統(tǒng)以獲得所有控制數(shù)據(jù)，并且可以通過獨(dú)立分析和使用這些數(shù)據(jù)來使用機(jī)械。并且通過各種傳感器和數(shù)據(jù)接收端口來了解設(shè)備中當(dāng)前的問題并制定適當(dāng)?shù)挠媱澮赃M(jìn)行精確維護(hù)。為了確保機(jī)械的精度和準(zhǔn)確性時，原始的自動控制系統(tǒng)必須承受較長的監(jiān)視時間。當(dāng)加工一些高精度零件時，這個問題不能完全保證實際加工的水平。

2.2 效率提高要求

盡管我國是設(shè)備設(shè)計、制造和出口的主要國家，但其生

產(chǎn)效率僅對于質(zhì)量較低的零件要更高，而高精度零件的生產(chǎn)和加工長期以來嚴(yán)重依賴進(jìn)口。在機(jī)械設(shè)計和制造技術(shù)發(fā)展的當(dāng)前階段，盡管可以逐步滿足國內(nèi)市場對高精度零件和單元制造的要求，但生產(chǎn)效率還有待提高。將來在工作的階段需采用自動控制系統(tǒng)，還需要建立各類生產(chǎn)加工系統(tǒng)、專業(yè)化的管理，讓綜合性的管理體系發(fā)揮出更高的價值。

2.3 可控調(diào)整要求

在當(dāng)前的機(jī)械設(shè)計和制造過程中，每個設(shè)備都有各自的要求，并且必須通過適當(dāng)?shù)姆椒▉碚{(diào)整制造和加工參數(shù)。要求建成的新型工作指標(biāo)和管理項目中需要審查將要完成的新性能指標(biāo)和控制項目，并使其適應(yīng)相關(guān)產(chǎn)品以及未來生產(chǎn)和加工路線的個別要求。首先，就準(zhǔn)確性和生產(chǎn)率而言，成品必須滿足產(chǎn)品的加工要求；其次，必須根據(jù)產(chǎn)品的未來生產(chǎn)和處理計劃以及具體的操作準(zhǔn)則來選擇更有效的加工措施，保證系統(tǒng)能夠滿足當(dāng)前市場對機(jī)加工和制造的需求。

3 計算機(jī)輔助技術(shù)應(yīng)用的優(yōu)缺點(diǎn)

3.1 計算機(jī)輔助技術(shù)應(yīng)用的優(yōu)點(diǎn)

過去，機(jī)械設(shè)計和制造的主要是人來進(jìn)行設(shè)計和制造。在許多因素的影響下，機(jī)械設(shè)計和制造中的數(shù)據(jù)分析和圖形處理可能無法令人滿意，這不僅導(dǎo)致資源浪費(fèi)，而且沒有給出機(jī)械設(shè)計和制造的預(yù)期結(jié)果。因此，在機(jī)械設(shè)計和制造中使用計算機(jī)輔助技術(shù)可以主要提高工作效率，防止復(fù)雜的計算機(jī)項目對總體工作產(chǎn)生負(fù)面影響，并節(jié)省設(shè)計人員的時間。其次，計算機(jī)技術(shù)在機(jī)械設(shè)計和制造中采用了一系列網(wǎng)絡(luò)程序，可以推動設(shè)計創(chuàng)新。再者，計算機(jī)技術(shù)可以幫助相關(guān)人員計算專業(yè)的機(jī)械設(shè)計制造數(shù)據(jù)，確保計算的正確性與精密性，提高整體機(jī)械設(shè)計制造效率。最后，計算機(jī)技術(shù)的使用使有效存儲數(shù)據(jù)成為可能。這使設(shè)計人員可以根據(jù)機(jī)械設(shè)計和制造過程隨時準(zhǔn)確記錄這些設(shè)計，從而確保設(shè)計師可以隨時檢測到零件。確保IT設(shè)備的故障和IT設(shè)計更改可以及時執(zhí)行，以避免由于設(shè)計缺陷而導(dǎo)致重復(fù)操作。

3.2 計算機(jī)輔助技術(shù)應(yīng)用缺點(diǎn)

中國機(jī)械在設(shè)計和生產(chǎn)中的智能設(shè)計的整個過程還是有一定的進(jìn)展緩慢，計算機(jī)技術(shù)尚未在該領(lǐng)域得到充分應(yīng)用。在使用應(yīng)用程序時，缺乏機(jī)械設(shè)計和生產(chǎn)，創(chuàng)新計算機(jī)技術(shù)的選擇和實施缺乏目的性和完整性。第二，隨著計算機(jī)與機(jī)械設(shè)計與制造的集成變得越來越流行，機(jī)械領(lǐng)域的專業(yè)計算機(jī)人才短缺，絕大多數(shù)員工只知道信息技術(shù)，而不能真正將其應(yīng)用于機(jī)器的設(shè)計和生產(chǎn)。如果不能保證技術(shù)操作的準(zhǔn)確性，則不僅無法避免傳統(tǒng)的手動操作引起的錯誤，而且還會讓誤差加劇產(chǎn)生更大的錯誤。因此，機(jī)械工程設(shè)計與制造企業(yè)應(yīng)密切關(guān)注時代的發(fā)展，培訓(xùn)有能力的IT人員，并將機(jī)械工業(yè)推向更高的水平。

4 計算機(jī)輔助技術(shù)在機(jī)械設(shè)計制造中的應(yīng)用

4.1 三維造型

實際工作中，三維建模是計算機(jī)輔助技術(shù)應(yīng)用最集中的體現(xiàn)。在現(xiàn)代設(shè)計和制造中，所涉及的工人經(jīng)常使用CAD軟件來開發(fā)3D仿真圖形，通過CAD來分析設(shè)備的規(guī)格參數(shù)和生產(chǎn)要素，更方便地找出機(jī)械設(shè)計和制造中的詳細(xì)缺陷，并采取具體措施來優(yōu)化這些缺陷。此外，使用計算機(jī)輔助技術(shù)，專業(yè)人員可以在對產(chǎn)品進(jìn)行全面分析和理解的基礎(chǔ)上更改機(jī)械設(shè)計和生產(chǎn)計劃，這不僅可以提高產(chǎn)品質(zhì)量，也大大提高了工作效率。此外，可以減少對機(jī)械設(shè)計對人工生產(chǎn)的依賴，促進(jìn)機(jī)械制造業(yè)的智能發(fā)展。

4.2 機(jī)械零件

機(jī)械設(shè)計和制造過程將包括許多細(xì)小零部件。因此，專業(yè)設(shè)計師必須仔細(xì)選擇備件規(guī)格，并根據(jù)實際設(shè)計和制造要求對零件進(jìn)行專業(yè)處理，以確保所有零件都存在，功率計量符合機(jī)械設(shè)計要求。在此過程中，有效使用計算機(jī)技術(shù)可以降低零件設(shè)計的復(fù)雜性。設(shè)計人員必須了解機(jī)械設(shè)備的真正目的，并以人機(jī)對話的形式考慮產(chǎn)品規(guī)格的理想?yún)?shù)。它可以預(yù)測并選擇的不同結(jié)果，并防止可能出現(xiàn)的選擇錯誤。優(yōu)化機(jī)械設(shè)備的質(zhì)量，并有助于機(jī)械設(shè)計和制造的合理發(fā)展。

4.3 自動化水平

自動化是當(dāng)前我國生產(chǎn)設(shè)計和開發(fā)的主要重點(diǎn)，機(jī)械設(shè)計和制造自動化過程必須具有高水平的輔助技術(shù)作為強(qiáng)有力的支持者。因此，熟練的機(jī)械設(shè)計和制造人員必須不斷使計算機(jī)和PLC技術(shù)適應(yīng)當(dāng)前情況，并經(jīng)過某些程序才能完成設(shè)計和生產(chǎn)。進(jìn)行機(jī)械單元的制造時，確保機(jī)械設(shè)計和生產(chǎn)的順序和完整性。特別是在計算機(jī)輔助技術(shù)的配合下，機(jī)械設(shè)計和制造的智能水平將會有一個巨大的飛躍，可以有效避免錯誤對全球整個生產(chǎn)過程的影響，從而減少人工的使用并提高現(xiàn)代化和自動化水平。

5 機(jī)械設(shè)計制造領(lǐng)域發(fā)展前景

隨著機(jī)器設(shè)計和制造的自動化程度的提高，計算機(jī)技術(shù)的實際使用并不令人滿意。因此，相關(guān)的機(jī)械設(shè)計和制造人員應(yīng)根據(jù)當(dāng)前情況改進(jìn)和優(yōu)化計算機(jī)輔助技術(shù)與機(jī)械設(shè)計制造之間的相互配合，并為機(jī)械設(shè)計和生產(chǎn)開發(fā)打開更多的可能性。由于CAD的當(dāng)前階段已部分解決了傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計和制造的缺點(diǎn)，所以這項技術(shù)的不斷創(chuàng)新似乎將使機(jī)械設(shè)計和制造改革成為全新的改革，幫助機(jī)械設(shè)計的發(fā)展前景和協(xié)助加工工業(yè)取得更大的技術(shù)突破。所以，機(jī)器設(shè)計和制造企業(yè)應(yīng)繼續(xù)引進(jìn)和培訓(xùn)高度專業(yè)的IT人才，提高計算機(jī)輔助技術(shù)在計算過程，制造過程、生產(chǎn)過程甚至是管理過程中的使用效率，讓計算機(jī)輔助技術(shù)和計算機(jī)設(shè)計與制造更好地結(jié)合。

6 結(jié)語

總之，計算機(jī)輔助技術(shù)與機(jī)械設(shè)計制造的結(jié)合的發(fā)展不僅在機(jī)械零件設(shè)計和生產(chǎn)的效率上，而且在優(yōu)化產(chǎn)品設(shè)計和生產(chǎn)的質(zhì)量上都是相互配合的。因此，與機(jī)械設(shè)計和制造相關(guān)的企業(yè)應(yīng)按可持續(xù)的道路發(fā)展，在機(jī)械設(shè)計制造中普及計算機(jī)輔助技術(shù)，讓機(jī)械設(shè)計和制造業(yè)有更好的發(fā)展。