计算机辅助概念设计在机械产品中的应用

赵爽

摘要：随着社会经济的快速发展，尤其是电子信息技术的广泛应用，给传统的机械设计带来了革命性变革，计算机技术和信息技术极大地推动了机械设计的智能化和信息化发展。基于现代机械设计基本理论与方法，提出机械设计数字化建模技术，并系统论述了机械数字化设计中常用的计算机软件与仿真技术。研究结果以期为全面提升我国机械设计与制造技术效率提供技术参考与借鉴。

关键词：计算机辅助；概念设计；机械产品；应用

引言

在现代工程和制造领域中，机械设计制造和计算机辅助技术的结合已经成为推动科技进步和产业发展的关键因素。机械设计制造作为一门重要的工程学科，涵盖着各类机械系统的设计、制造和生产过程，而计算机辅助技术的发展则为工程师提供了强大的数字化工具和分析手段。将两者结合，为工程师带来了前所未有的创新机遇和高效生产方式。将着重探讨机械设计制造和计算机辅助技术的紧密结合，并对其在实际应用中所带来的优势和成果进行深入研究。通过这份论文，希望能够呈现一个全面而清晰的图景，展示机械设计制造与计算机辅助技术结合所带来的革新和机遇，为工程学科的发展和实践提供新的思路和启示。

1机械设计制造和计算机辅助技术的概述

在现代工程和制造领域中，机械设计制造和计算机辅助技术的结合已成为推动创新和提升生产效率的重要动力。机械设计制造是一门涉及设计、制造和生产机械零部件、装置或系统的工程学科，涵盖广泛领域的技术与知识。而计算机辅助技术是利用计算机软件和硬件辅助进行设计、分析、制造和优化等工程任务的集合。将这两者融合，不仅加速了产品开发周期，而且提高了产品质量，使工程师能够更加高效地创造出复杂且精密的机械系统。传统机械设计制造过程中，依赖于手工绘图和试错的方法已逐渐被计算机辅助技术所取代。计算机辅助设计软件的引入使工程师能够在虚拟环境中快速创建三维模型，并进行仿真、分析和验证。CAD软件的广泛应用不仅提高了设计效率，而且降低了错误率，从而节约了时间和成本。同时，计算机辅助制造技术也在机械制造过程中发挥着至关重要的作用。CAM软件能够将CAD模型转化为可执行的机器指令，控制数控机床和其他制造设备进行自动化生产。数字化的制造过程不仅提高了生产效率，还保证了产品的一致性和精确度。机械设计制造和计算机辅助技术的结合为工程领域带来了巨大的变革，不仅改进了产品设计和制造流程，而且加速了创新的步伐，为各行各业带来了更先进、更高效的机械系统。然而，随着技术的不断发展，仍然有许多挑战需要克服，以进一步发掘这一结合的潜力，并推动工程技术向着更加智能化、高度自动化的方向发展。

2计算机辅助技术在机械设计制造领域中的具体应用

2.1计算机辅助设计（CAD）

CAD技术是指利用计算机技术进行机械产品设计的一系列方法和手段，在机械设计中的应用，可以帮助设计人员快速生成三维模型，并进行各种分析，从而提高设计效率、精度和创新性，具体应用主要如下。（1）绘制工程图。工程图的绘制是机械设计制造的重要基础和前提，高质量的工程图纸有助于提高机械设计制造的效率和质量。特别是在人工智能时代，二维图纸的设计和绘制可以自动生成设计数据，工作人员可以更加高效地进行工程体育绘制和校正，大幅减轻了其绘制工作负担，为企业效益增收提供帮助。比如AutoCAD软件技术可以快速生成精确的零件图、装配图、工作图等二维工程图以及逼真的三维工程图，并且可以自动进行工程图的检查和验证，让机械设计人员可以更好地理解机械产品的结构和运动原理，并对工程图能进行更加高效精准的绘制、检验、编辑修改和管理，极大地提高了机械工程图的设计、绘制和利用效率。（2）三维建模。三维建模作为计算机辅助技术在机械设计和生产加工中的关键环节，借助3DMAX、Solidworks、UG、Pro/Engineer等三维软件，为汽车、机械制造等领域，其三维可视化的功能可以更加直观立体地展现机械产品结构；参数的调节和编辑，可以提高机械设计的效率。例如，在汽车设计中，CAD技术可以帮助设计人员快速生成汽车的三维模型，并进行碰撞分析、热分析、振动分析等各种分析，从而提高汽车的性能和安全性。

2.2CAT技术

计算机辅助测试技术（ComputerAidedTesting，CAT），运用计算机系统辅助产品测试，CAT是自动化测试的重要工具，CAT技术是提升测试准确性的关键技术。通常有脱机测试和联机测试两种方式。脱机测试指的是操作计算机系统从题库中挑选出题目，并将这些题目打印，形成试卷，学生完成试卷后，使用“光电阅读机”将答案卡输入到系统中,系统能够自行评卷、打分。联机测试指的是在线测试的一种方式，从计算机题库中选出教师需要的题目，学生可以通过显示器阅读问题，并将答案输入到计算机中，计算机进行批阅打分，与CAI计算机辅助教学系统相类似，这种技术主要运用在教育领域。

2.3计算机辅助工程（CAE）

CAE技术是指利用计算机技术进行机械产品的仿真分析，以预测产品的性能和可靠性，优化产品设计和制造过程，从而提高产品的质量和可靠性。在机械结构分析方面，CAE主要用于分析机械零件和装配体的强度、刚度、疲劳寿命等性能，工程师通过有限元分析（FEA）可以模拟应力、应变和变形，以确保产品在正常工作条件下不会发生破坏或失效；在流体力学分析方面，CAE软件可以模拟流体在管道、阀门、泵等设备中的流动行为，以优化液压系统、冷却系统和空气动力系统，这有助于提高能效、降低能源消耗和改善产品性能；在制造过程模拟方面，CAE在机械制造中还用于数控加工、注塑成型和铸造等模拟加工过程，这有助于预测制造中可能出现的问题，并提供优化建议，以减少废品率和生产成本。

2.4CAM技术

计算机辅助制造（ComputerAidedManufacturing，CAM）技术运用计算机系统，实现对机床等生产设备的自动化管理[1]。在产品制造阶段，计算机系统可以对机器进行控制，按照生产流程开展工作，将生产制造的机械数据输入到系统之中，便能够有效控制设备的运作，提升了材料的流动速度，同时还可以检测产品的质量。CAM技术在机械制造领域的运用，大大加快了产品的生产效率，降低了工业生产成本，缩短了产品的生产时间，在改善劳动资源方面发挥了重要作用。

结语

综上所述，随着计算机、人工智能、图形图像等技术的发展，计算机辅助技术也逐渐成熟，并且在机械设计制造领域的得以广泛应用，极大促进了我国机械设计和制造产业的发展。计算机辅助技术的应用，不仅可以提高机械设计人员的能力，还可以提高机械设计的效率。在进行机械设计时，对机械设计有更清晰的认识，这样就更容易发现机械设计中的问题，并进行修正，最终提高机械产品的质量。目前，计算机辅助技术在机械制造业中得到广泛应用，对机械制造业的发展发挥着重要作用，有效提高了机械产品的质量，促进了社会经济的发展。

参考文献

[1]金昌度.探讨计算机辅助技术与机械设计制造的结合[J].中国设备工程,2022,(09):184～186.

[2]宋守斌.计算机辅助技术在机械设计制造中的应用[J].现代工业经济和信息化,2021,11(10):113～115.

[3]管艺博.计算机辅助技术与机械设计制造结合探究[J].内燃机与配件,2021,(14):228～229.

[4]朱娟芬,谢志勇.机械设计制造与计算机辅助技术结合应用探析[J].南方农机,2021,52(07):119～120.

[5]宋守斌.计算机辅助技术在机械设计制造中的应用[J].现代工业经济和信息化,2021,11(10):113-115.