淺談計算機輔助技術與機械設計制造的結合

王自忠 劍超 易偉

摘要：隨著計算機技術的發展，機械設計制造逐漸和計算機輔助技術相結合，大大提高了機械產品的質量和設計制造效率，本文簡要介紹了計算機輔助技術在機械設計制造中的應用，分析了這種形式的優勢，旨在為機械設計制造的發展提供參考。

關鍵詞：計算機輔助技術；機械設計制造；結合優勢

計算機輔助技術是上世紀后期發展起來的一種計算機技術，這種技術主要是伴隨著計算機技術的發展而應用于機械設計與機械制造，計算機輔助技術分為很多種，如計算機輔助設計（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，這些技術都是為了提高機械設計與制造的效率，保證機械設計制造的安全性和經濟性等因素，這些技術已經成為了世界上各大企業、高校、研究所等必備的工具，也隨著計算機技術和機械設計制造技術的發展而不斷發展，因此，將計算機輔助技術和機械設計制造技術相結合有著非常大的優勢，有著深遠的意義。

一、概述

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

1.計算機輔助設計制造技術

計算機輔助設計是在機械產品的設計前期采用相應的計算機輔助設計軟件對機械產品的機械結構進行設計。采用計算機輔助設計軟件可以很大程度上縮短設計周期，以往進行設計的時候需要繪制設計圖紙，一個機械產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，最后進行返工設計制造，原始的設計制造過程周期因此非常長。而現在采用計算機輔助設計技術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）進行設計，采用計算機繪圖軟件可以很快修改錯誤，快速設計機械結構，最后進入制造階段之后也方便進行看圖，特別是三維模型，對于機械產品的外形結構和內部結構可以一目了然，設計制造不容易出錯，效率也就提升了。

計算機輔助制造技術主要是在機械產品的制造周期前期采用計算機軟件對機械產品的主要零部件加工等進行輔助，以往進行機械產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品精度不能保證，加工精度不穩定性因素明顯，上個世紀末數控機床出現之后，數控技術走進了機械加工制造領域，采用數控機床（如數控車床、數控銑床、數控線切割機等）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，隨著數控加工技術發展愈發成熟，機械制造便愈發依賴它，因此也就形成了現在的計算機輔助制造（CAM）技術，這種技術通過將待加工零件的三維模型導入計算機輔助軟件，如UG NX、Mastercam等，再設置相應的加工參數，軟件便會將零件的加工軌跡生成為數控加工代碼，用戶只需要將數控加工代碼輸入到機床內部，安放毛坯零件即可開始加工。

2.機械設計制造

機械設計制造技術分為機械設計和機械制造兩個方面，機械設計包含機械產品的機構設計、結構設計以及對機械產品進行各種性能分析，如強度分析、剛度分析、穩定性分析、疲勞分析等，機械設計的過程涉及到通用件的選型以及各種設計計算，機械制造主要是采用機床、各種測量儀表等對機械產品進行零部件的制造以及裝配，最后調試機械產品。

目前隨著我國科學技術和經濟力量愈發強大，我國更加重視制造業的發展，特別是高精度機床和機器人技術等的發展，這些技術的發展離不開自動化和數字技術的發展，為了順應現代社會發展的潮流，必須大力發展這些方面的技術，提高我國機械設計制造的總體水平。

二、計算機輔助技術在機械設計制造中的應用

計算機輔助技術在機械設計中的體現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雜程度和讀圖的復雜性，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操作和一些設置進行顯示和隱藏，非常有利于讀圖。

2.繪圖

計算機輔助技術在機械設計制造中體現出來的第二個元素便是繪圖，采用計算機輔助技術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的發展，其在繪圖方面的功能越來越完善，繪圖質量也越來越高，最后繪圖的周期也能大幅度縮短。

3.三維造型

計算機輔助技術很多都是在三維空間進行，機械產品和零件在計算機軟件中都是以三維造型呈現，三維造型這種形式可以讓設計使們對產品和零件有更為直觀的感覺，設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品的問題進行有效的交流，很大程度上降低了產品的設計制造周期。比如，在汽車車身覆蓋件模具設計領域，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，這樣既不經濟也浪費時間，但是采用計算機輔助軟件進行模具設計可以進行三維仿真分析，在軟件內部對尺寸等進行嚴格的要求，對各零部件進行嚴格的配合，保證模具的精度，提高設計制造效率。

三、計算機輔助技術與機械設計制造結合的優勢

1.提高機械設計制造的生產效率

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

2.完善機械設計

計算機輔助技術是在三維空間內部完成，三維空間的設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計可以進行補償設計，讓原有的機械產品功能更加完備，而且原有的一些存在缺陷的機械零件也可以輕松發現并修改，保證產品的安全性。

3.提高機械制造產品的質量安全

計算機輔助技術還可以保證機械產品的設計安全，以往進行機械設計的過程中一些力學特性分析都涉及到多重因素的影響，單純的計算是遠遠不夠的，但是采用計算機輔助技術可以進行仿真，對于機械產品的零件干涉、零件力學分析、機器運行穩定性分析等都可以完整的展現，提前預測產品的安全性，對于有缺陷的產品進行再設計，保證產品的安全質量。

四、結束語

計算機輔助技術在機械設計制造領域的應用越來越成熟，從以上分析可以看出計算機輔助技術可以提高機械產品的設計效率，降低設計周期，保證產品的質量和安全性，減少人力財力，對于機械設計制造有著深遠的意義，我國應該大力支持和發展這種技術，大力推廣，讓制造業更加繁榮發展。

參考文獻：

[1]王佳佳.淺談計算機輔助技術與機械設計制造的結合[J].湖北農機化，2015（6）：62-62.

[2]翟曉.淺議計算機輔助技術與機械設計制造的結合[J].中國設備工程，2017（21）.

[3]董會歌.淺議計算機輔助技術對機械設計制造的影響和促進[J]. 科學中國人，2015（11）.

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，當前職務：無，當前職稱：助理工程師，學歷：本科，研究方向：機械專業.