机械设计制造与计算机辅助技术结合应用.pdf

应用研究模具制造 2023年第11期机械设计制造与计算机辅助技术结合应用韦宇宁（国营长虹机械厂，广西桂林 541003）【摘要】机械设计制造作为重要的工程学科，在现代制造业中发挥着至关重要的作用。传统的手工设计制造过程存在效率低、准确性不高等问题。为了解决这些挑战，计算机辅助技术应运而生，为现代制造业带来了巨大的进步和发展。技术的不断创新和发展仍然是持续改进的动力。希望能够激发更多学者和工程师对这一领域的深入研究和实践。关键词：机械设计制造；计算机辅助技术；结合；应用中图分类号：TM122 文献标识码：BDOI：10.12147/ki.1671-3508.2023.11.042Combined Application of Mechanical Design and Manufacturing with Computer Assistive TechnologyWei Yuning（State Owned Changhong Machinery Factory,Guilin,Guangxi 541003,CHN）【Abstract】As an important engineering discipline,mechanical design and manufacturing play a crucial role in the modern manufacturing industry.The traditional manual design and manufacturing process has problems of low efficiency and low accuracy.In order to solve these challenges,computer assistive technology came into being,which has brought great progress and development to the modern manufacturing industry.The continuous innovation and development of technology is still the driving force for continuous improvement.The research of this paper aims to inspire more scholars and engineers to conduct in-depth research and practice in this field.Key words:mechanical design and manufacturing；computer assistive technology；combining；application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。本论文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 136应用研究模具制造 2023年第11期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1。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 机械设计制造与计算机辅助技术结合的优势机械设计制造与计算机辅助技术结合的优势在于为工程师提供了一种高效、精确和创新的设计与制造方法。首先，机械设计制造与计算机辅助技术的结合大大缩短了产品开发周期。传统的手工绘图和试错方法耗费大量的时间和人力资源，而计算机辅助设计（CAD）软件能够快速生成三维模型，并允许工程师进行迅速的设计修改和优化。数字化设计过程不仅加速了产品设计阶段，也使工程师能够更快速地将设计转化为实际产品。其次，结合计算机辅助制造（CAM）技术，机械制造过程变得高度自动化和精确。CAM软件能够将CAD模型转化为机器指令，控制数控机床等制造设备进行自动化加工，消除了传统手工操作中的人为误差2。精密加工过程保证了产品的一致性和质量，大幅降低了不合格品的产生率。其次，结合这两种技术，工程师可以进行更加全面和精确的仿真和分析。CAD软件的三维建模功能使工程师能够在虚拟环境中对产品进行仿真测试，预测可能出现的问题，并及早进行改进。同时，通过在虚拟环境中进行优化，能够降低原型制作的成本和时间，使产品的研发更加高效。最后，机械设计制造与计算机辅助技术的结合为工程师提供了更大的创新空间。虚拟现实和增强现实技术的应用使工程师能够更直观地进行设计交互和评估，激发了更多创意的涌现。3D打印技术的兴起则为快速原型制作提供了全新的可能，使创新想法能够更快速地变为现实。3 机械设计制造与计算机辅助技术结合的具体应用3.1 汽车制造领域在汽车制造领域，机械设计制造与计算机辅助技术的结合已经取得了显著的成就，在汽车的设计、制造和生产的各个环节中发挥着重要作用。首先，在汽车设计阶段，工程师广泛使用CAD软件进行三维建模和设计。CAD软件能够将汽车的各个零部件精确地建模，并在虚拟环境中进行快速的仿真测试。通过仿真，工程师可以对汽车的性能进行全面评估，包括空气动力学特性、碰撞安全性、燃油效率等。使设计团队能够及早发现潜在问题并进行改进，从而减少了试错的成本和时间，提高了汽车的设计质量。其次，机械设计制造与计算机辅助技术的结合在汽车制造过程中实现了高度自动化。通过CAM技术，工程师能够将CAD模型转化为机器指令，控制数控机床和机器人进行汽车零部件的加工和组装。自动化生产大幅降低了人为误差，提高了生产效率和一致性。汽车制造商可以更快速地生产大规模的汽车，同时保证了汽车的质量和可靠性3。此外，汽车制造领域也积极探索先进的增材制造技术，特别是3D打印技术。利用3D打印技术，汽车制造商可以快速进行原型制作，并生产复杂形状的零部件，比如发动机喷嘴和轻量化结构件。技术为汽车设计带来了更多的创新可能性，并减少了零部件的生产时间和成本。除此之外，机械设计制造与计算机辅助技术的结合还推动了汽车智能制造的发展。随着物联网和人工智能技术的融入，汽车制造企业可以实现生产过程的全面监控和优化，提高生产线的智能化水平和灵活性。智能制造使汽车制造商能够更好地满足市场需求，同时降低生产成本。因此，机械设计制造与计算机辅助技术在汽车制造领域的应用带来了巨大的优势，在汽车的设计、制造和生产中加速了创新和效率提升，为汽车工业的发展和进步奠定了坚实的基础。3.2 航空航天领域中国航空航天工业也在不断发展，机械设计制造与计算机辅助技术的结合在这一领域具有重要的应用。在飞机设计中，CAD软件被广泛应用于飞机的结构设计和空气动力学分析。通过虚拟仿真，工程师能够更好地了解飞机在各种飞行条件下的性能，并进行优化改进。在航空发动机的制造中，CAM技术的应用 137应用研究模具制造 2023年第11期实现了零部件的高精度加工，提高了发动机的可靠性和性能。因此，机械设计制造与计算机辅助技术的结合为飞机和航天器的设计制造带来了重大的优势4。加速了创新和设计优化的过程，提高了生产效率和质量，推动了航空航天工业的不断发展和进步。这种结合将继续为航空航天领域带来新的机遇和挑战，为未来航空航天技术的发展开辟了更广阔的道路。3.3 3D打印技术的应用在机械设计制造与计算机辅助技术结合的具体应用中，3D打印技术的应用在多个领域都显现了巨大的潜力。3D打印技术，也被称为增材制造，是一种将数字模型逐层堆叠材料来制造物体的先进制造技术。在机械设计制造中，3D打印技术为工程师带来了一系列独特的优势和创新机遇。首先，3D打印技术在快速原型制作方面发挥着关键作用。在产品设计阶段，工程师可以利用CAD软件创建3D模型，并将其直接转换为3D打印机可读的文件格式。通过3D打印技术，工程师可以迅速制作出物理原型，观察和测试设计的外观、结构和功能。大大加快了设计验证的速度，缩短了开发周期，从而降低了产品开发成本。其次，3D打印技术使生产复杂结构和形状的零部件成为可能。传统的制造方法可能面临限制，难以生产复杂的几何形状或有机结构。而 3D 打印技术通过逐层堆叠材料，使制造这些复杂结构变得简单高效，为设计师带来了更大的自由度，能够实现更具创意和创新的设计。此外，3D打印技术还为轻量化设计提供了强有力的支持，在航空航天、汽车制造等领域，减轻产品的重量对提高性能和节约能源至关重要。3D打印技术允许工程师通过优化结构，将材料只集中在必要的区域，从而减少了不必要的重量，实现轻量化设计，对于提高产品的燃油效率、降低运营成本和减少环境负担都具有积极的作用。除此之外，3D打印技术还在定制化生产和医疗领域发挥着重要作用。通过3D打印技术，工程师可以根据个体需求定制生产产品，满足消费者个性化的需求。在医疗领域，3D打印技术已经成功应用于制作个性化的植入物和假肢，为患者提供了更好的治疗效果和生活质量。因此，3D打印技术在机械设计制造中的应用为工程师带来了诸多创新和优势，从快速原型制作到复杂结构的制造，再到轻量化设计和定制化生产，3D打印技术为制造业带来了全新的发展前景。随着技术的进一步发展，相信3D打印技术将继续为机械设计制造领域带来更多的惊喜和突破。4 机械设计制造与计算机辅助技术结合应用的发展趋势机械设计制造与计算机辅助技术结合应用的发展趋势正朝着更加智能、数字化、自动化和可持续的方向发展。随着科技的不断进步，计算机硬件性能和软件算法的不断优化，这种结合将进一步深化和拓展。首先，智能化将成为该领域的主要发展方向。人工智能、大数据和物联网等技术的应用将为机械设计制造带来更智能化的解决方案，工程师可以利用智能算法和数据分析来优化设计和制造过程，实现更高效的资源利用和生产管理。其次，数字化技术将更加广泛地应用于机械设计制造过程。从产品的虚拟设计和仿真测试，到制造过程的数字化控制和自动化，数字化技术将贯穿整个生命周期，提高生产效率和质量。同时，自动化技术也将继续发展和完善。自动化生产线、智能机器人和自主驾驶技术等将在机械制造领域得到更广泛的应用，提高生产线的灵活性和自动化水平。最后，可持续发展将成为该领域的重要关注点。绿色制造、节能减排、循环利用等将成为机械设计制造的重要目标，新材料的研发和应用，以及低碳环保的制造工艺将推动机械设计制造向更加可持续的方向转变。综上所述，机械设计制造与计算机辅助技术的融合不仅极大地提高了产品的设计效率和制造精度，还为工程师带来了更多创新机遇和发展空间。同时，不难发现，机械设计制造与计算机辅助技术的结合正推动着工程学科和制造业向着智能化、数字化、自动化和可持续化方向发展。随着技术的不断进步和应用的不断拓展，机械设计制造与计算机辅助技术的结合将继续发挥重要作用，作为从业者应该继续关注新技术的发展动态，加强学习和研究，为这种结合带来更多创新和突破。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):1841862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):1131153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):2282294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):119120作者简介：韦宇宁，男，1984年11月生，壮族，广西来宾人，本科，助理工程师，研究方向：机械设计制造与计算机辅助技术结合应用。（收稿日期：2023-08-20）DMM 138