计算机辅助机械产品创新设计关键技术及应用研究

计算机辅助机械产品创新设计关键技术及应用研究

张鑫司智超龚宁林烁刘宏飞

北方自动控制技术研究所  山西太原 030006

摘要：随着当前我国信息技术水平的不断发展，计算机技术也逐渐得到了广泛地应用，其中计算机辅助设计技术作为现代工程设计当中的重要工具，在机械设计中发挥着重要作用。机械制造企业通过对计算机辅助技术的应用可以有效提升设计与生产效率，为企业创造更理想的经济效益。基于此，本文针对计算机辅助设计在机械设计中的应用优势展开探讨，并从多个角度对该技术在机械设计中的实际应用进行研究，以供参考。

关键词：计算机辅助技术；机械设计；应用研究

1在机械设计中应用计算机辅助设计的优势

在机械设计中应用计算及辅助设计技术的优势主要体现在以下几个方面：第一，作为一种设计辅助工具，应用计算机辅助技术能够有效降低机械设计的难度，简化图纸绘制过程，进而提高设计效率；第二，相较于人工计算而言，计算机辅助技术能够借助布尔运算实现对于产品设计的高效处理，在实际进行机械设计的过程中若发现前期设计中出现计算问题或失误情况，可及时进行修改和变更，并且后续设计也会随之更新，有效提高了机械设计效率；第三，借助计算机辅助技术在保障了设计效率，缩短设计周期的情况下，同时也保障了设计的质量；第四，由于设计周期的缩短，设计质量的提高，也有效降低了设计过程中的资源浪费，降低了机械设计成本。

2计算机辅助机械产品创新设计关键技术分析

2.1机械设计中三维建模技术

三维建模技术是一种新型的智能化计算机辅助技术。与CAD绘图技术不同的是，CAD制图的效果是平面化的，而三维建模技术能够根据机械设计的要求建立相应的三维立体模型，并根据使用需求拆分成不同视角的模型样式，其展示效果更加直观和立体化。同时，应用三维建模技术，还可以在计算机技术处理过程中全面充分地了解机械产品各个环节的设计参数，在此基础上协助机械设计人员进行设计与优化，最大程度上实现三维模型与实际产品需求的一致性。通过应用三维建模技术，能够将机械产品从不同维度进行直观的展示，使得机械设计人员全方位了解分析机械产品的设计情况，然后进行相应的误差调整。与此同时，三维建模技术的应用还能对机械产品的加工过程进行模拟，结合机械制造的实际过程，将机械产品加工环节的制造特点加以展现，从而帮助机械设计人员进一步优化调整机械产品的加工性能参数。

2.2机械设计中仿真技术

仿真技术是一种全新的计算机辅助技术，是在三维建模技术基础上的升级优化，其核心主要是运用虚拟技术实现更加科学高端的机械设计。仿真技术在实际应用过程中会涉及大量的数学建模模型，这就需要依靠计算机辅助技术，保证数学模型的精准度和应用效率。除此之外，仿真技术也可以对机械设计制造的全过程进行模拟，方便机械设计人员观察学习各个环节的操作，以便能够及时发现机械设计中存在的不足，并结合实际模拟效果对不足之处加以改进，以规避实际机械设计制造过程中存在的质量隐患。仿真技术的应用使得机械产品零件在设计环节就能够得到完美的展示，方便设计人员通过直观的形象观察各个维度机械产品，改变了原来只能通过想象来对机械产品加以构思的模式。尤其是仿真技术与PLC技术的相互配合，可对机械设计过程进行全面控制。在这个过程中，设计人员可以全面分析不同环节之间的具体情况，做好各个环节之间的控制作业，确保机械设计的合理性，促使机械设计朝着自动化和智能化的方向发展。

3计算机辅助机械产品创新设计的相关内容

3.1针对材料和加工成形工艺所进行的设计

计算机辅助机械产品涉及到的计算机辅助机械产品创新设计过程中，其挑选的材料需要对以下几点因素：在对产品进行设计的时候一定要对产品自身的多种材料特性给予有效的认知和了解，因为计算机辅助机械产品其本身的设计使用寿命会会材料自身的性能产生极大的影响。材料自身的加工性能可以说是限制计算机辅助机械产品设计所不能够忽视的一个核心要素，在对计算机辅助机械产品其构成部件进行加工制作的时候为了能够节省成本，需要适当的降低在实际进行加工过程里出现的副产品，或者是把副产品通过合理使用的方式去减少成本。诸如在对精度较高的零部件进行制作的时候，使用一些较为先进的冶金成型技术能够极大程度的节约成本，同时制作产生的产品还可以对于计算机辅助机械产品设计在应用上的要求给予满足。材料自身的价格性能可以说也是限制计算机辅助机械产品材料选择不可忽视的核心因素，在计算机辅助机械产品其进行计算机辅助机械产品创新设计的时候，因为需要对材料价格给予不断的比对，通过这样的方式去对比使用价格相对比较低廉的新型材料时机械其自身的使用寿命和价格较相对较高的原本设计材料机械使用寿命差距之间是不是存在较大的差异，假如其自身的寿命时间自检存在的差异并不是很大，能够完成替代化生产。因为产品设计材料所进行的选择和结构设计之间的联系十分的紧密，产品自身的使用寿命和设计使用挑选的材料之间有着非常密切的联系，所以在对其进行具体使用的时候这一材料不能够对于设计产品自身使用要求给予满足的时候，需要继续挑选能够被应用的机械材料，当前科学技术的支持对于这一问题所采取的处置方式是不可忽视的。假如当前的技术并不能够对其给予有效的解决，那么就需要完成设计的改进。

3.2面向制造与装配的设计

技术人员在实际进行设计阶段运用计算机具备的辅助作用，能够对于设计产品自身的制作流程和使用寿命均完成模拟计算，这种方式使得设计方案实施存在错误的可能性加大的降低，并且能够使用模拟的方式去完成设计方案的改进，减少计算机辅助机械产品在是进行制作过程中出现的误差，并且使得计算机辅助机械产品自身的使用效率得到提升。当前可以说是信息快速发展的时代，制造技术会伴随着信息技术的持续发展朝着更为智能化的方向转变，合理的使用计算机去完成机械的操作，不但能够让人们在一些较为烦琐的操作里快速的解放，同时还能够试想更为快速便捷的操作，通过这样的方式不但能够提升工作效率，同时还适合被使用在流水线作业。制造技术在和信息化技术相互融合之后流水线作业的机械设计寿命还需要通过实验去确定。这样的方式能够防止完成作业的时候频繁的产生机械问题。

3.3安全可监测性设计

计算机辅助机械产品里的机械结构在不能够承担外部添加的大量荷载的时候会出现机械失稳的问题，假如其使用的是脆性材料那么则会突然产生破碎，这样的一种情况对于操作人员自身的人身安全和企业财产都会带去非常大的威胁，所以在对计算机辅助机械产品安全性进行设计的时候要求使用与其相对的措施处置这一问题。使用当前的技术检测手段对于可能出现危险的位置完成全天候的检测，或使用传感器去完成电信号的有关测试，安装报警装置，在出现危险的时候快速的发出预警，通过这样的方式为操作人员提供充足的逃生时间。

结语

综上所述，计算机辅助设计技术在机械设计过程中不仅能够应用于二维图样的绘制，辅助完成三维建模，还能够实现对于机械设计的二次开发，或者将其应用到逆向工程当中，对于提高机械设计的质量效率以及智能化水平都有着积极意义。相信随着对于计算机辅助设计技术的深入研究和应用，我国机械设计水平将会得到进一步提升。

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