張娟 河南機(jī)電職業(yè)學(xué)院

機(jī)械設(shè)計(jì)制造是促使我國制造業(yè)發(fā)展的重要內(nèi)容，計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)的運(yùn)用，改變以往的工作方式，促使機(jī)械設(shè)計(jì)制造自動(dòng)化、信息化發(fā)展，為制造行業(yè)的建設(shè)與發(fā)展提供現(xiàn)代信息技術(shù)的支持。如何將計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)運(yùn)用在機(jī)械設(shè)計(jì)制造中呢？本文就此進(jìn)行分析。

一、計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)

計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)（computer aided technique），是利用計(jì)算機(jī)及其圖形設(shè)備，輔助設(shè)計(jì)人員進(jìn)行設(shè)計(jì)工作的技術(shù)手段。在機(jī)械設(shè)計(jì)工作中，部分操作任務(wù)較難，人工操作的方式無法保證設(shè)計(jì)效果。這時(shí)可以引進(jìn)計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)，將此項(xiàng)復(fù)雜的操作簡單化，幫助設(shè)計(jì)人員進(jìn)行實(shí)踐操作，提升機(jī)械設(shè)計(jì)工作效果，優(yōu)化設(shè)計(jì)過程，減輕設(shè)計(jì)工作的難度。計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)，包含較多的內(nèi)容，如計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（computer-aided design，CAD）、計(jì)算機(jī)輔助制造（computer aided manufacturing，CAM）、計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)（computer assisted instruction，CAI）等各個(gè)領(lǐng)域。通過各個(gè)領(lǐng)域的聯(lián)合運(yùn)用，可以更好的展示出計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值，為各個(gè)行業(yè)的建設(shè)與發(fā)展提供先進(jìn)技術(shù)手段的支持。隨著我國科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)的應(yīng)用范圍越來越廣，不僅在大型制造業(yè)中運(yùn)用，同時(shí)還在機(jī)械、電子、輕紡、服裝等產(chǎn)品的制造業(yè)、建筑土建工程中運(yùn)用。

機(jī)械工程中設(shè)計(jì)工作十分重要，是保證生產(chǎn)工作順利實(shí)施的前提，也是產(chǎn)品質(zhì)量的保障。計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)的運(yùn)用，可以將比較復(fù)雜的內(nèi)容簡單化，通過對數(shù)據(jù)的模擬，建立三維幾何模型，為設(shè)計(jì)人員提供便利的同時(shí)，提升設(shè)計(jì)工作有效性，為后續(xù)工作的實(shí)施打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)[1]。在機(jī)械設(shè)計(jì)制造工作中，重視計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)，利用CAD、CAM等技術(shù)進(jìn)行相關(guān)的工作，發(fā)揮計(jì)算機(jī)的優(yōu)勢，做好數(shù)據(jù)的分析與處理，為高質(zhì)量產(chǎn)品的制造、生產(chǎn)、運(yùn)用提供基礎(chǔ)保障。

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)用現(xiàn)狀

與西方發(fā)達(dá)國家相比，我國機(jī)械設(shè)計(jì)制造的發(fā)展水平相對較低，仍需要不斷的創(chuàng)新與發(fā)展，存在科技劣勢。部分發(fā)達(dá)國家已經(jīng)將納米、數(shù)控、激光整合等技術(shù)運(yùn)用在傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)制造中，提升機(jī)械設(shè)計(jì)制造的效果與質(zhì)量。我國部分機(jī)械設(shè)計(jì)制造企業(yè)雖然已經(jīng)實(shí)現(xiàn)機(jī)械自動(dòng)化控制的目標(biāo)，但是關(guān)于計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)的應(yīng)用上仍存在一些問題，并沒有將此與機(jī)械設(shè)計(jì)完全融合在一起，影響了我國機(jī)械設(shè)計(jì)制造行業(yè)進(jìn)一步發(fā)展。具體如下。

（一）三維造型與繪圖技術(shù)應(yīng)用存在問題

在計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)中，三維造型與繪圖技術(shù)發(fā)揮著重要的作用，是推動(dòng)機(jī)械設(shè)計(jì)制造發(fā)展的關(guān)鍵因素。通過對實(shí)際情況的分析，發(fā)現(xiàn)三維造型與繪圖技術(shù)并沒有與實(shí)際聯(lián)系在一起，無法為設(shè)計(jì)工作開展提供基礎(chǔ)保障。計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)在運(yùn)用的過程中，因?yàn)槿S造型所具備的信息支持分析不足，所有無法保證三維造型應(yīng)用的效果，繪制出精確的圖像信息，影響后續(xù)的設(shè)計(jì)與生產(chǎn)。在三維模型創(chuàng)建的過程中，設(shè)計(jì)人員需要關(guān)注模型的應(yīng)用效率，在不同基礎(chǔ)性技術(shù)設(shè)計(jì)階段，需要利用繪制技術(shù)進(jìn)行相關(guān)的操作，以此保證設(shè)計(jì)工作的有效性。但是由于設(shè)計(jì)人員對機(jī)械設(shè)計(jì)的需求不明確，所以無法展示出繪制技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值，為機(jī)械設(shè)計(jì)制造工作開展提供技術(shù)手段的支持。在機(jī)械設(shè)計(jì)制造中，三維模型與繪圖技術(shù)發(fā)揮著重要的作用，是保證各項(xiàng)工作實(shí)施開展的關(guān)鍵，若是這兩項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用不到位，將會(huì)影響生產(chǎn)、制造工作的開展。

（二）與機(jī)械零件及設(shè)備的對接上存在問題

通過對我國機(jī)械設(shè)計(jì)制造分析，發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)人員將工作的重點(diǎn)放在機(jī)械設(shè)計(jì)總體方案的優(yōu)化處置上，忽略計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)與機(jī)械零件與設(shè)備的對接，影響計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)的應(yīng)用效果，無法保證設(shè)計(jì)工作的精準(zhǔn)性[2]。利用計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)優(yōu)化機(jī)械設(shè)計(jì)方案時(shí)，設(shè)計(jì)人員比較關(guān)注方案的處理與優(yōu)化，沒有認(rèn)識到人機(jī)對話技術(shù)、模具等研究工作對機(jī)械設(shè)計(jì)制造的積極作用。雖然運(yùn)用計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)開展相關(guān)的工作，但是無法展示出計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值，對機(jī)械設(shè)計(jì)工作的實(shí)施與開展產(chǎn)生了一些不良的影響。

三、機(jī)械設(shè)計(jì)制造中計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)應(yīng)用對策

（一）設(shè)計(jì)圖中運(yùn)用

機(jī)械設(shè)計(jì)制造中設(shè)計(jì)圖有著非常重要的地位，是提升機(jī)械設(shè)計(jì)制造工作有效性的關(guān)鍵。通過設(shè)計(jì)圖的繪制，可以了解機(jī)械制造的方向，同時(shí)能夠?yàn)楹罄m(xù)高品質(zhì)的生產(chǎn)工作提供基礎(chǔ)保障。以往機(jī)械設(shè)計(jì)制造工作中，會(huì)采用人工的方式繪制設(shè)計(jì)圖。通過設(shè)計(jì)人員前期的調(diào)研與了解，根據(jù)機(jī)械設(shè)備功能與使用環(huán)境，繪制符合實(shí)際的設(shè)計(jì)圖。人工繪制的方式，雖然可以保證設(shè)計(jì)圖繪制的質(zhì)量，但是也存在一些問題。在設(shè)計(jì)工作中，會(huì)因?yàn)榉N種因素的影響，致使設(shè)計(jì)更改或者與實(shí)際不符的問題出現(xiàn)，無法保證設(shè)計(jì)圖繪制工作的效果。計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)的運(yùn)用，彌補(bǔ)以往人工繪制中存在的不足，同時(shí)可以幫助設(shè)計(jì)人員積極參與此項(xiàng)工作中，為設(shè)計(jì)圖繪制工作開展提供技術(shù)支持。

以計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)中的支撐軟件為例，該軟件是CAD軟件系統(tǒng)的重要組成部分，具有數(shù)據(jù)交換性能、軟件繼承性能與二次開發(fā)性能。在實(shí)際工作中，可以利用支撐軟件中的交互式繪圖軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)圖的繪制工作。這類軟件主要以交互方法完成二維工程圖樣的生成和繪制，具有圖形的編輯、變換、存儲、顯示控制、尺寸標(biāo)注等功能；具有尺寸驅(qū)動(dòng)參數(shù)化繪圖功能；有較完備的機(jī)械標(biāo)準(zhǔn)件參數(shù)化圖庫等。通過交互式繪圖軟件的運(yùn)用，可以減輕設(shè)計(jì)人員的工作壓力，同時(shí)能夠提升設(shè)計(jì)圖紙的繪制效率，對機(jī)械設(shè)計(jì)制造設(shè)計(jì)圖繪制工作的實(shí)施具有很大的幫助。

（二）零部件與裝配圖建模中應(yīng)用

在機(jī)械設(shè)計(jì)制造工作中，計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)的運(yùn)用，為零部件與裝配圖建模工作的實(shí)施提供便利。實(shí)際工作中，可以將機(jī)械設(shè)計(jì)制造相關(guān)的數(shù)據(jù)整合在一起，利用三維建模手段，對零部件與裝配圖進(jìn)行模擬，以此檢驗(yàn)設(shè)計(jì)圖紙的可操作性與可實(shí)施性[3]。首先，利用計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)對零部件進(jìn)行建模處理。通過計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)中基礎(chǔ)性體系與布爾運(yùn)算結(jié)束后，快速建立零部件的立體模型。對于結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜的軟件，可以利用交互繪圖軟件，將零部件的二維工程樣圖呈現(xiàn)出來，基于此進(jìn)行三維立體圖形的設(shè)計(jì)，以此保證零部件模型設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性。其次，利用三維編輯功能裝配零部件模型，形成機(jī)械裝配圖。在零部件與裝配圖建模中，主要使用三維幾何建模軟件，通過這類軟件的運(yùn)用，可以解決主要解決零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問題，能夠?yàn)樵O(shè)計(jì)人員提供專業(yè)的技術(shù)，可以將零部件的模型與結(jié)構(gòu)清晰的呈現(xiàn)出來。該軟件具有消隱、著色、濃淡處理、實(shí)體參數(shù)計(jì)算、質(zhì)量特性計(jì)算、參數(shù)化特征造型及裝配和干涉檢驗(yàn)等功能。在零部件設(shè)計(jì)工作中，可以利用此類軟件進(jìn)行操作與實(shí)踐，以此保證零部件設(shè)計(jì)工作的有效性，為后續(xù)設(shè)計(jì)工作與制造工作開展提供支持。

（三）逆向工程的運(yùn)用

逆向工程是一種消化、吸收、應(yīng)用先進(jìn)科學(xué)技術(shù)的機(jī)械設(shè)計(jì)方法。在機(jī)械設(shè)計(jì)制造中，逆向工程的運(yùn)用，提升產(chǎn)品的設(shè)計(jì)效果與質(zhì)量，保證設(shè)計(jì)工作水平。通過對逆向工程應(yīng)用情況的分析，發(fā)現(xiàn)該工程在運(yùn)用的過程中出現(xiàn)了成本消耗大的情況，若想利用此提升機(jī)械設(shè)計(jì)工作效果，需要相關(guān)工作人員投入較多的時(shí)間與精力，通過多方面的努力，才能保證設(shè)計(jì)工作的效果。在機(jī)械設(shè)計(jì)逆向工程中，計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)的運(yùn)用，可以解決以往工作中存在的問題，同時(shí)能夠提升對先進(jìn)國家技術(shù)的吸收效果，可以為機(jī)械設(shè)計(jì)制造發(fā)展提供更多的動(dòng)力。以往逆向工程設(shè)計(jì)工作中，比較注重新產(chǎn)品的制造，會(huì)在只有實(shí)物模型的基礎(chǔ)上，了解產(chǎn)品的設(shè)計(jì)，并對產(chǎn)品零部件進(jìn)行逆向重構(gòu)。具體來講，逆向工程就是對產(chǎn)品的拆解與重構(gòu)，從而實(shí)現(xiàn)新產(chǎn)品的構(gòu)建[4]。計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的應(yīng)用，可以利用坐標(biāo)測量設(shè)計(jì)，通用軟件等技術(shù)手段，對實(shí)體物質(zhì)進(jìn)行轉(zhuǎn)變，將此變成CAD模型。在此基礎(chǔ)上，利用計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)的優(yōu)勢，對機(jī)械產(chǎn)品進(jìn)行全方位的分析，了解產(chǎn)品的實(shí)際情況，并在原有的基礎(chǔ)上進(jìn)行二次設(shè)計(jì)與開發(fā)。與傳統(tǒng)工作模式相比，計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)與逆向工程的結(jié)合，不僅提升實(shí)物分析工作效果，同時(shí)使整個(gè)設(shè)計(jì)工作變得簡單，強(qiáng)化工作人員對產(chǎn)品特點(diǎn)、相關(guān)零部件的認(rèn)識，推動(dòng)后續(xù)的設(shè)計(jì)與開發(fā)工作開展。

（四）工程分析與結(jié)構(gòu)優(yōu)化調(diào)試中運(yùn)用

在機(jī)械設(shè)計(jì)制造中，工程分析與結(jié)構(gòu)優(yōu)化調(diào)試工作十分重要，是了解機(jī)械產(chǎn)品功能與質(zhì)量的有效手段。通過這一種工作的實(shí)施，可以提升設(shè)計(jì)工作的效果與質(zhì)量，為制造產(chǎn)品的生產(chǎn)與運(yùn)用提供保障。在工程分析與結(jié)構(gòu)優(yōu)化調(diào)試中，可以利用CAD中的工程計(jì)算與分析軟件，對工程進(jìn)行分析。這一軟件的功能非常強(qiáng)大，包括基本物理量計(jì)算、基本力學(xué)參數(shù)計(jì)算、產(chǎn)品裝配、公差分析、有限元分析、優(yōu)化算法、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)分析、動(dòng)力學(xué)分析及仿真與模擬等，有限元分析是核心工具。通過這一軟件的運(yùn)用，可以提升工程分析效果，能夠?yàn)楹罄m(xù)的結(jié)構(gòu)調(diào)試工作開展提供便利。

實(shí)際工作中，利用CAE技術(shù)，對機(jī)械設(shè)計(jì)產(chǎn)品的動(dòng)態(tài)特征、碰撞問題等進(jìn)行全方位的分析，利用此保證設(shè)計(jì)產(chǎn)品功能的穩(wěn)定，為后續(xù)運(yùn)用打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。CAE技術(shù)是計(jì)算機(jī)輔助工程分析，準(zhǔn)確地講，就是指工程設(shè)計(jì)中的分析計(jì)算、分析仿真和結(jié)構(gòu)優(yōu)化[5]。CAE技術(shù)和CAD技術(shù)的結(jié)合越來越緊密，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員如能將CAD與CAE技術(shù)良好融合，就可以實(shí)現(xiàn)互動(dòng)設(shè)計(jì)，從而保證企業(yè)從生產(chǎn)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)上達(dá)到最優(yōu)效益。分析是設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)與分析集成是必然趨勢。在實(shí)際工作中，靈活運(yùn)用CAD與CAE，借此提升機(jī)械設(shè)計(jì)工作的質(zhì)量，為設(shè)計(jì)人員提供工程創(chuàng)新和產(chǎn)品創(chuàng)新能力的技術(shù)支持，使設(shè)計(jì)人員在該技術(shù)手段的支持下，可以快速了解新的設(shè)計(jì)產(chǎn)品的實(shí)際運(yùn)行情況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，解決問題，避免對產(chǎn)品的研發(fā)造成不利影響。

四、結(jié)語

總而言之，在機(jī)械設(shè)計(jì)制造中，計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)的運(yùn)用，提升了設(shè)計(jì)工作效果，解決了以往人工設(shè)計(jì)工作效率低、投入大的問題。實(shí)際工作中，發(fā)揮計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)的優(yōu)勢，將此運(yùn)用在設(shè)計(jì)圖繪制、零部件與裝配圖建模、逆向工程與工程分析與結(jié)構(gòu)優(yōu)化調(diào)試中，利用此提升機(jī)械設(shè)計(jì)工作的有效性，為我國機(jī)械設(shè)計(jì)發(fā)展提供更多的動(dòng)力與支持。利用計(jì)算機(jī)輔助機(jī)制，創(chuàng)新我國機(jī)械設(shè)計(jì)制造領(lǐng)域的工作模式，促使機(jī)械制造自動(dòng)化、智能化發(fā)展，提升我國制造業(yè)的綜合競爭力。