计算机辅助技术与机械设计制造结合研究

聂金桥，涂力

（长江职业学院，湖北 武汉 430074）

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 现代计算机辅助技术的类型

1.1 反馈分析技术

在反馈分析技术的使用阶段，传统工作过程通过PID、PLC 控制系统，将获得的反馈信息输入管理体系中，让制造的机械设备和零件具有更高精度，而在多年的实践中发现，该项技术虽然可以完成较高任务量，但是，一方面其本身的干扰抵抗效果较差，另一方面整个系统较为复杂，当出现某子系统的运行故障时，难以第一时间落实专业化的管理和问题解决工作。在现代计算机辅助技术的应用阶段，其作为人工智能网络系统和神经网络系统的工作核心，可以通过使用的专业端口接受机械生产和设计过程中的所有数据，并且将该数据提交给建成的计算机软件中，使其能够设定今后的设备科学加工方案。

1.2 方案策划技术

在大型复杂机械设备的设计和制造过程，一方面，要确保设计工作的合理性；另一方面，要在制造过程中完全按照设计方案完成各项工作，要求建成的策划和规章制度的建立体系具有较高的科学应用价值。在现代计算机辅助技术的使用过程已经开发出了多种新型技术，内容包括数控编程软件、设计的机械设备系统分解方案等，所有设备都可以在得到全面精确地分解后提交给具体的操控设备，可以使建立的管理目标在规定的时间内稳定运行。在方案的策划过程，计算机辅助技术可以将机械设备的零部件分解，并且针对其本身建立专业化的数控编程软件程序、具体的制作流程等，让在实际操作人员的工作阶段可按照该方案完成加工任务。

1.3 多体动力分析技术

无论是复杂机械设备还是机械设备中的个体零件，在生产加工阶段都需要经过多体动力分析，一方面，可以让被处理设备高强度夹持；另一方面，可以分析其在后续运行过程中不同区域的强化指标。基于此，才可以让按建成的产品制造方案可实际应用。计算机辅助系统中，当前已经开发出了多体动力学分析软件，其可以根据机械设备的实际运行区域和相关设备的作用，研究该零件在实际运行阶段中受到的外力，由于其可以提高对于多体动力体系的分析精度，所以，可以将该系统应用于机械设备的设计和制造过程，研究各类零件设备本身的优化方案。

2 当前机械设计制造技术的要求

2.1 精度保障要求

我国的机械设备设计制造工业在多年的发展中，受限于高精度机床的数量，导致实际向市场提供的产品接受程度较低，今后为一转颓势，需要进一步提高各类生产零件以及设备中所有活动构件的制造精度，要求在机械设计制造技术的使用过程，一方面，需要采用新的反馈系统获得所有的控制数据，并且通过对该数据的自主分析和使用，从而让建成的工作系统可以更好地发挥应有作用，并且通过设置的传感器和数据接收端口，了解当前该设备中存在的问题，并且可以建立相应的精度保持工作方案。另一方面，精度的保障过程中，在原有的自动控制系统运行中，需要经过较长的控制时间，而对于一些高精密度的零件加工过程来说，该问题的存在无法全面确保实际加工水平。

2.2 效率提高要求

我国虽然作为机械的设计制造和出口大国，但是，只是对于质量较低零件的制造效率较高，而对于高精密度的零件生产和加工过程长期严重依赖进口。在当前机械设计制造技术的开发阶段，虽然在高精度零件设备的制造过程中已经可以逐步满足国内市场的需求，但是，其生产效率依然需要获得进一步的提高，在具体的工作阶段，今后需要通过对自动控制系统、各类生产加工系统、专业化的管理和运维体系构造，让建成的综合性管理体系具有更高的使用价值，同时，在该系统的后续规划和优化过程，可以让取得的设备制造效率获得升级。

2.3 可控调整要求

在当前的机械设计和制造过程，一方面，一些设备中含有个性化要求，需要通过对于相关设施的使用，对生产加工参数进行调整；另一方面，要根据整个管理系统中存在的问题，让该系统的实际运行质量获得提升。要求建成的新型工作指标和管理项目中，需要按照相关产品的个性化需求以及今后的生产加工工作路径对其进行可控调整。其一，要求最终制造的产品在精度和运行质量方面可以符合该产品的加工要求；其二，要可以根据该产品的今后生产加工方案和具体的运行准则，从中选择更加关键有效的加工措施，从而让该系统能够满足当前的机械加工和生产市场需求。

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，基于此，让建成的自动控制系统具有更高的使用价值。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，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。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。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。

4 结语

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。