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计算机辅助技术与机械设计制造的融合探究

2020-12-16 211 上传者：管理员

摘要：在科学技术飞速发展的当代，机械设计制造与社会生产力的发展息息相关。计算机辅助技术在机械设计制造中的应用，对提高机械系统性能、运行效率及功能性，有重要的价值。本文概述了机械设计制造以及计算机辅助技术的基本概念，分析了两者融合的重要性和意义，从三维模拟、图形符号应用、设计图纸绘制等角度，对计算机辅助技术在机械设计制造中的具体应用进行了探究。

关键词：
机械制造
机械工程
机械设计
融合研究
计算机辅助技术
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机械设计与制造是实现机械化生产活动的基本前提，在机械化技术不断进步的当代，更多先进的技术被应用于机械设计制造环节。随着计算机、信息化、大数据技术的不断发展，机械设计制造环节中计算机辅助技术的应用前景广阔。考虑到现今机械设计与制造面临的要求越来越多样化，有必要对计算机辅助技术的具体应用进行深入研究。

1、机械设计制造与计算机辅助技术概述

1.1机械设计制造

顾名思义，机械设计制造主要包括设计与制造两个部分，机械设计是基于现有的技术资源条件，为满足相关生产活动需求，对机械系统进行合理化设计的过程。机械设计不仅要对基本的机械系统结构进行设计，还要对相关系统功能、运行方式、操作管理模式进行设计。而机械制造则是利用先进、成熟的工艺技术和资源，将机械设计图纸转化为实际机械系统的过程。机械制造工艺水平，将直接决定机械系统的整体质量和运行效果[1]。在当代机械设计制造行业当中，数控自动化、虚拟化技术的应用尤为重要，而这些技术都要通过计算机辅助技术来实现，所以关于计算机辅助技术的研究，对机械设计制造行业十分重要。

1.2计算机辅助技术

计算机辅助技术主要是指以计算机为主要工具，广泛利用基于计算机平台的软件开发、互联网、数字化等技术，帮助人们在相关领域中完成既定工作的技术。传统的机械设计与制造都要大量依赖人力，在时代不断发展的情况下，传统模式中效率低、准确性低以及自动化水平低的缺陷逐渐暴露出来。而计算机辅助技术的应用，是进一步拓展机械设计思维、提高设计水平的关键，同时也是实现精密化、规模化机械制造以及提高机械制造质量的有效途径。

2、计算机辅助技术和机械设计制造融合的意义

2.1提高设计制造效率和质量

在机械设计过程中，涉及到大量的几何图形组合，同时需要进行三维空间的结构设计。传统的设计方法下专业人员的设计压力较大，并且需要进行大量的分析，才能得出最优的设计方案。而计算机辅助设计技术的应用，可以利用计算机软件，批量处理大量的几何图形，同时完成可视化的三维设计与模拟，极大提高了设计效率和各方面数据的准确性。从机械制造的角度来讲，传统的机械制造环节开始之前，需要组织相关人员对大量的设计图纸进行会审，明确各方面的数值、参数，如果图纸、数值存在误差，将会严重影响制造质量[2]。而计算机辅助技术的应用，可以将图纸会审、参数核对工作简化，甚至可以直接通过计算机软件，对机械系统运行模式、力学性能等参数进行模拟核算。当机械系统正式投入制造环节时，计算机辅助技术还可以对制造过程进行监测，及时发现异常，不仅有效规避了人工监测存在的弊端，也提高了机械制造效率和质量。

2.2有助于优化设计和制造工艺

在科学技术飞速发展的当代，机械设计与制造技术需要及时更新和优化，才能满足不断提高的市场需求。而计算机技术是引领时代发展的关键性技术，在机械设计与制造领域中应用计算机辅助技术，将可以获取当下行业中更先进的理念、技术及资源。从宏观角度来讲，计算机辅助技术的应用，将能对多种技术与机械设计的融合前景进行模拟，分析其中的可行性和应用价值。从微观角度来讲，计算机辅助技术可以对机械系统中的相关零部件配合状况、运行参数进行计算、模拟，找到更优的零部件组合运行方式。因此，计算机辅助技术与机械设计制造的有效融合，对进一步推动机械自动化产业乃至整个工业社会的发展，都有积极的意义[3]。

3、计算机辅助技术与机械设计制造的融合策略

在机械设计制造环节当中，计算机辅助技术为设计工程师提供了很多资源和技术支持。目前，计算机辅助技术广泛应用于机械设计制造中，并且逐步成为推动机械自动化、智能化产业发展的关键。目前，计算机辅助技术和机械设计制造的融合主要体现在以下几个方面：

3.1图形及符号的应用

传统的机械设计环节中，设计工程师会使用大量不同的符号、图形来代表相应的机械部件、技术概念及参数信息，在机械系统越来越复杂的情况下，这样的方式让设计工作变得非常复杂，设计图纸的可视化程度和可理解性大为降低。通过在机械设计环节中使用计算机辅助技术，可以利用计算机编程技术，对设计工程工程师需要用到的各类图形、符号进行编程，再应用到设计图纸当中去。利用计算机辅助技术可以将机械系统涉及到的各类零部件的型号、参数、数据进行统一，避免出现错误。计算机强大的信息处理和编程性能，将可以实现对机械设计流程的简化，并提高设计图纸的可视化程度[4]。

3.2图形的绘制

在机械设计环节中，设计图绘制是至关重要的工作。为了确保机械制造的结果符合行业标准和设计要求，需要保证设计图纸中图形、数据的准确性。传统手绘的方式带来的直接结果就是图形数据准确度不足，影响后续机械制造质量。此时，可以利用计算机辅助技术中的相关软件，在计算机上对机械系统的图纸进行绘制，绘制过程中软件会自动生成相应的数据参数，设计人员再通过软件的模拟功能，对设计图纸的准确性、合理性进行核查[5]。如果图纸绘制及审核过程中发现了问题，设计工程师在改动的时候还能对修改内容进行说明，便于前后对比及多方信息沟通。尤其是对机械制造单位而言，基于计算机软件的设计图纸，将能让其迅速明确机械系统的整体结构、设计要求、材料类别、参数信息等，进而确保机械制造质量。

3.3三维建模

传统的机械设计图纸都是平面的，而机械系统本身是一个三维结构体，平面图纸无论是在可视化水平、可理解性，还是在制作的便捷性方面都存在较大的缺陷。计算机辅助技术在机械设计中的应用，可以通过相关软件对设计内容进行三维模拟，形成可视化的虚拟三维立体模型。设计人员、制造人员都可以通过操作计算机，对该三维模型进行旋转、观察，并获取相关的参数、信息。三维建模是计算机辅助技术在机械设计制造应用的过程中最具代表性的功能，更为关键的是，三维建模彻底解放了机械设计工程师的思维，可以实现其更多天马行空的想法和构思，同时也为提高机械制造效率、准确性打下了可靠的基础[6]。例如，CAD软件作为机械、工程行业中十分重要的设计绘图软件，具有操作便捷、可视化程度高等优势。在机械设计中对CAD软件的有效应用，不仅可以迅速完成各种机械结构平面图的精确绘制，更能对整个系统结构进行三维模拟。

3.4数据库的构建

如今机械系统已经成为与现代工业生产以及人们生活出行息息相关的主体，关于机械系统的管理、运行维护以及更新，是进一步挖掘机械系统价值的关键。而要做到这一点，对机械系统原始数据以及运行管理中的数据进行收集、整理、处理和分析，至关重要[7]。尤其是在信息化、大数据时代背景下，关于任何机械系统数据库的构建，都是确保系统稳定、高效、安全运行，并逐步提升系统实用性的主要方法。而如果在机械设计制造环节中充分应用了计算机辅助技术，那么将可以直接在设计制造阶段获取相应的机械数据，构成相应的数据库。这些数据包括机械系统的功能参数、零部件参数、制造参数，而将计算机系统植入到机械系统当中，还可以在实现机械自动化控制的同时自动收集机械系统运行数据。另外，机械系统的运行、维护、管理人员在执行相关工作时，也可以将涉及到的相关数据进行上传[8]。该数据库的构建，有助于让管理维护人员明确系统状态，分析预测系统故障风险，并针对相关需求和技术发展趋势，对机械系统进行升级和优化。值得一提的是，基于计算机辅助技术的数据库，也是实现机械系统智能化控制、故障诊断的基础，对促进机械自动化水平的发展，有重要意义。

4、结束语

综上所述，机械设计与制造是维持和推动现代社会生产力发展的基础，而随着社会的进一步发展，机械系统的规模、复杂程度都在不断提升。传统的设计制造方式及理念，在效率性、准确性、可靠性方面存在的弊端逐步显现，而通过将计算机辅助技术与机械设计制造进行有效融合，将有助于提高机械设计制造效率、质量。相关技术人员应当深入研究当今社会对机械设计制造的具体要求，积极利用计算机辅助技术，全面提升机械设计制造水平，设计和制造出更稳定、高效、可靠的机械系统，进一步实现机械系统的自动化、智能化发展。

参考文献：

[1]李欣.基于UG平台下计算机辅助技术在机械设计制造中的应用[J].化工管理,2020(19):77-78+90.

[2]卜羽.机械设计制造与计算机辅助技术结合应用研究[J].湖北农机化,2020(2):185.

[3]武承晨.计算机辅助设计CAD技术在机械设计及制造中的应用[J].内燃机与配件,2020(6):235-236.

[4]李卓荣.浅析计算机辅助设计技术在机械设计中的应用[J].企业科技与发展,2020(5):119-120.

[5]段传勇,朱静,柳立群.机械设计制造与计算机辅助技术结合应用思考[J].中国战略新兴产业,2019(32):107.

[6]晓敏.机械设计制造与计算机辅助技术结合应用[J].南方农机,2018,49(10):66.

[7]吕泉锋.机械设计制造及其自动化中的计算机技术运用分析[J].现代制造技术与装备,2019(12):196-197.

[8]李扬扬,逄旭,岳海娟.机械设计制造与计算机辅助技术的应用研究[J].百科论坛电子杂志,2019(5):621.

闵友付.浅析计算机辅助技术与机械设计制造的有效融合[J].南方农机,2020,51(23):112-113.