王自忠 劍超 易偉

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

關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)；機(jī)械設(shè)計(jì)制造；結(jié)合優(yōu)勢(shì)

計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)是上世紀(jì)后期發(fā)展起來(lái)的一種計(jì)算機(jī)技術(shù)，這種技術(shù)主要是伴隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展而應(yīng)用于機(jī)械設(shè)計(jì)與機(jī)械制造，計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)分為很多種，如計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）、計(jì)算機(jī)輔助制造（CAM）、計(jì)算機(jī)輔助工程（CAE）、計(jì)算機(jī)輔助工藝（CAPP）等，這些技術(shù)都是為了提高機(jī)械設(shè)計(jì)與制造的效率，保證機(jī)械設(shè)計(jì)制造的安全性和經(jīng)濟(jì)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(jì)算機(jī)技術(shù)和機(jī)械設(shè)計(jì)制造技術(shù)的發(fā)展而不斷發(fā)展，因此，將計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)和機(jī)械設(shè)計(jì)制造技術(shù)相結(jié)合有著非常大的優(yōu)勢(shì)，有著深遠(yuǎn)的意義。

一、概述

機(jī)械設(shè)計(jì)制造涉及多個(gè)方面，主要分為設(shè)計(jì)周期和制造周期，在設(shè)計(jì)周期主要是完成機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)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(duì)機(jī)械產(chǎn)品進(jìn)行加工。

1.計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)制造技術(shù)

計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)是在機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)前期采用相應(yīng)的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件對(duì)機(jī)械產(chǎn)品的機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)。采用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件可以很大程度上縮短設(shè)計(jì)周期，以往進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候需要繪制設(shè)計(jì)圖紙，一個(gè)機(jī)械產(chǎn)品的圖紙一般需要花費(fèi)長(zhǎng)時(shí)間進(jìn)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(huì)有錯(cuò)誤被遺漏，最后進(jìn)行制造的時(shí)候第一可能制造錯(cuò)誤，第二可能由于圖紙描述不清楚而制造錯(cuò)誤，最后進(jìn)行返工設(shè)計(jì)制造，原始的設(shè)計(jì)制造過(guò)程周期因此非常長(zhǎng)。而現(xiàn)在采用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)可以讓單人或者更少的人使用二維和三維計(jì)算機(jī)繪圖軟件（如AutoCAD、SolidWorks、UG NX、CATIA、Pro-e等）進(jìn)行設(shè)計(jì)，采用計(jì)算機(jī)繪圖軟件可以很快修改錯(cuò)誤，快速設(shè)計(jì)機(jī)械結(jié)構(gòu)，最后進(jìn)入制造階段之后也方便進(jìn)行看圖，特別是三維模型，對(duì)于機(jī)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(jì)制造不容易出錯(cuò)，效率也就提升了。

計(jì)算機(jī)輔助制造技術(shù)主要是在機(jī)械產(chǎn)品的制造周期前期采用計(jì)算機(jī)軟件對(duì)機(jī)械產(chǎn)品的主要零部件加工等進(jìn)行輔助，以往進(jìn)行機(jī)械產(chǎn)品零部件加工主要是采用普通機(jī)床、鉗工等進(jìn)行加工，但是這種加工方式耗費(fèi)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(gè)世紀(jì)末數(shù)控機(jī)床出現(xiàn)之后，數(shù)控技術(shù)走進(jìn)了機(jī)械加工制造領(lǐng)域，采用數(shù)控機(jī)床（如數(shù)控車床、數(shù)控銑床、數(shù)控線切割機(jī)等）可以加工出精密零件，而且加工過(guò)程不需要人參與，全自動(dòng)完成，隨著數(shù)控加工技術(shù)發(fā)展愈發(fā)成熟，機(jī)械制造便愈發(fā)依賴它，因此也就形成了現(xiàn)在的計(jì)算機(jī)輔助制造（CAM）技術(shù)，這種技術(shù)通過(guò)將待加工零件的三維模型導(dǎo)入計(jì)算機(jī)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(huì)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(jī)床內(nèi)部，安放毛坯零件即可開始加工。

2.機(jī)械設(shè)計(jì)制造

機(jī)械設(shè)計(jì)制造技術(shù)分為機(jī)械設(shè)計(jì)和機(jī)械制造兩個(gè)方面，機(jī)械設(shè)計(jì)包含機(jī)械產(chǎn)品的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及對(duì)機(jī)械產(chǎn)品進(jìn)行各種性能分析，如強(qiáng)度分析、剛度分析、穩(wěn)定性分析、疲勞分析等，機(jī)械設(shè)計(jì)的過(guò)程涉及到通用件的選型以及各種設(shè)計(jì)計(jì)算，機(jī)械制造主要是采用機(jī)床、各種測(cè)量?jī)x表等對(duì)機(jī)械產(chǎn)品進(jìn)行零部件的制造以及裝配，最后調(diào)試機(jī)械產(chǎn)品。

目前隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)和經(jīng)濟(jì)力量愈發(fā)強(qiáng)大，我國(guó)更加重視制造業(yè)的發(fā)展，特別是高精度機(jī)床和機(jī)器人技術(shù)等的發(fā)展，這些技術(shù)的發(fā)展離不開自動(dòng)化和數(shù)字技術(shù)的發(fā)展，為了順應(yīng)現(xiàn)代社會(huì)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(guó)機(jī)械設(shè)計(jì)制造的總體水平。

二、計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)制造中的應(yīng)用

計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)中的體現(xiàn)的元素主要是圖形符號(hào)的使用、繪圖以及三維造型這三個(gè)方面。

1.圖形符號(hào)

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

2.繪圖

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

3.三維造型

計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)很多都是在三維空間進(jìn)行，機(jī)械產(chǎn)品和零件在計(jì)算機(jī)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(jì)使們對(duì)產(chǎn)品和零件有更為直觀的感覺，設(shè)計(jì)師們互相溝通的時(shí)候也可以方便交流，可以在計(jì)算機(jī)軟件上對(duì)機(jī)械產(chǎn)品的問(wèn)題進(jìn)行有效的交流，很大程度上降低了產(chǎn)品的設(shè)計(jì)制造周期。比如，在汽車車身覆蓋件模具設(shè)計(jì)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(lái)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(huì)成為次品甚至廢品，這個(gè)模具也就無(wú)法使用，一套模具的價(jià)格不菲，這樣既不經(jīng)濟(jì)也浪費(fèi)時(shí)間，但是采用計(jì)算機(jī)輔助軟件進(jìn)行模具設(shè)計(jì)可以進(jìn)行三維仿真分析，在軟件內(nèi)部對(duì)尺寸等進(jìn)行嚴(yán)格的要求，對(duì)各零部件進(jìn)行嚴(yán)格的配合，保證模具的精度，提高設(shè)計(jì)制造效率。

三、計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)與機(jī)械設(shè)計(jì)制造結(jié)合的優(yōu)勢(shì)

1.提高機(jī)械設(shè)計(jì)制造的生產(chǎn)效率

機(jī)械設(shè)計(jì)制造采用計(jì)算機(jī)輔助軟件可以大大提高生產(chǎn)效率，而且在計(jì)算機(jī)軟件上可以輕松對(duì)機(jī)械零件和產(chǎn)品進(jìn)行改造，便于開發(fā)設(shè)計(jì)新產(chǎn)品。

2.完善機(jī)械設(shè)計(jì)

計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)是在三維空間內(nèi)部完成，三維空間的設(shè)計(jì)可以讓人們的空間想象力更加明確，對(duì)于一些有缺陷的機(jī)械設(shè)計(jì)可以進(jìn)行補(bǔ)償設(shè)計(jì)，讓原有的機(jī)械產(chǎn)品功能更加完備，而且原有的一些存在缺陷的機(jī)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(jī)械制造產(chǎn)品的質(zhì)量安全

計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)還可以保證機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)安全，以往進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)的過(guò)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(jì)算是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，但是采用計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)可以進(jìn)行仿真，對(duì)于機(jī)械產(chǎn)品的零件干涉、零件力學(xué)分析、機(jī)器運(yùn)行穩(wěn)定性分析等都可以完整的展現(xiàn)，提前預(yù)測(cè)產(chǎn)品的安全性，對(duì)于有缺陷的產(chǎn)品進(jìn)行再設(shè)計(jì)，保證產(chǎn)品的安全質(zhì)量。

四、結(jié)束語(yǔ)

計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)制造領(lǐng)域的應(yīng)用越來(lái)越成熟，從以上分析可以看出計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)可以提高機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)效率，降低設(shè)計(jì)周期，保證產(chǎn)品的質(zhì)量和安全性，減少人力財(cái)力，對(duì)于機(jī)械設(shè)計(jì)制造有著深遠(yuǎn)的意義，我國(guó)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(jiǎn)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(yáng)市，當(dāng)前職務(wù)：無(wú)，當(dāng)前職稱：助理工程師，學(xué)歷：本科，研究方向：機(jī)械專業(yè).