浅谈计算机辅助技术与机械设计制造的结合

摘要：随着计算机技术的发展，机械设计制造逐渐和计算机辅助技术相结合，大大提高了机械产品的质量和设计制造效率，本文简要介绍了计算机辅助技术在机械设计制造中的应用，分析了这种形式的优势，旨在为机械设计制造的发展提供参考。

关键词：计算机辅助技术；机械设计制造；结合优势

计算机辅助技术是上世纪后期发展起来的一种计算机技术，这种技术主要是伴随着计算机技术的发展而应用于机械设计与机械制造，计算机辅助技术分为很多种，如计算机辅助设计（CAD）、计算机辅助制造（CAM）、计算机辅助工程（CAE）、计算机辅助工艺（CAPP）等，这些技术都是为了提高机械设计与制造的效率，保证机械设计制造的安全性和经济性等因素，这些技术已经成为了世界上各大企业、高校、研究所等必备的工具，也随着计算机技术和机械设计制造技术的发展而不断发展，因此，将计算机辅助技术和机械设计制造技术相结合有着非常大的优势，有着深远的意义。

一、概述

机械设计制造涉及多个方面，主要分为设计周期和制造周期，在设计周期主要是完成机械产品的设计图纸与各种特性分析，如力学分析、稳定性分析等，制造周期主要是对机械产品进行加工。

1.计算机辅助设计制造技术

计算机辅助设计是在机械产品的设计前期采用相应的计算机辅助设计软件对机械产品的机械结构进行设计。采用计算机辅助设计软件可以很大程度上缩短设计周期，以往进行设计的时候需要绘制设计图纸，一个机械产品的图纸一般需要花费长时间进行绘制，而且还是多人完成，图纸的维数是二维，采用铅笔手绘完成，这样的图纸需要多人审核，而且可能会有错误被遗漏，最后进行制造的时候第一可能制造错误，第二可能由于图纸描述不清楚而制造错误，最后进行返工设计制造，原始的设计制造过程周期因此非常长。而现在采用计算机辅助设计技术可以让单人或者更少的人使用二维和三维计算机绘图软件（如AutoCAD、SolidWorks、UG NX、CATIA、Pro-e等）进行设计，采用计算机绘图软件可以很快修改错误，快速设计机械结构，最后进入制造阶段之后也方便进行看图，特别是三维模型，对于机械产品的外形结构和内部结构可以一目了然，设计制造不容易出错，效率也就提升了。

计算机辅助制造技术主要是在机械产品的制造周期前期采用计算机软件对机械产品的主要零部件加工等进行辅助，以往进行机械产品零部件加工主要是采用普通机床、钳工等进行加工，但是这种加工方式耗费人力而且加工的产品精度不能保证，加工精度不稳定性因素明显，上个世纪末数控机床出现之后，数控技术走进了机械加工制造领域，采用数控机床（如数控车床、数控铣床、数控线切割机等）可以加工出精密零件，而且加工过程不需要人参与，全自动完成，随着数控加工技术发展愈发成熟，机械制造便愈发依赖它，因此也就形成了现在的计算机辅助制造（CAM）技术，这种技术通过将待加工零件的三维模型导入计算机辅助软件，如UG NX、Mastercam等，再设置相应的加工参数，软件便会将零件的加工轨迹生成为数控加工代码，用户只需要将数控加工代码输入到机床内部，安放毛坯零件即可开始加工。

2.机械设计制造

机械设计制造技术分为机械设计和机械制造两个方面，机械设计包含机械产品的机构设计、结构设计以及对机械产品进行各种性能分析，如强度分析、刚度分析、稳定性分析、疲劳分析等，机械设计的过程涉及到通用件的选型以及各种设计计算，机械制造主要是采用机床、各种测量仪表等对机械产品进行零部件的制造以及装配，最后调试机械产品。

目前随着我国科学技术和经济力量愈发强大，我国更加重视制造业的发展，特别是高精度机床和机器人技术等的发展，这些技术的发展离不开自动化和数字技术的发展，为了顺应现代社会发展的潮流，必须大力发展这些方面的技术，提高我国机械设计制造的总体水平。

二、计算機辅助技术在机械设计制造中的应用

计算机辅助技术在机械设计中的体现的元素主要是图形符号的使用、绘图以及三维造型这三个方面。

1.图形符号

以往在进行机械设计的时候涉及到很多图形符号，如尺寸、形位公差等，这些图形符号在图纸上会增加图纸的复杂程度和读图的复杂性，但是采用计算机软件可以完全避免这一难点，很多符号可以通过鼠标操作和一些设置进行显示和隐藏，非常有利于读图。

2.绘图

计算机辅助技术在机械设计制造中体现出来的第二个元素便是绘图，采用计算机辅助技术绘图需要的人力物力非常少，而且可以随时修改，随着计算机辅助技术的发展，其在绘图方面的功能越来越完善，绘图质量也越来越高，最后绘图的周期也能大幅度缩短。

3.三维造型

计算机辅助技术很多都是在三维空间进行，机械产品和零件在计算机软件中都是以三维造型呈现，三维造型这种形式可以让设计使们对产品和零件有更为直观的感觉，设计师们互相沟通的时候也可以方便交流，可以在计算机软件上对机械产品的问题进行有效的交流，很大程度上降低了产品的设计制造周期。比如，在汽车车身覆盖件模具设计领域，汽车车身覆盖件模具的精度要求非常高，采用模具制造出来的车身覆盖件与其他部件之间的配合必须能够精准配合，否则便会成为次品甚至废品，这个模具也就无法使用，一套模具的价格不菲，这样既不经济也浪费时间，但是采用计算机辅助软件进行模具设计可以进行三维仿真分析，在软件内部对尺寸等进行严格的要求，对各零部件进行严格的配合，保证模具的精度，提高设计制造效率。

三、计算机辅助技术与机械设计制造结合的优势

1.提高机械设计制造的生产效率

机械设计制造采用计算机辅助软件可以大大提高生产效率，而且在计算机软件上可以轻松对机械零件和产品进行改造，便于开发设计新产品。

2.完善机械设计

计算机辅助技术是在三维空间内部完成，三维空间的设计可以让人们的空间想象力更加明确，对于一些有缺陷的机械设计可以进行补偿设计，让原有的机械产品功能更加完备，而且原有的一些存在缺陷的机械零件也可以轻松发现并修改，保证产品的安全性。

3.提高机械制造产品的质量安全

计算机辅助技术还可以保证机械产品的设计安全，以往进行机械设计的过程中一些力学特性分析都涉及到多重因素的影响，单纯的计算是远远不够的，但是采用计算机辅助技术可以进行仿真，对于机械产品的零件干涉、零件力学分析、机器运行稳定性分析等都可以完整的展现，提前预测产品的安全性，对于有缺陷的产品进行再设计，保证产品的安全质量。

四、结束语

计算机辅助技术在机械设计制造领域的应用越来越成熟，从以上分析可以看出计算机辅助技术可以提高机械产品的设计效率，降低设计周期，保证产品的质量和安全性，减少人力财力，对于机械设计制造有着深远的意义，我国应该大力支持和发展这种技术，大力推广，让制造业更加繁荣发展。

参考文献：

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[2]翟晓.浅议计算机辅助技术与机械设计制造的结合[J].中国设备工程，2017（21）.

[3]董会歌.浅议计算机辅助技术对机械设计制造的影响和促进[J]. 科学中国人，2015（11）.

作者简介：王自忠，出生年月：1994.01，性别：男，民族：汉，籍贯（精确到市）：河南省安阳市，当前职务：无，当前职称：助理工程师，学历：本科，研究方向：机械专业.

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