机械加工中计算机辅助精度设计研究

机械加工中计算机辅助精度设计研究

李常伟

新疆龙煤海纳科技机电有限公司 乌鲁木齐 830013

摘要：在我国社会经济与科学技术不断发展过程中，机械加工行业得到了日新月异的进步，在此过程中人们对于机械产品的质量、品质也来越关注，因此机械加工企业在加工过程中应着重对计算机辅助精度设计加以关注，提高机械产品制造的生产效率与整体质量，为满足用户多元化需求奠定基础。本文将对机械加工过程中的相关内容加以分析，研究计算机辅助精度设计在机械加工环节中的使用，优化机械加工环节，在不断完善机械加工工艺的同时，为我国机械加工产业发展以及机械产品质量提升提供保障。

关键词：机械加工；计算机辅助精度设计；质量；公差

前言：在机械加工过程中，计算机辅助精度设计通常能够根据用户的不同需求加以满足，其中主要包括产品性能、加工成本以及各个作业调度方面，使得开发人员能够更好的加以操作。计算机辅助精度设计在一定程度上保障了机械产品综合使用性能的提升，是符合我国相关标准要求的，为机械生产企业制造成本降低奠定了基础。因此，为实现机械加工企业的蓬勃发展，在机械加工过程中做好机算计辅助精度设计研究分析是必要的，是保证加工效率、产品质量提升的关键。

1 计算机辅助精度设计的基本概念

人们所谓的计算机辅助控制精度科技，也被叫做计算机辅助公差科技，该科技是一种高度综合性的应用型科技，利用电子计算机，对一个机械产品的整个生产环节内的工序，实施全程、全角度的工艺技术引导与控制，从而产品设计和制造出客户满意最大程度的机械产品，从而达到了生产成本最小化的目的[1]。计算机的辅助精度设计，融综合能力强、智能、自动化、经济效益较高等科技特征为一体，对机械制造行业的研究开发有着很大的意义。

公差优化设计最基础的思想是优化原则，在对产品设计的基本特点、性能、构造与产品设计条件，以及生产和安装条件、产品设计可靠性等诸多要素加以充分考察的基础上，通过运用电子计算机综合模拟产品设计、生产、安装和应用的全部流程，实现了公差的最佳优化工程设计，从而获得最佳的精度工程设计。

1.1 公差

公差是机械生产中所有零部件形状与几何参数的最大变化数量，更为具体的描述着机器生产的质量，影响着各种生产零部件的特征表面。从宏观角度来看，公差的存在实际上是机械生产的技术特性和应用要求的互相配合的结果，其值的确定对机械设计和生产的技术特性产生直接的作用。

1.2 尺寸链

尺度链又被称之为公差链，具体是指在机械组装以及零部件加工过程中由相互连接的尺度构成的闭合的长度组，而尺度链中的各个长度组被称作是尺度链环，与其相互关联的三个概念主要有:尺度链的构成环、尺度链的闭合环以及尺度链的反馈关系。

1.3 精度值的分析与设计

本阶段的重点任务是对闭合环和构成环的基本尺寸值展开计算，并在此基础上对二者的数值间的联系展开了细致的探讨，这些课题主要包括:（1）精度的计算课题:即利用已有构成环的基本尺寸和精度值，求得封闭环的基本尺寸和精度值，并对精度展开了研究和检验；（2）精度值的分布问题:即知道封闭环的大小和精度值，以求得其所组成环的大小和精度值[2]。

另外，还必须重视机械产品设计的精度值分配是精度控制的逆向过程，因为机械产品设计在分析和设计装配体的过程中，在设定好所有机械零件的尺寸值和精度值之后，在产品尺寸链中使用的检测流程就主要会分析掌握商品质量的精度值，也就是说若知道商品质量各组成环节的尺寸和精度值，就必须先对商品质量封闭环的尺寸值和准确性值加以统计[3]。而如果产品闭合环的尺寸长度和精度值与机器产品设计制造过程所需要的不完全一致时，就需要再次分摊准精度值；当密封环的尺度数据与精度值都达到了设计要求要求时，就能够分配产品的准确性数据。这样，便能够进行合理的分配参考值，以优化市场分析和产品设计，同时降低了产品设计的制作成本。

2 在计算机辅助设计基础上的尺寸精度优化设计

2.1 尺寸精度优化设计

计算机的尺寸精度能够在设计阶段就直接得到设计公差和质量检验要求，在生产环节与品质检验环节只需要对在设计阶段得出的设计公差和试验规程作出对公差条件与要求的适当调整，就可以满足设计需要。这不但能够改善生产的效率，而且也能够进一步减少产品的制作成本。

由于不同机械制造行业的产品情况和加工能力都有所不同，在实施计算机的辅助精度设计时，可在综合考虑机床工艺的加工能力的情况下，采用逆向计算各工件公差的方法，即工件公差与生产机械质量的相对比例根据机械加工能力的实际要求而决定，从而使得到的公差适应于车间机械生产的实际状态，进而消除了公差与车间生产机械质量不能适应的情况，从而提高了车间生产机械的使用效益。这样，就能够在全面、准确、合理地分析不同环节对各自前一环节的约束的基础上，使前一环节判断的准确性提升，降低错误的判断可能造成的风险，及时对设计成果加以合理的检验，动态控制地进行尺寸精度控制，可以最大限度地减少加工成本。

2.2 尺寸链的计算机辅助生成

就目前计算机制造的整个过程而言，尺寸链大部分都是由设计人员来完成，而关闭环的确定是将尺寸链准确构建和详细描述的必然前提条件，每一条关闭环只形成了一条尺寸链；然后逐一对照组成环，首先从封闭环的任何一侧入手，根据邻近零部件的规格，然后再逐一找出邻近零部件的具体规格，从而逐环找出封闭环的另一端即可，此时就形成了一组完全闭合状态的规格组；最后一步，再绘出尺寸链图，只需分别描绘不同规格，无需依照配比画出零件或部分的具体构造[4]。采用计算机技术的辅助精度设计方法辅助于生产装配体精度链，能够显著提升机械产品设计的装配精度，同时降低了由于机械装配体复杂所引起的因设计方法冗杂而造成的偏差。

在自动形成计算机辅助装配尺寸链的步骤中，首先经过设置关系矩阵，合理确定结构，同时利用了各方面的知识系统来形成图表之间的联系，进而便于查找并自动形成尺度链，对确定环的增减量加以自动化查找，为后期公差计算与综合打下了扎实的基础。

2.3 系统关键技术分析

为保证机械产品在使用过程中效果更好，更为便捷，在审查过程应进行减少制作成本，结合对系统的充分分析，其中主要集中于尺寸链中的自动生成技术，并优化生产技术，对信息加以分析整理。结合CAD与CAM技术进行机械加工设计中的公差运算与分配，结合辅助进行尺寸链的查找，以此来达到最精准的计算。

结束语：

总而言之，作为我国国民经济的重要支柱，机械加工产业在社会发展过程中变得越来越重要，而计算机辅助精度设计能够在一定程度上保障机械加工效率与质量的提升。然而，在当前阶段中，科学技术的不断进步与发展，机械加工企业应对机械加工计算机辅助精度设计进行重视，对其中公差、尺寸链、精准度等内容进行概述，做好尺寸链计算机辅助的生成工作，优化尺寸精度设计，为我国工业化蓬勃发展进步奠定良好基础。

参考文献：

[1]胡云峰.机械加工中的计算机辅助精度设计分析[J].人生十六七,2018，000(17):108.

[2]谭斌.利用三维计算机辅助设计软件进行高精度盾构衬砌管片钢模设计[J].科技风,2014，000(16):21-23.

[3]宋杨,赵一姣,孙玉春,吕培军,王勇.国产计算机辅助设计软件设计精度与计算机辅助制作设备加工精度初探[J].中华口腔医学杂志,2013,48(09):550-553.

[4]马玉峰,赵凤霞,张琳娜,郑鹏.嵌入式计算机辅助圆柱齿轮精度设计系统研究[J].机械设计与制造,2012，000(04):97-99.