程發(fā)洲

（東莞理工學(xué)院城市學(xué)院，廣東 東莞 523106）

計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)（CAD）指運(yùn)用計(jì)算機(jī)和圖形設(shè)備對(duì)技術(shù)人員的設(shè)計(jì)工作進(jìn)行輔助的技術(shù)，其可在提高機(jī)械設(shè)計(jì)制造效率的同時(shí)，提高設(shè)計(jì)質(zhì)量。在多年的發(fā)展過(guò)程中，CAD技術(shù)已被應(yīng)用到多個(gè)領(lǐng)域，尤其在機(jī)械設(shè)計(jì)制造中得到了廣泛應(yīng)用。隨著信息科技的進(jìn)步，計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)不斷突破，并被應(yīng)用到機(jī)械設(shè)計(jì)制造的諸多環(huán)節(jié)，所以，計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)和機(jī)械設(shè)計(jì)制造深度結(jié)合，引起了越來(lái)越多研究人員的注意，也成為諸多相關(guān)企業(yè)研究重點(diǎn)。為更好的發(fā)揮出計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)制造領(lǐng)域的作用，有必要基于其應(yīng)用價(jià)值，切實(shí)了解其在設(shè)計(jì)與制造過(guò)程的具體應(yīng)用，以進(jìn)一步發(fā)揮出該技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值。

1 機(jī)械設(shè)計(jì)制造概述

1.1 機(jī)械設(shè)計(jì)制造內(nèi)涵

機(jī)械設(shè)計(jì)制造分為機(jī)械設(shè)計(jì)和機(jī)械制造2個(gè)方面。機(jī)械制造是指制造生產(chǎn)各種機(jī)械設(shè)備，例如機(jī)床、儀器和儀表等。機(jī)械設(shè)計(jì)指在機(jī)械設(shè)備使用的情況下，對(duì)設(shè)備的原理，構(gòu)造部件，設(shè)備結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析和優(yōu)化，最后描述具有技術(shù)的文件，描述出機(jī)械制造的全部過(guò)程。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，機(jī)械設(shè)計(jì)制造方面也取得了顯著的進(jìn)步。當(dāng)前機(jī)械設(shè)計(jì)制造正面臨著自動(dòng)化數(shù)控發(fā)展趨勢(shì)，其中最為關(guān)鍵的是虛擬化技術(shù)發(fā)展。所謂的虛擬化技術(shù)，就是運(yùn)用計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)制造的整體過(guò)程進(jìn)行模擬，從而提高機(jī)械設(shè)計(jì)制造的效率。

1.2 機(jī)械設(shè)計(jì)制造的發(fā)展

我國(guó)作為一個(gè)制造業(yè)大國(guó)，中國(guó)制造遍布世界各地，憑著勞動(dòng)密集型產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，中國(guó)制造迅速在世界范圍占領(lǐng)了一席之地，但科學(xué)技術(shù)和信息化的發(fā)展，在未來(lái)的競(jìng)爭(zhēng)中，現(xiàn)有的發(fā)展模式將難以延續(xù)使用，所以必須發(fā)展機(jī)械設(shè)計(jì)制造業(yè)，以此在節(jié)省人力資源，降低生產(chǎn)成本的同時(shí)，提高生產(chǎn)效率與質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)由勞動(dòng)力生產(chǎn)向技術(shù)自動(dòng)化的轉(zhuǎn)變。機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)必然是機(jī)械制造與自動(dòng)化，其中科技實(shí)力是發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)。機(jī)械設(shè)計(jì)制造業(yè)的發(fā)展，不僅能夠提高工廠的效率，更能影響整個(gè)國(guó)家工業(yè)水平，也可以使國(guó)民生活水平得到顯著的提高。要想國(guó)家機(jī)械設(shè)計(jì)制造不斷發(fā)展，必須實(shí)現(xiàn)和計(jì)算機(jī)科技相結(jié)合，促進(jìn)機(jī)械設(shè)計(jì)制造的緊密化、智能化發(fā)展，將傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中的經(jīng)驗(yàn)與類比設(shè)計(jì)提高到邏輯性和數(shù)據(jù)性的轉(zhuǎn)變。

2 計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)與機(jī)械設(shè)計(jì)制造結(jié)合的作用

2.1 能夠提高機(jī)械設(shè)計(jì)制造的工作效率

把計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)應(yīng)用到機(jī)械設(shè)計(jì)制造中，可以簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)中遇到的復(fù)雜幾何圖形，也可以使復(fù)雜的運(yùn)算簡(jiǎn)化，從而使設(shè)計(jì)過(guò)程更為簡(jiǎn)單，提高機(jī)械設(shè)計(jì)制造的效率。通過(guò)使用計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)，還能夠進(jìn)行機(jī)械重組，完成開(kāi)發(fā)新零件的任務(wù)，此外，利用計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)還有助于修改機(jī)械設(shè)計(jì)，該過(guò)程可以通過(guò)2方面實(shí)現(xiàn)：一方面是在舊環(huán)境中實(shí)現(xiàn)新的設(shè)計(jì)，另一方面是在已有零件的基礎(chǔ)上進(jìn)行新零件的設(shè)計(jì)，這凸顯出計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)的特點(diǎn)，明顯改善機(jī)械設(shè)計(jì)的便利性，也降低了修改錯(cuò)誤零件的難度，可明顯提高設(shè)計(jì)速度。

2.2 能夠提高機(jī)械設(shè)計(jì)制造產(chǎn)品的質(zhì)量

隨著我國(guó)科技的飛速發(fā)展，機(jī)械設(shè)計(jì)制造技術(shù)也得到了較大的進(jìn)步，將計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)運(yùn)用到機(jī)械設(shè)計(jì)制造中，更是較大程度上提高了其技術(shù)水平。該技術(shù)能夠有效完善錯(cuò)誤零件的改正，尤其在圖紙修改上，具有顯著優(yōu)勢(shì)，能夠有效改善機(jī)械零件產(chǎn)品質(zhì)量低下的現(xiàn)象，進(jìn)而保證機(jī)械產(chǎn)品的質(zhì)量。機(jī)械設(shè)計(jì)制造的技術(shù)水平直接影響到生產(chǎn)產(chǎn)品的質(zhì)量，所以必須將計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)與機(jī)械設(shè)計(jì)制造進(jìn)行結(jié)合，完善制造產(chǎn)品水平。

2.3 增強(qiáng)機(jī)械設(shè)計(jì)制造的靈活性

計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)制造過(guò)程中的使用不僅可以提高設(shè)計(jì)的效率和產(chǎn)品質(zhì)量，還可以使設(shè)計(jì)更為靈活。計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)可以對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)進(jìn)行校驗(yàn)和修改，完善機(jī)械設(shè)計(jì)過(guò)程和結(jié)果。計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)對(duì)環(huán)境的要求不大，能夠適應(yīng)各種復(fù)雜環(huán)境，并仍可以最大限度的完成設(shè)計(jì)任務(wù)，所以計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)使機(jī)械設(shè)計(jì)制造變得更加靈活。同時(shí)還可以對(duì)錯(cuò)誤零件進(jìn)行糾正，增強(qiáng)設(shè)計(jì)產(chǎn)品的準(zhǔn)確性，使產(chǎn)品質(zhì)量得到提升。

3 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

3.1 符號(hào)與圖形中的應(yīng)用

設(shè)計(jì)師在進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)時(shí)，會(huì)應(yīng)用到很多的圖形符號(hào)，而大量符號(hào)與圖形的設(shè)計(jì)不光會(huì)增加設(shè)計(jì)人員的工作量，還會(huì)增加設(shè)計(jì)工作的復(fù)雜程度，不利于設(shè)計(jì)精度的提升。將計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)應(yīng)用到設(shè)計(jì)過(guò)程中，能夠利用對(duì)圖形與符號(hào)的智能化處理，完成對(duì)較多數(shù)量符號(hào)與圖形的處理，同時(shí)在處理的過(guò)程中還可實(shí)現(xiàn)不同類別圖形符號(hào)的分類與存儲(chǔ)，可通過(guò)預(yù)先設(shè)定計(jì)劃，保障設(shè)計(jì)工作的順利進(jìn)行，不光可大幅度提高設(shè)計(jì)效率，還可避免產(chǎn)生技術(shù)性的失誤，能夠有效克服符號(hào)與圖形處理量過(guò)大的問(wèn)題。另外，設(shè)計(jì)人員也可利用智能索引，按照一定規(guī)律完成對(duì)圖形的排列，可防止由于設(shè)計(jì)零件規(guī)格不一而導(dǎo)致實(shí)物偏差，有助于保證設(shè)計(jì)圖形的精確性。

3.2 繪圖設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

機(jī)械設(shè)計(jì)與制造與圖紙是密不可分的，繪制設(shè)計(jì)圖紙是開(kāi)展所有工作的基礎(chǔ)條件，可對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)的方向產(chǎn)生決定性的影響。在傳統(tǒng)機(jī)械制造與設(shè)計(jì)的繪圖上，圖形設(shè)計(jì)通常采用人工繪制完成初稿，進(jìn)而通過(guò)對(duì)設(shè)計(jì)過(guò)程的分析并結(jié)合機(jī)械的功能與使用要求，完成對(duì)圖紙的修改，該設(shè)計(jì)方式不光對(duì)設(shè)計(jì)人員的素養(yǎng)有較高要求，同時(shí)還會(huì)在畫(huà)圖環(huán)節(jié)耗費(fèi)較多的時(shí)間。而利用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，可利用計(jì)算機(jī)迅速完成圖形繪制，且圖形具有極高的兼容性，表達(dá)方式多樣，另外在修改上也相對(duì)較為方便，有效改變了傳統(tǒng)反復(fù)修改圖紙的問(wèn)題。

3.3 三維立體設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

在機(jī)械設(shè)計(jì)的過(guò)程中，傳統(tǒng)多以二維的方式進(jìn)行圖形表達(dá)，造成部分抽象思維能力不強(qiáng)的工作人員讀圖時(shí)存在較大困難，容易出現(xiàn)失誤，而在計(jì)算機(jī)輔助繪圖的情況下，可利用其三維工作空間，以立體的方式呈現(xiàn)所繪制圖形，可將圖形以更為直觀的形式展現(xiàn)在人們眼前，有助于充分了解設(shè)計(jì)零件的整體情況，并可以此為基礎(chǔ)完成對(duì)設(shè)計(jì)產(chǎn)品功能的評(píng)估，可實(shí)現(xiàn)將復(fù)雜的問(wèn)題簡(jiǎn)化，有助于對(duì)整個(gè)設(shè)計(jì)流程把控。

4 應(yīng)用實(shí)例分析

以汽車覆蓋件模具的設(shè)計(jì)與制造為例，通常來(lái)說(shuō)在傳統(tǒng)設(shè)計(jì)模式下，在實(shí)際時(shí)需要做好技術(shù)選擇、數(shù)據(jù)分析以及對(duì)比計(jì)算工作，如果僅依靠人力進(jìn)行計(jì)算，不光工作量較大，在設(shè)計(jì)過(guò)程中也容易出現(xiàn)產(chǎn)品造型與生產(chǎn)制造相沖突的問(wèn)題，容易造成設(shè)計(jì)周期失控。而采用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，則可有效解決傳統(tǒng)設(shè)計(jì)模式所存在的問(wèn)題。在進(jìn)行設(shè)計(jì)的過(guò)程中，可首先利用CAD及時(shí)完成建模工作，進(jìn)而依托于CAD工作空間內(nèi)的數(shù)據(jù)測(cè)量方式，完成對(duì)所構(gòu)建模型數(shù)據(jù)的分析與處理工作，能夠有效提高數(shù)據(jù)處理的效率，后期可通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)的分析，在對(duì)原來(lái)的模型進(jìn)行修改，并利用完善的模型，控制數(shù)控加工過(guò)程，可有效在模型修改上節(jié)約所需要花費(fèi)的時(shí)間，也可保障后期加工過(guò)程的精確性與效率。尤其在汽車覆蓋件模具零件較多的情況下，如僅依靠人工進(jìn)行建模，將導(dǎo)致工作量的大幅度增加，且將造成設(shè)計(jì)工作變得更加復(fù)雜，而在配合計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)后，則可有效提高模型的處理效率。另外在建模過(guò)程中，也可結(jié)合市場(chǎng)動(dòng)態(tài)，從模具的結(jié)構(gòu)以及特點(diǎn)上入手開(kāi)展設(shè)計(jì)，這不光可提高設(shè)計(jì)模具的實(shí)用價(jià)值，也可提高其設(shè)計(jì)產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

5 結(jié)語(yǔ)

計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)制造過(guò)程中的意義深遠(yuǎn)，提升了機(jī)械設(shè)計(jì)制造的效率，完善了產(chǎn)品生產(chǎn)的質(zhì)量，使機(jī)械行業(yè)在社會(huì)中久存不衰。所以，將計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)與機(jī)械設(shè)計(jì)制造的結(jié)合值得大力宣傳和發(fā)揚(yáng)，這項(xiàng)技術(shù)仍具有巨大的發(fā)展?jié)摿蛷V闊的應(yīng)用前景。在這個(gè)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的社會(huì)階段，提高機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和質(zhì)量具有重要的意義，一方面可以加快社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度，另一方面，還可以提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，有助于擴(kuò)大企業(yè)規(guī)模與實(shí)力，并進(jìn)一步提升人民的日常生活水平。所以，研究人員應(yīng)充分調(diào)動(dòng)現(xiàn)有條件和技術(shù)，促進(jìn)計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)制造，乃至各個(gè)領(lǐng)域的使用，加大對(duì)此項(xiàng)技術(shù)發(fā)展和應(yīng)用的研究。