計算機輔助技術與機械設計制造結合研究

聶金橋，涂力

（長江職業學院，湖北 武漢 430074）

在計算機輔助技術的使用過程中，通過對機械設備制造和加工過程中所有參數的獲得記錄和反饋，讓被控設備可以更好地運行。在機械設計制造階段，通過對計算機輔助技術的使用，可以完成零件和相關設備的制造，并由建成的反饋系統獲得專業數據，以提高設備的制造精度。

1 現代計算機輔助技術的類型

1.1 反饋分析技術

在反饋分析技術的使用階段，傳統工作過程通過PID、PLC 控制系統，將獲得的反饋信息輸入管理體系中，讓制造的機械設備和零件具有更高精度，而在多年的實踐中發現，該項技術雖然可以完成較高任務量，但是，一方面其本身的干擾抵抗效果較差，另一方面整個系統較為復雜，當出現某子系統的運行故障時，難以第一時間落實專業化的管理和問題解決工作。在現代計算機輔助技術的應用階段，其作為人工智能網絡系統和神經網絡系統的工作核心，可以通過使用的專業端口接受機械生產和設計過程中的所有數據，并且將該數據提交給建成的計算機軟件中，使其能夠設定今后的設備科學加工方案。

1.2 方案策劃技術

在大型復雜機械設備的設計和制造過程，一方面，要確保設計工作的合理性；另一方面，要在制造過程中完全按照設計方案完成各項工作，要求建成的策劃和規章制度的建立體系具有較高的科學應用價值。在現代計算機輔助技術的使用過程已經開發出了多種新型技術，內容包括數控編程軟件、設計的機械設備系統分解方案等，所有設備都可以在得到全面精確地分解后提交給具體的操控設備，可以使建立的管理目標在規定的時間內穩定運行。在方案的策劃過程，計算機輔助技術可以將機械設備的零部件分解，并且針對其本身建立專業化的數控編程軟件程序、具體的制作流程等，讓在實際操作人員的工作階段可按照該方案完成加工任務。

1.3 多體動力分析技術

無論是復雜機械設備還是機械設備中的個體零件，在生產加工階段都需要經過多體動力分析，一方面，可以讓被處理設備高強度夾持；另一方面，可以分析其在后續運行過程中不同區域的強化指標。基于此，才可以讓按建成的產品制造方案可實際應用。計算機輔助系統中，當前已經開發出了多體動力學分析軟件，其可以根據機械設備的實際運行區域和相關設備的作用，研究該零件在實際運行階段中受到的外力，由于其可以提高對于多體動力體系的分析精度，所以，可以將該系統應用于機械設備的設計和制造過程，研究各類零件設備本身的優化方案。

2 當前機械設計制造技術的要求

2.1 精度保障要求

我國的機械設備設計制造工業在多年的發展中，受限于高精度機床的數量，導致實際向市場提供的產品接受程度較低，今后為一轉頹勢，需要進一步提高各類生產零件以及設備中所有活動構件的制造精度，要求在機械設計制造技術的使用過程，一方面，需要采用新的反饋系統獲得所有的控制數據，并且通過對該數據的自主分析和使用，從而讓建成的工作系統可以更好地發揮應有作用，并且通過設置的傳感器和數據接收端口，了解當前該設備中存在的問題，并且可以建立相應的精度保持工作方案。另一方面，精度的保障過程中，在原有的自動控制系統運行中，需要經過較長的控制時間，而對于一些高精密度的零件加工過程來說，該問題的存在無法全面確保實際加工水平。

2.2 效率提高要求

我國雖然作為機械的設計制造和出口大國，但是，只是對于質量較低零件的制造效率較高，而對于高精密度的零件生產和加工過程長期嚴重依賴進口。在當前機械設計制造技術的開發階段，雖然在高精度零件設備的制造過程中已經可以逐步滿足國內市場的需求，但是，其生產效率依然需要獲得進一步的提高，在具體的工作階段，今后需要通過對自動控制系統、各類生產加工系統、專業化的管理和運維體系構造，讓建成的綜合性管理體系具有更高的使用價值，同時，在該系統的后續規劃和優化過程，可以讓取得的設備制造效率獲得升級。

2.3 可控調整要求

在當前的機械設計和制造過程，一方面，一些設備中含有個性化要求，需要通過對于相關設施的使用，對生產加工參數進行調整；另一方面，要根據整個管理系統中存在的問題，讓該系統的實際運行質量獲得提升。要求建成的新型工作指標和管理項目中，需要按照相關產品的個性化需求以及今后的生產加工工作路徑對其進行可控調整。其一，要求最終制造的產品在精度和運行質量方面可以符合該產品的加工要求；其二，要可以根據該產品的今后生產加工方案和具體的運行準則，從中選擇更加關鍵有效的加工措施，從而讓該系統能夠滿足當前的機械加工和生產市場需求。

3 計算機輔助技術和機械設計制造的結合方法

3.1 控制系統結合

在控制系統的結合階段，首先，要依靠計算機輔助技術已經開發出的多種管理和運行體系，其可以通過對于專業化控制技術的加入和實施，讓建成的自動控制系統可以更好地發揮應有作用。比如，對于已經建成的三維繪圖數字軟件來說，包括CAD、CATIA 等，其可以在使用過程中實現對各類被加工零件的設計、繪制和施工制造方法的確定，基于此，讓建成的自動控制系統具有更高的使用價值。此外，自動控制系統在運行階段可以通過對于各類信號發射和反饋傳感器的使用，研究當前的實際加工過程中是否存在過大誤差，比如，在數控機床中，其使用激光測距技術、刀具路徑測量技術、被生產零件的精度控制技術等，獲得當前加工過程中的各類產生數據，包括加工刀具與零件之間的距離、該零件的直徑、厚度、長度等多項參數，基于此，讓生成的相關數據可以被計算機輔助軟件接收，了解是否超過了誤差的允許范圍。

3.2 策劃方案結合

無論是對于零件制造還是機械設備的生產，都需要通過專業化策劃方案的使用，讓建成的綜合性管理體系更具有應用價值，其中，在策劃方案的結合過程中，首先，要根據當前已經建成的工作指標和專業化管理流程，讓建成的專業化策劃方案可以被使用，比如，在某齒輪零件的制造過程，要通過專業化的繪制方法，確定該齒輪的直徑、齒長、齒密度等多項參數，之后，是要建立各個生產加工方法的實際使用水平，包括對原材料的選擇、齒輪的外部輪廓線配置、齒長開槽分析等，同時，要通過對專業化測量技術的使用，研究該零件實際加工精度。

3.3 動力分析結合

在動力的分析過程，一方面要確定不同生產加工過程中對原料的夾持方案；另一方面，也要分析不同零件在機械設備的運行過程是否能夠承受外力。基于此，可以確定動力的分析過程要經過兩個方向。在前項工作的落實階段，主要通過對夾持設備的使用、固定裝置的分析，研究相關原材料的受力情況，從而讓建成的管理系統可以更好地運行，而對于機械設備中的相關零件，則需要研究其在具體運行階段中受到的外力情況，比如，對于曲軸零件，承受的外力包括與之零件向其施加的壓力、自身運行過程中的離心力、實際運行過程中的力矩等，分析在所有參數共同作用的情況下，該曲軸是否可以承受過大的力學參數并可滿足穩定運行狀態要求。實際建設過程中，按照該軟件本身的運行部位和承受的力學指標，在當前已經建立的多體動力學分析軟件的模型中設置參數，通過模擬運行方法分析該零件的運行壽命，而當發現其中含有的直徑較小區域在長期運行過程中無法承受剪切力，導致整個零件的運行壽命下降，并且大量模擬結果表明，該區域為整個零件中的最脆弱點時，則需要分析該區域是否可以通過增加直徑的方式提高剪切力抵抗效果。

3.4 反饋參數結合

在反饋參數的獲取過程，一方面，要研究現有機械加工設備獲取反饋參數的模式；另一方面，要通過對于計算機相關接口的使用，將獲得的專業化數字信號提交到計算機控制軟件中。基于此，研究實際的作用標準和使用方式。當前的數控加工設備中，其中，建設的激光測距技術、振動檢測技術等可以研究實際運行階段的各類數據指標，并且把相關參數共同提交，并研究其是否能夠保持穩定運行狀態，而在計算機控制軟件中，可以借助傳統的PLC 控制系統思維以及當前開發出的人工智能控制技術，將獲得的反饋信號進行進一步的整理和分析，并和建成的零件、設備制造方案和專業工作指標等參數進行全面的對比，從而讓建成的機械制造方案可以發揮應有的精度保持作用。

4 結語

綜上所述，計算機輔助技術在當前的開發過程中，可發揮的作用包括三維模型的建設、多體動力的分析等，而機械設計制造的要求包括高精度要求、高效率要求等。在機械設計制造和計算機輔助技術的融合過程，只有通過對設備零件和各類硬件設施的分析，由計算機系統將方案分解，并且把專業化的控制信息提交到數控機床中，使其通過使用反饋數據提高零件的加工精度。