探讨计算机辅助技术与机械设计制造的结合

孙丽丽，刘永明

（1.内蒙古机电职业技术学院，内蒙古 呼和浩特 010070；2.国家能源集团准能集团生产服务中心，内蒙古 鄂尔多斯 010300）

1 计算机辅助技术概述

计算机辅助技术（Computer-assisted technology），通俗地说就是设计人员利用电子计算机以及图形设计软件来进行设计工作的方式，包括了计算机辅助设计（即CAD）、计算机辅助制造（CAM）以及辅助教学（CAI）这几个主要的部分。尤其是在机械工程设计以及产品设计当中，计算机辅助技术的运用能够有效地降低设计人员的工作强度，而且还能够即时地对设计图样进行修改、存储等操作。随着计算机使用领域的扩大，计算机辅助技术的应用水准也得到了极大提升，并由此还延伸出了许多共性技术。在上世纪九十年代末期，CAD和CAM技术被广泛运用到机械制业当中。而在这个时间段里出现了性能更好的微机以及32位字长的工作站，互联网技术也得到迅速发展，新的CAD和CAM技术开始出现。计算机辅助技术的升级不但可以实体建模，而且还具有稳定的参数化设计，数据交换标准也从CGI转化到了IGES、GKS等等。

2 机械设计制造的概述

机械设计制造（Mechanical design and manufacturing），机械设计制造顾名思义，就是由机械制造和机械设计这两个部分构成。机械制造就是将各种功能、各种类型机械、车床、仪器仪表、以及其他外围设备的生产和制造过程的统称；而机械设计则是按照机械设备对于所需要的功能、力学原理以及运动方式、各种类型机械材料的规格等方面进行分析与计算，再由设计人员把所涉及到的各种技术运用绘图的方式作为制造依据的一系列过程。经过了几十年时间的探索，我国的机械设计制造业获得了长足的进步，机械设计与制造也开始向着自动化、虚拟化、数字化、智能化方向过渡。而其中的“虚拟化”则指的是利用计算机系统中的软件将整个操作过程模拟出来，而这也是未来机械设地制造以及自动化发展的必经之路。

3 计算机辅助设计在机械设计制造中的应用

3.1 计算机仿真技术在机械设计制造中的应用

计算机仿真技术是近年来深受关注的计算机辅助技术，该项技术中包含了高等数学、数据建模、机械系统、电气系统、生态系统以及力学原理、机械原理、多媒体虚拟技术等等大量学科的理论与实践知识，而且还涉及到了各种类型的计算机应用软件（Flight simulator、adams、dymola 以及 nastron 和 ansys等等）。对于机械设计制造而言，设计是整个机械制造的重要前提，而加工是整个机械制造与生产的基础条件。通过先进的计算机仿真技术不但可以运用直观、立体的方式确立机械设计制造中所涉及到的原理，而且还能够为整个机械设计与制造给予重要的理论支持。比如说机械设计制造当中经常会涉及到零配件的磨削，通过计算机仿真技术就能够将磨削过程进行全过程模拟并计算出磨削的精确量，同时还能够在对机械设备以及相关配件进行磨削时进行即时地调整，对于提高机械设计制造的精密度具有重要意义。

3.2 计算机辅助技术在机械设计制造中的应用

3.2.1 三维建模技术在机械设计制造建模中的应用

在进行机械设计制造时，设计师必须将设计产品建模，这个过程也是机械设计制造当中最为基础，也是最为重要的环节，通过建模不但可以让原本固态化的数据信息变得立体，而且还能够迅速地发现设计当中的存在的问题。在诸多辅助技术中3D建模技术是其中最为普及也最为高效的技术。该项技术包括了表面、线框、以及实体三个模块组成，在传统的机械设计制造建模中，由于技术上的原因3D建模处理的难度较大，而随着技术的进步和成熟也使得3D建模只需要用计算机的鼠标和键盘就能够操作，并设计出各种功能和样式的模式。例如说常见的有圆柱体、球体、以及四方体等等。此外，也可以将计算机辅助技术引入到机械设计制造工作当中，并依据实际的设计来进行建模与分解。通过这样的方式不但有效地提高了机械设计与制造的精确值，而且还能够将设计内容变得直观，在减轻设计人员工作压力的同时，提高整体的工作效率，可谓一举多得。

3.2.2 计算机绘图软件在机械设计制造绘图中的应用

想要顺利地完成机械设计与制造，最为重要的就是要将绘图工作做好。但由于机械设计当中会涉及到成千上万个零配件，每个零配件的规模、大小也都不尽相同，因此机械绘图本身就是一项枯燥、无趣但是又相当重要的工作，一个合格的机械设计制造者必须要具备扎实的绘图功底。与新时期的绘图模式相比，传统的机械设计制造工程是以人力测量的方式来进行绘图，但是在绘图的过程当中经常会受到各种外在或者内在的原因所影响，导致绘图的精确度较低甚至出现严重的误差。但是利用计算机辅助技术当中的绘图软件来进行设计，不但可以将绘出的图立化体，而且还可以即时地调整和储存，而且还能够利用绘图软件来获取机械部件的剖面图、或者进行数据编辑。由此可见，将计算机绘图软件引入到机械设计制造中不但可以减少机械工程设计人员的劳动强度，而且还能够提高图纸的精确度，绘图的速度和质量也得到极大提升。

3.2.3 CAD在机械设计制造中的应用

通过CAD软件能够将机械设计制造的装配需求设计出最为适合的配件，也可以依据零部件的功能与形状设计出全新的部件，CAD软件的运用将原本冗余的机械配件设计变得更加简单、快捷，而且还能够有效地解决零配件之间的兼容问题。例如工程设计师通过CAD软件就能够依据箱体大小、形状、功能、规格，在短时间内就能够设计出最为合适的配套箱盖。随后也可以利用软件自带的查找功能查找出该配件的制造流程并以运态的方式播放。

4 结 语

综上所述，想要将计算机辅助技术与机械设计制造进行结合，就必须要结合当前机械制造业的实际现状，以机械设计制造为核心并加大计算机辅助设计软件的功能研发力度，这样才能够保障我国机械制造业的可持续发展。