探討計算機輔助技術與機械設計制造的結合

孫麗麗，劉永明

（1.內蒙古機電職業技術學院，內蒙古 呼和浩特 010070；2.國家能源集團準能集團生產服務中心，內蒙古 鄂爾多斯 010300）

1 計算機輔助技術概述

計算機輔助技術（Computer-assisted technology），通俗地說就是設計人員利用電子計算機以及圖形設計軟件來進行設計工作的方式，包括了計算機輔助設計（即CAD）、計算機輔助制造（CAM）以及輔助教學（CAI）這幾個主要的部分。尤其是在機械工程設計以及產品設計當中，計算機輔助技術的運用能夠有效地降低設計人員的工作強度，而且還能夠即時地對設計圖樣進行修改、存儲等操作。隨著計算機使用領域的擴大，計算機輔助技術的應用水準也得到了極大提升，并由此還延伸出了許多共性技術。在上世紀九十年代末期，CAD和CAM技術被廣泛運用到機械制業當中。而在這個時間段里出現了性能更好的微機以及32位字長的工作站，互聯網技術也得到迅速發展，新的CAD和CAM技術開始出現。計算機輔助技術的升級不但可以實體建模，而且還具有穩定的參數化設計，數據交換標準也從CGI轉化到了IGES、GKS等等。

2 機械設計制造的概述

機械設計制造（Mechanical design and manufacturing），機械設計制造顧名思義，就是由機械制造和機械設計這兩個部分構成。機械制造就是將各種功能、各種類型機械、車床、儀器儀表、以及其他外圍設備的生產和制造過程的統稱；而機械設計則是按照機械設備對于所需要的功能、力學原理以及運動方式、各種類型機械材料的規格等方面進行分析與計算，再由設計人員把所涉及到的各種技術運用繪圖的方式作為制造依據的一系列過程。經過了幾十年時間的探索，我國的機械設計制造業獲得了長足的進步，機械設計與制造也開始向著自動化、虛擬化、數字化、智能化方向過渡。而其中的“虛擬化”則指的是利用計算機系統中的軟件將整個操作過程模擬出來，而這也是未來機械設地制造以及自動化發展的必經之路。

3 計算機輔助設計在機械設計制造中的應用

3.1 計算機仿真技術在機械設計制造中的應用

計算機仿真技術是近年來深受關注的計算機輔助技術，該項技術中包含了高等數學、數據建模、機械系統、電氣系統、生態系統以及力學原理、機械原理、多媒體虛擬技術等等大量學科的理論與實踐知識，而且還涉及到了各種類型的計算機應用軟件（Flight simulator、adams、dymola 以及 nastron 和 ansys等等）。對于機械設計制造而言，設計是整個機械制造的重要前提，而加工是整個機械制造與生產的基礎條件。通過先進的計算機仿真技術不但可以運用直觀、立體的方式確立機械設計制造中所涉及到的原理，而且還能夠為整個機械設計與制造給予重要的理論支持。比如說機械設計制造當中經常會涉及到零配件的磨削，通過計算機仿真技術就能夠將磨削過程進行全過程模擬并計算出磨削的精確量，同時還能夠在對機械設備以及相關配件進行磨削時進行即時地調整，對于提高機械設計制造的精密度具有重要意義。

3.2 計算機輔助技術在機械設計制造中的應用

3.2.1 三維建模技術在機械設計制造建模中的應用

在進行機械設計制造時，設計師必須將設計產品建模，這個過程也是機械設計制造當中最為基礎，也是最為重要的環節，通過建模不但可以讓原本固態化的數據信息變得立體，而且還能夠迅速地發現設計當中的存在的問題。在諸多輔助技術中3D建模技術是其中最為普及也最為高效的技術。該項技術包括了表面、線框、以及實體三個模塊組成，在傳統的機械設計制造建模中，由于技術上的原因3D建模處理的難度較大，而隨著技術的進步和成熟也使得3D建模只需要用計算機的鼠標和鍵盤就能夠操作，并設計出各種功能和樣式的模式。例如說常見的有圓柱體、球體、以及四方體等等。此外，也可以將計算機輔助技術引入到機械設計制造工作當中，并依據實際的設計來進行建模與分解。通過這樣的方式不但有效地提高了機械設計與制造的精確值，而且還能夠將設計內容變得直觀，在減輕設計人員工作壓力的同時，提高整體的工作效率，可謂一舉多得。

3.2.2 計算機繪圖軟件在機械設計制造繪圖中的應用

想要順利地完成機械設計與制造，最為重要的就是要將繪圖工作做好。但由于機械設計當中會涉及到成千上萬個零配件，每個零配件的規模、大小也都不盡相同，因此機械繪圖本身就是一項枯燥、無趣但是又相當重要的工作，一個合格的機械設計制造者必須要具備扎實的繪圖功底。與新時期的繪圖模式相比，傳統的機械設計制造工程是以人力測量的方式來進行繪圖，但是在繪圖的過程當中經常會受到各種外在或者內在的原因所影響，導致繪圖的精確度較低甚至出現嚴重的誤差。但是利用計算機輔助技術當中的繪圖軟件來進行設計，不但可以將繪出的圖立化體，而且還可以即時地調整和儲存，而且還能夠利用繪圖軟件來獲取機械部件的剖面圖、或者進行數據編輯。由此可見，將計算機繪圖軟件引入到機械設計制造中不但可以減少機械工程設計人員的勞動強度，而且還能夠提高圖紙的精確度，繪圖的速度和質量也得到極大提升。

3.2.3 CAD在機械設計制造中的應用

通過CAD軟件能夠將機械設計制造的裝配需求設計出最為適合的配件，也可以依據零部件的功能與形狀設計出全新的部件，CAD軟件的運用將原本冗余的機械配件設計變得更加簡單、快捷，而且還能夠有效地解決零配件之間的兼容問題。例如工程設計師通過CAD軟件就能夠依據箱體大小、形狀、功能、規格，在短時間內就能夠設計出最為合適的配套箱蓋。隨后也可以利用軟件自帶的查找功能查找出該配件的制造流程并以運態的方式播放。

4 結 語

綜上所述，想要將計算機輔助技術與機械設計制造進行結合，就必須要結合當前機械制造業的實際現狀，以機械設計制造為核心并加大計算機輔助設計軟件的功能研發力度，這樣才能夠保障我國機械制造業的可持續發展。