機電產品計算機輔助設計平臺的構建研究

重慶三峽職業(yè)學院 曾文忠

1 引言

隨著世界經濟一體化的到來，市場競爭越來越激烈，對機電產品的設計和生產也提出了巨大的挑戰(zhàn)，快速、準確、優(yōu)化是當前機電產品設計中的基本要求。長時間以來，傳統(tǒng)的人工設計方法在機電產品設計中占據(jù)了主要的地位，設計中很大一部分時間是花費在數(shù)據(jù)的計算和工程制圖的繪制上，需要設計人員對數(shù)據(jù)和圖紙進行反復的核算和修改，直到符合要求為止。計算機輔助設計是利用計算機系統(tǒng)輔助設計人員進行產品的設計，包括繪圖、文檔制作、分析等設計過程。機電產品計算機輔助設計已經成為一門新的學科，機電產品計算機輔助設計平臺的構建避免了工作人員繁冗復雜的工作，在很短的時間內就能完成報告，計算精度也有了很大的提升，對提高設計人員的工作效率和設計質量具有至關重要的作用。

2 機電產品的發(fā)展狀況

隨著機械工程和電子工程行業(yè)的高速發(fā)展，機電產品也應運而生，成為滿足當前人們生活的必要產物，而機電產品的設計是當前科技領域的關鍵技術，也是當今世界許多國家正在極力研究的高端科學領域。信息技術時代的到來使傳統(tǒng)的設計觀念和設計方式已經不能滿足電子行業(yè)的發(fā)展要求，機電產品行業(yè)的發(fā)展也陷入了瓶頸。而機電產品計算機輔助平臺的構建為機電產品的設計提出了新的設計理念，為機電一體化的發(fā)展提供了更廣闊的發(fā)展空間。

3 機電產品計算機輔助設計平臺系統(tǒng)的組成和開發(fā)

3.1 機電產品計算機輔助設計平臺系統(tǒng)的組成

簡單的說，機電產品計算機輔助設計平臺系統(tǒng)就是為機電產品的設計提供了一個計算機軟件和計算機硬件的環(huán)境。一個完整的機電產品計算機輔助設計平臺系統(tǒng)應該包括計算、分析、圖形生成和處理、輸入、輸出信息、快速檢索以及對話的良好能力。

為了快速高效地實現(xiàn)上述功能，機電產品計算機輔助設計平臺系統(tǒng)應由三部分組成，即設計人員、硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)。其中起主導作用的是設計人員，設計人員通過對該平臺的操作和控制從而完成整個設計工程。

機電產品計算機輔助設計平臺構建的主要結構：（1）工程數(shù)據(jù)庫，主要用于信息的存儲和管理；（2）集多功能于一體的交互式圖形程序庫，用于圖形信息的加工與處理。（3）應用程序庫，主要用于各種數(shù)據(jù)的分析計算和處理核算等。

3.2 機電產品計算機輔助設計平臺系統(tǒng)的開發(fā)

各類計算機輔助設計的軟件都具有復雜的運行關系，只有將它們有機結合起來，才能使其充分發(fā)揮各自的功能，共同構成一個機電產品計算機輔助設計平臺系統(tǒng)。因此，必須運用軟件工程的方法對計算機軟件進行開發(fā)，從而保證設計過程的高效運行，降低機電產品的設計生產費用，保證機電產品高質量設計的輸出。因此，在機電產品計算機輔助設計平臺系統(tǒng)開發(fā)的同時要考慮硬件支持系統(tǒng)、軟件支持系統(tǒng)、機電產品設計要求、實用要求以及測試驗收的嚴格程度。

4 機電產品計算機輔助設計平臺構建中應用的主要技術

4.1 計算機輔助技術

計算機輔助技術又稱CAD。計算機輔助技術是指包括工程制圖、資料檢索、設計方案以及數(shù)據(jù)的計算分析等產品設計過程在內的所有技術。計算機通過對數(shù)據(jù)的處理和分析，從而實現(xiàn)對機電產品設計的智能分析、優(yōu)化設計以及方正模擬，實現(xiàn)機電產品的自動化設計。

4.2 計算機輔助制造

計算機輔助制造又稱CAM。計算機輔助制造是指應用計算機智能系統(tǒng)通過對機械設備的控制，使其自主完成對機電產品的加工、制作、組裝、檢驗、包裝以及維修等工作，從而對提高工作人員的工作效率和自動化水平、降低生產成本、縮短生產周期、提高生產質量具有極大的促進作用。

4.3 計算機輔助工藝設計

計算機輔助工藝設計又稱CAPP。計算機輔助工藝設計是指應用計算機系統(tǒng)對機電產品的設計要求進行分析和識別，從而實現(xiàn)在生產制造過程中對生產材料、生產工具以及加工順序等工藝流程的擇優(yōu)選擇。計算機輔助工藝設計的應用在很大程度上彌補了由于流水線工作人員技術水平的參差不齊，使產品質量降低和生產成本提高等的不足。

4.4 集成系統(tǒng)

集成系統(tǒng)就是將計算機輔助技術（CAD）、計算機輔助制造（CAM）、計算機輔助工藝設計（CAPP）等各種計算輔助設計技術結合起來，發(fā)揮各自的長處、避免各自的短處，全面提高機電產品的設計水平，從而整體上提高機電產品的質量。

4.5 柔性制造系統(tǒng)

計算機輔助系統(tǒng)是通過計算機的智能控制實現(xiàn)的，雖然自動化程度很高，但缺少一定的靈活性和柔性。通過柔性制造系統(tǒng)的應用，可以對機電產品在生產過程中的要求變更做出及時的響應，并通過數(shù)控機床等機電設備來及時應對機電產品在生產過程中出現(xiàn)的突發(fā)狀況。

5 機電產品計算機輔助設計平臺的發(fā)展趨勢

5.1 集成化

隨著信息科技的發(fā)展，機電產品的集成化程度會越來越高。集成化就是將機電產品計算機輔助設計平臺、機械制造工程、電子工程等各個行業(yè)有機結合起來，發(fā)揮各行業(yè)的長處和優(yōu)點，盡可能地優(yōu)化生產制造過程，對整個生產、加工、制造、裝配、包裝、檢修以及運輸過程實現(xiàn)降低機電產品的生產運輸成本、提高質量的目的。

5.2 智能化

智能化設計和生產是機電產品發(fā)展的必然趨勢，機電產品計算機輔助設計平臺通過計算機變成系統(tǒng)、人際交換系統(tǒng)以及計算機控制系統(tǒng)，使機電產品的設計過程具有人的“思想”、“判斷能力”以及“自主選擇能力”。隨著科學技術的發(fā)展與進步，機器人會逐漸代替人工操作，完全實現(xiàn)智能化設計和生產，在降低生產成本的同時提高成產質量。

5.3 數(shù)字化

機電產品計算機輔助設計平臺會隨著機電一體化的發(fā)展逐漸趨于數(shù)字化。數(shù)字化系統(tǒng)對簡化編程系統(tǒng)和操作過程，以及降低錯誤率具有非常重要的現(xiàn)實意義，計算機控制系統(tǒng)和人際交換系統(tǒng)為數(shù)字化系統(tǒng)提供了安全可靠保障。

5.4 微型化

隨著人們生活節(jié)奏的不斷提高，人們要求機電產品具有體積小、重量輕、便于攜帶的特點，也就是機電產品計算機輔助設計的微型化。微型處理器、微型探測器以及微型傳感器為計算機輔助機電產品的微型化發(fā)展提供了必要條件。

6 結論

機電產品計算機輔助設計平臺的構建對提高設計員的工作效率、保證其工作質量具有極大的推進作用。在計算機輔助機電產品的設計過程中要始終腳踏實地，充分發(fā)揮創(chuàng)新精神，提高機電產品的設計和生產質量，利用計算機技術的先進性，提出新穎的機電產品設計創(chuàng)意，滿足顧客的需要，緊跟時代的發(fā)展保證在激烈的市場競爭中不被淘汰。

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