孫麗麗，劉永明

（1.內(nèi)蒙古機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010070；2.國(guó)家能源集團(tuán)準(zhǔn)能集團(tuán)生產(chǎn)服務(wù)中心，內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 010300）

1 計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)概述

計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)（Computer-assisted technology），通俗地說(shuō)就是設(shè)計(jì)人員利用電子計(jì)算機(jī)以及圖形設(shè)計(jì)軟件來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)工作的方式，包括了計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（即CAD）、計(jì)算機(jī)輔助制造（CAM）以及輔助教學(xué)（CAI）這幾個(gè)主要的部分。尤其是在機(jī)械工程設(shè)計(jì)以及產(chǎn)品設(shè)計(jì)當(dāng)中，計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)的運(yùn)用能夠有效地降低設(shè)計(jì)人員的工作強(qiáng)度，而且還能夠即時(shí)地對(duì)設(shè)計(jì)圖樣進(jìn)行修改、存儲(chǔ)等操作。隨著計(jì)算機(jī)使用領(lǐng)域的擴(kuò)大，計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)的應(yīng)用水準(zhǔn)也得到了極大提升，并由此還延伸出了許多共性技術(shù)。在上世紀(jì)九十年代末期，CAD和CAM技術(shù)被廣泛運(yùn)用到機(jī)械制業(yè)當(dāng)中。而在這個(gè)時(shí)間段里出現(xiàn)了性能更好的微機(jī)以及32位字長(zhǎng)的工作站，互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)也得到迅速發(fā)展，新的CAD和CAM技術(shù)開(kāi)始出現(xiàn)。計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)的升級(jí)不但可以實(shí)體建模，而且還具有穩(wěn)定的參數(shù)化設(shè)計(jì)，數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)也從CGI轉(zhuǎn)化到了IGES、GKS等等。

2 機(jī)械設(shè)計(jì)制造的概述

機(jī)械設(shè)計(jì)制造（Mechanical design and manufacturing），機(jī)械設(shè)計(jì)制造顧名思義，就是由機(jī)械制造和機(jī)械設(shè)計(jì)這兩個(gè)部分構(gòu)成。機(jī)械制造就是將各種功能、各種類型機(jī)械、車床、儀器儀表、以及其他外圍設(shè)備的生產(chǎn)和制造過(guò)程的統(tǒng)稱；而機(jī)械設(shè)計(jì)則是按照機(jī)械設(shè)備對(duì)于所需要的功能、力學(xué)原理以及運(yùn)動(dòng)方式、各種類型機(jī)械材料的規(guī)格等方面進(jìn)行分析與計(jì)算，再由設(shè)計(jì)人員把所涉及到的各種技術(shù)運(yùn)用繪圖的方式作為制造依據(jù)的一系列過(guò)程。經(jīng)過(guò)了幾十年時(shí)間的探索，我國(guó)的機(jī)械設(shè)計(jì)制造業(yè)獲得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，機(jī)械設(shè)計(jì)與制造也開(kāi)始向著自動(dòng)化、虛擬化、數(shù)字化、智能化方向過(guò)渡。而其中的“虛擬化”則指的是利用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的軟件將整個(gè)操作過(guò)程模擬出來(lái)，而這也是未來(lái)機(jī)械設(shè)地制造以及自動(dòng)化發(fā)展的必經(jīng)之路。

3 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)在機(jī)械設(shè)計(jì)制造中的應(yīng)用

3.1 計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)制造中的應(yīng)用

計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)是近年來(lái)深受關(guān)注的計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)，該項(xiàng)技術(shù)中包含了高等數(shù)學(xué)、數(shù)據(jù)建模、機(jī)械系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)、生態(tài)系統(tǒng)以及力學(xué)原理、機(jī)械原理、多媒體虛擬技術(shù)等等大量學(xué)科的理論與實(shí)踐知識(shí)，而且還涉及到了各種類型的計(jì)算機(jī)應(yīng)用軟件（Flight simulator、adams、dymola 以及 nastron 和 ansys等等）。對(duì)于機(jī)械設(shè)計(jì)制造而言，設(shè)計(jì)是整個(gè)機(jī)械制造的重要前提，而加工是整個(gè)機(jī)械制造與生產(chǎn)的基礎(chǔ)條件。通過(guò)先進(jìn)的計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)不但可以運(yùn)用直觀、立體的方式確立機(jī)械設(shè)計(jì)制造中所涉及到的原理，而且還能夠?yàn)檎麄€(gè)機(jī)械設(shè)計(jì)與制造給予重要的理論支持。比如說(shuō)機(jī)械設(shè)計(jì)制造當(dāng)中經(jīng)常會(huì)涉及到零配件的磨削，通過(guò)計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)就能夠?qū)⒛ハ鬟^(guò)程進(jìn)行全過(guò)程模擬并計(jì)算出磨削的精確量，同時(shí)還能夠在對(duì)機(jī)械設(shè)備以及相關(guān)配件進(jìn)行磨削時(shí)進(jìn)行即時(shí)地調(diào)整，對(duì)于提高機(jī)械設(shè)計(jì)制造的精密度具有重要意義。

3.2 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

3.2.1 三維建模技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)制造建模中的應(yīng)用

在進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)制造時(shí)，設(shè)計(jì)師必須將設(shè)計(jì)產(chǎn)品建模，這個(gè)過(guò)程也是機(jī)械設(shè)計(jì)制造當(dāng)中最為基礎(chǔ)，也是最為重要的環(huán)節(jié)，通過(guò)建模不但可以讓原本固態(tài)化的數(shù)據(jù)信息變得立體，而且還能夠迅速地發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)當(dāng)中的存在的問(wèn)題。在諸多輔助技術(shù)中3D建模技術(shù)是其中最為普及也最為高效的技術(shù)。該項(xiàng)技術(shù)包括了表面、線框、以及實(shí)體三個(gè)模塊組成，在傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)制造建模中，由于技術(shù)上的原因3D建模處理的難度較大，而隨著技術(shù)的進(jìn)步和成熟也使得3D建模只需要用計(jì)算機(jī)的鼠標(biāo)和鍵盤就能夠操作，并設(shè)計(jì)出各種功能和樣式的模式。例如說(shuō)常見(jiàn)的有圓柱體、球體、以及四方體等等。此外，也可以將計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)引入到機(jī)械設(shè)計(jì)制造工作當(dāng)中，并依據(jù)實(shí)際的設(shè)計(jì)來(lái)進(jìn)行建模與分解。通過(guò)這樣的方式不但有效地提高了機(jī)械設(shè)計(jì)與制造的精確值，而且還能夠?qū)⒃O(shè)計(jì)內(nèi)容變得直觀，在減輕設(shè)計(jì)人員工作壓力的同時(shí)，提高整體的工作效率，可謂一舉多得。

3.2.2 計(jì)算機(jī)繪圖軟件在機(jī)械設(shè)計(jì)制造繪圖中的應(yīng)用

想要順利地完成機(jī)械設(shè)計(jì)與制造，最為重要的就是要將繪圖工作做好。但由于機(jī)械設(shè)計(jì)當(dāng)中會(huì)涉及到成千上萬(wàn)個(gè)零配件，每個(gè)零配件的規(guī)模、大小也都不盡相同，因此機(jī)械繪圖本身就是一項(xiàng)枯燥、無(wú)趣但是又相當(dāng)重要的工作，一個(gè)合格的機(jī)械設(shè)計(jì)制造者必須要具備扎實(shí)的繪圖功底。與新時(shí)期的繪圖模式相比，傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)制造工程是以人力測(cè)量的方式來(lái)進(jìn)行繪圖，但是在繪圖的過(guò)程當(dāng)中經(jīng)常會(huì)受到各種外在或者內(nèi)在的原因所影響，導(dǎo)致繪圖的精確度較低甚至出現(xiàn)嚴(yán)重的誤差。但是利用計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)當(dāng)中的繪圖軟件來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)，不但可以將繪出的圖立化體，而且還可以即時(shí)地調(diào)整和儲(chǔ)存，而且還能夠利用繪圖軟件來(lái)獲取機(jī)械部件的剖面圖、或者進(jìn)行數(shù)據(jù)編輯。由此可見(jiàn)，將計(jì)算機(jī)繪圖軟件引入到機(jī)械設(shè)計(jì)制造中不但可以減少機(jī)械工程設(shè)計(jì)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，而且還能夠提高圖紙的精確度，繪圖的速度和質(zhì)量也得到極大提升。

3.2.3 CAD在機(jī)械設(shè)計(jì)制造中的應(yīng)用

通過(guò)CAD軟件能夠?qū)C(jī)械設(shè)計(jì)制造的裝配需求設(shè)計(jì)出最為適合的配件，也可以依據(jù)零部件的功能與形狀設(shè)計(jì)出全新的部件，CAD軟件的運(yùn)用將原本冗余的機(jī)械配件設(shè)計(jì)變得更加簡(jiǎn)單、快捷，而且還能夠有效地解決零配件之間的兼容問(wèn)題。例如工程設(shè)計(jì)師通過(guò)CAD軟件就能夠依據(jù)箱體大小、形狀、功能、規(guī)格，在短時(shí)間內(nèi)就能夠設(shè)計(jì)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(yùn)態(tài)的方式播放。

4 結(jié) 語(yǔ)

綜上所述，想要將計(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，就必須要結(jié)合當(dāng)前機(jī)械制造業(yè)的實(shí)際現(xiàn)狀，以機(jī)械設(shè)計(jì)制造為核心并加大計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件的功能研發(fā)力度，這樣才能夠保障我國(guó)機(jī)械制造業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。