張娟 河南機電職業(yè)學院

機械設(shè)計制造是促使我國制造業(yè)發(fā)展的重要內(nèi)容，計算機輔助技術(shù)的運用，改變以往的工作方式，促使機械設(shè)計制造自動化、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。如何將計算機輔助技術(shù)運用在機械設(shè)計制造中呢？本文就此進行分析。

一、計算機輔助技術(shù)

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

機械工程中設(shè)計工作十分重要，是保證生產(chǎn)工作順利實施的前提，也是產(chǎn)品質(zhì)量的保障。計算機輔助技術(shù)的運用，可以將比較復雜的內(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)計人員提供便利的同時，提升設(shè)計工作有效性，為后續(xù)工作的實施打下堅實的基礎(chǔ)[1]。在機械設(shè)計制造工作中，重視計算機輔助技術(shù)，利用CAD、CAM等技術(shù)進行相關(guān)的工作，發(fā)揮計算機的優(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)、運用提供基礎(chǔ)保障。

二、計算機輔助技術(shù)在機械設(shè)計制造中的應用現(xiàn)狀

與西方發(fā)達國家相比，我國機械設(shè)計制造的發(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)達國家已經(jīng)將納米、數(shù)控、激光整合等技術(shù)運用在傳統(tǒng)機械設(shè)計制造中，提升機械設(shè)計制造的效果與質(zhì)量。我國部分機械設(shè)計制造企業(yè)雖然已經(jīng)實現(xiàn)機械自動化控制的目標，但是關(guān)于計算機輔助技術(shù)的應用上仍存在一些問題，并沒有將此與機械設(shè)計完全融合在一起，影響了我國機械設(shè)計制造行業(yè)進一步發(fā)展。具體如下。

（一）三維造型與繪圖技術(shù)應用存在問題

在計算機輔助技術(shù)中，三維造型與繪圖技術(shù)發(fā)揮著重要的作用，是推動機械設(shè)計制造發(fā)展的關(guān)鍵因素。通過對實際情況的分析，發(fā)現(xiàn)三維造型與繪圖技術(shù)并沒有與實際聯(lián)系在一起，無法為設(shè)計工作開展提供基礎(chǔ)保障。計算機輔助技術(shù)在運用的過程中，因為三維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用的效果，繪制出精確的圖像信息，影響后續(xù)的設(shè)計與生產(chǎn)。在三維模型創(chuàng)建的過程中，設(shè)計人員需要關(guān)注模型的應用效率，在不同基礎(chǔ)性技術(shù)設(shè)計階段，需要利用繪制技術(shù)進行相關(guān)的操作，以此保證設(shè)計工作的有效性。但是由于設(shè)計人員對機械設(shè)計的需求不明確，所以無法展示出繪制技術(shù)的應用價值，為機械設(shè)計制造工作開展提供技術(shù)手段的支持。在機械設(shè)計制造中，三維模型與繪圖技術(shù)發(fā)揮著重要的作用，是保證各項工作實施開展的關(guān)鍵，若是這兩項技術(shù)應用不到位，將會影響生產(chǎn)、制造工作的開展。

（二）與機械零件及設(shè)備的對接上存在問題

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

三、機械設(shè)計制造中計算機輔助技術(shù)應用對策

（一）設(shè)計圖中運用

機械設(shè)計制造中設(shè)計圖有著非常重要的地位，是提升機械設(shè)計制造工作有效性的關(guān)鍵。通過設(shè)計圖的繪制，可以了解機械制造的方向，同時能夠為后續(xù)高品質(zhì)的生產(chǎn)工作提供基礎(chǔ)保障。以往機械設(shè)計制造工作中，會采用人工的方式繪制設(shè)計圖。通過設(shè)計人員前期的調(diào)研與了解，根據(jù)機械設(shè)備功能與使用環(huán)境，繪制符合實際的設(shè)計圖。人工繪制的方式，雖然可以保證設(shè)計圖繪制的質(zhì)量，但是也存在一些問題。在設(shè)計工作中，會因為種種因素的影響，致使設(shè)計更改或者與實際不符的問題出現(xiàn)，無法保證設(shè)計圖繪制工作的效果。計算機輔助技術(shù)的運用，彌補以往人工繪制中存在的不足，同時可以幫助設(shè)計人員積極參與此項工作中，為設(shè)計圖繪制工作開展提供技術(shù)支持。

以計算機輔助技術(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。在實際工作中，可以利用支撐軟件中的交互式繪圖軟件進行設(shè)計圖的繪制工作。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、尺寸標注等功能；具有尺寸驅(qū)動參數(shù)化繪圖功能；有較完備的機械標準件參數(shù)化圖庫等。通過交互式繪圖軟件的運用，可以減輕設(shè)計人員的工作壓力，同時能夠提升設(shè)計圖紙的繪制效率，對機械設(shè)計制造設(shè)計圖繪制工作的實施具有很大的幫助。

（二）零部件與裝配圖建模中應用

在機械設(shè)計制造工作中，計算機輔助技術(shù)的運用，為零部件與裝配圖建模工作的實施提供便利。實際工作中，可以將機械設(shè)計制造相關(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行模擬，以此檢驗設(shè)計圖紙的可操作性與可實施性[3]。首先，利用計算機輔助技術(shù)對零部件進行建模處理。通過計算機輔助技術(shù)中基礎(chǔ)性體系與布爾運算結(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，基于此進行三維立體圖形的設(shè)計，以此保證零部件模型設(shè)計的準確性。其次，利用三維編輯功能裝配零部件模型，形成機械裝配圖。在零部件與裝配圖建模中，主要使用三維幾何建模軟件，通過這類軟件的運用，可以解決主要解決零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計問題，能夠為設(shè)計人員提供專業(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、實體參數(shù)計算、質(zhì)量特性計算、參數(shù)化特征造型及裝配和干涉檢驗等功能。在零部件設(shè)計工作中，可以利用此類軟件進行操作與實踐，以此保證零部件設(shè)計工作的有效性，為后續(xù)設(shè)計工作與制造工作開展提供支持。

（三）逆向工程的運用

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

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

在機械設(shè)計制造中，工程分析與結(jié)構(gòu)優(yōu)化調(diào)試工作十分重要，是了解機械產(chǎn)品功能與質(zhì)量的有效手段。通過這一種工作的實施，可以提升設(shè)計工作的效果與質(zhì)量，為制造產(chǎn)品的生產(chǎn)與運用提供保障。在工程分析與結(jié)構(gòu)優(yōu)化調(diào)試中，可以利用CAD中的工程計算與分析軟件，對工程進行分析。這一軟件的功能非常強大，包括基本物理量計算、基本力學參數(shù)計算、產(chǎn)品裝配、公差分析、有限元分析、優(yōu)化算法、機構(gòu)運動學分析、動力學分析及仿真與模擬等，有限元分析是核心工具。通過這一軟件的運用，可以提升工程分析效果，能夠為后續(xù)的結(jié)構(gòu)調(diào)試工作開展提供便利。

實際工作中，利用CAE技術(shù)，對機械設(shè)計產(chǎn)品的動態(tài)特征、碰撞問題等進行全方位的分析，利用此保證設(shè)計產(chǎn)品功能的穩(wěn)定，為后續(xù)運用打下堅實的基礎(chǔ)。CAE技術(shù)是計算機輔助工程分析，準確地講，就是指工程設(shè)計中的分析計算、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)計中，設(shè)計人員如能將CAD與CAE技術(shù)良好融合，就可以實現(xiàn)互動設(shè)計，從而保證企業(yè)從生產(chǎn)設(shè)計環(huán)節(jié)上達到最優(yōu)效益。分析是設(shè)計的基礎(chǔ)，設(shè)計與分析集成是必然趨勢。在實際工作中，靈活運用CAD與CAE，借此提升機械設(shè)計工作的質(zhì)量，為設(shè)計人員提供工程創(chuàng)新和產(chǎn)品創(chuàng)新能力的技術(shù)支持，使設(shè)計人員在該技術(shù)手段的支持下，可以快速了解新的設(shè)計產(chǎn)品的實際運行情況，及時發(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，在機械設(shè)計制造中，計算機輔助技術(shù)的運用，提升了設(shè)計工作效果，解決了以往人工設(shè)計工作效率低、投入大的問題。實際工作中，發(fā)揮計算機輔助技術(shù)的優(yōu)勢，將此運用在設(shè)計圖繪制、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，利用此提升機械設(shè)計工作的有效性，為我國機械設(shè)計發(fā)展提供更多的動力與支持。利用計算機輔助機制，創(chuàng)新我國機械設(shè)計制造領(lǐng)域的工作模式，促使機械制造自動化、智能化發(fā)展，提升我國制造業(yè)的綜合競爭力。