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计算机辅助技术与机械设计制造结合研究

发表时间：2020/6/15 来源：《基层建设》2020年第6期作者：黄大朋

[导读] 摘要：随着计算机技术的发展，计算机辅助设计技术应用于诸多设计领域，尤其是在机械设计及制造领域得到广泛应用。

        大连金鼎石油化工机器有限公司辽宁大连 116103
        摘要：随着计算机技术的发展，计算机辅助设计技术应用于诸多设计领域，尤其是在机械设计及制造领域得到广泛应用。当前的机械设计制造企业，已经开始采用计算机辅助技术完成对于零件精度保障、工作流程规划等多项任务，需要通过让计算机辅助技术和现有的机械制造设计过程衔接，才能够发挥计算机技术的潜力。基于对现代计算机辅助技术类型和机械设计制造技术的相关要求分析，本文探讨了结合工作方法，以提高机械设计制造工作质量。
        关键词：计算机辅助技术；机械设计；机械制造技术
        引言：
        在新时期下，我国机械制造行业得到迅猛发展，同时，在计算机辅助设计技术的普及和发展下，该技术在机械制造行业中得到广泛应用，给机械工程师提供了诸多便利的同时也保证了机械产品的质量，促进机械行业良性发展。在计算机辅助技术的使用过程中，通过对机械设备制造和加工过程中所有参数的获得记录和反馈，让被控设备可以更好地运行。在机械设计制造阶段，通过对计算机辅助技术的使用，可以完成零件和相关设备的制造，并由建成的反馈系统获得专业数据，以提高设备的制造精度。
        1机械设计及制造概述
        所谓的机械设计及制造，就是对各种机械设计、机械设备、机械产品、机械生产的总称，其研究内容包括企业的机械产品、装备、制造、设计、运行控制到生产过程，机械设计以设计和制造为基础，随着科学技术的发展，计算机技术的普及下，计算机技术的运用提高了机械设计及制造水平，提高了机械制造产品的总体质量，机械行业得到迅猛发展。
        2计算机辅助设计技术在机械设计及制造中的优势
        2.1辅助设计
        在机械设计及制造起始阶段，工程师需要利用想象力虚构机械产品的大致轮廓，但是，由于人思维能力的限制，往往大脑中虚构的轮廓并不能真实的反映出产品的构造，其可行性也有待验证。因此，机械工程师利用该技术绘出零件图形，充分展示出机械产品，同时，许多工程师也利用三维技术建模，展示出零件的实体形状，辅助工程师进行设计，为工程师提供更多想象空间，促进思维能力的提升。此外，该技术绘制图纸和模型速度与传统制图方式比较，具有绘制速度快的优势，因此，机械工程师利用该技术可减少时间的浪费，快速满足设计要求，提高设计和产品的质量。
        2.2方便修改
        传统的机械绘图方式是人为的在图纸上用手工绘制，绘制周期长，修改难度大。通过计算机辅助设计技术，只需要提供机械产品的详细参数，就可快速绘制新的机械零件，在设计中出现问题时，工程师可针对问题，及时利用该技术修改图纸，完成后续纠正工作。设计完成后，还可以通过回放功能，查看在零件设计过程中的详细操作步骤，设计程序全程透明化。除此之外，数控加工技术逐渐与该技术的有效融合，更加凸显机械设计及制造中该技术的优越性，帮助工程师快速掌握待加工产品的特征，第一时间发现产品问题，工程师利用该技术进行修改，使机械产品投入生产制造。
        3计算机辅助技术和机械设计制造的结合方法
        3.1控制系统结合
        在控制系统的结合阶段，首先，要依靠计算机辅助技术已经开发出的多种管理和运行体系，其可以通过对于专业化控制技术的加入和实施，让建成的自动控制系统可以更好地发挥应有作用。比如，对于已经建成的三维绘图数字软件来说，包括CAD、CATIA等，其可以在使用过程中实现对各类被加工零件的设计、绘制和施工制造方法的确定[1]。基于此，让建成的自动控制系统具有更高的使用价值。

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此外，自动控制系统在运行阶段可以通过对于各类信号发射和反馈传感器的使用，研究当前的实际加工过程中是否存在过大误差，比如，在数控机床中，其使用激光测距技术、刀具路径测量技术、被生产零件的精度控制技术等，获得当前加工过程中的各类产生数据，包括加工刀具与零件之间的距离、该零件的直径、厚度、长度等多项参数。基于此，让生成的相关数据可以被计算机辅助软件接收，了解是否超过了误差的允许范围。
        3.2策划方案结合
        无论是对于零件制造还是机械设备的生产，都需要通过专业化策划方案的使用，让建成的综合性管理体系更具有应用价值，其中，在策划方案的结合过程中，首先，要根据当前已经建成的工作指标和专业化管理流程，让建成的专业化策划方案可以被使用，比如，在某齿轮零件的制造过程，要通过专业化的绘制方法，确定该齿轮的直径、齿长、齿密度等多项参数[2]。之后，是要建立各个生产加工方法的实际使用水平，包括对原材料的选择、齿轮的外部轮廓线配置、齿长开槽分析等，同时，要通过对专业化测量技术的使用，研究该零件实际加工精度。
        3.3动力分析结合
        在动力的分析过程，一方面要确定不同生产加工过程中对原料的夹持方案；另一方面，也要分析不同零件在机械设备的运行过程是否能够承受外力。基于此，可以确定动力的分析过程要经过两个方向。在前项工作的落实阶段，主要通过对夹持设备的使用、固定装置的分析，研究相关原材料的受力情况，从而让建成的管理系统可以更好地运行，而对于机械设备中的相关零件，则需要研究其在具体运行阶段中受到的外力情况，比如，对于曲轴零件，承受的外力包括与之零件向其施加的压力、自身运行过程中的离心力、实际运行过程中的力矩等，分析在所有参数共同作用的情况下，该曲轴是否可以承受过大的力学参数并可满足稳定运行状态要求[3]。实际建设过程中，按照该软件本身的运行部位和承受的力学指标，在当前已经建立的多体动力学分析软件的模型中设置参数，通过模拟运行方法分析该零件的运行寿命，而当发现其中含有的直径较小区域在长期运行过程中无法承受剪切力，导致整个零件的运行寿命下降，并且大量模拟结果表明，该区域为整个零件中的最脆弱点时，则需要分析该区域是否可以通过增加直径的方式提高剪切力抵抗效果。
        3.4反馈参数结合
        在反馈参数的获取过程，一方面，要研究现有机械加工设备获取反馈参数的模式；另一方面，要通过对于计算机相关接口的使用，将获得的专业化数字信号提交到计算机控制软件中。基于此，研究实际的作用标准和使用方式[4]。当前的数控加工设备中，其中，建设的激光测距技术、振动检测技术等可以研究实际运行阶段的各类数据指标，并且把相关参数共同提交，并研究其是否能够保持稳定运行状态，而在计算机控制软件中，可以借助传统的PLC控制系统思维以及当前开发出的人工智能控制技术，将获得的反馈信号进行进一步的整理和分析，并和建成的零件、设备制造方案和专业工作指标等参数进行全面的对比，从而让建成的机械制造方案可以发挥应有的精度保持作用。
        结束语：
        综上所述，计算机辅助技术在当前的开发过程中，可发挥的作用包括三维模型的建设、多体动力的分析等，而机械设计制造的要求包括高精度要求、高效率要求等。在机械设计制造和计算机辅助技术的融合过程，只有通过对设备零件和各类硬件设施的分析，由计算机系统将方案分解，并且把专业化的控制信息提交到数控机床中，使其通过使用反馈数据提高零件的加工精度。
        参考文献：
        [1]孙丽丽，刘永明.探讨计算机辅助技术与机械设计制造的结合[J].时代农机，2019，46（07）：30-31.
        [2]王朝阳.浅谈计算机辅助设计在生产制造中的应用与发展[J].科技创新导报，2019，16（21）：7+9.
        [3]谢忠斌.机械设计制造与计算机辅助技术结合应用分析[J].农机使用与维修，2019（05）：18.
        [4]赵波.机械设计制造及其自动化中计算机技术的应用分析[J].山东工业技术，2019（06）：155.