計算機技術(shù)在機械設(shè)計制造及其自動化中的應(yīng)用

張吉濤

摘 ?要：在我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)中，機械設(shè)計制造及其自動化起著非常重要的作用。隨著科技的發(fā)展，各個行業(yè)之間的競爭越來越激烈。為了在迅速發(fā)展的社會競爭中占據(jù)更好的位置，機械設(shè)計制造及其自動化行業(yè)必須積極利用計算機技術(shù)的優(yōu)勢，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。本文就計算機技術(shù)在機械設(shè)計制造及其自動化中的應(yīng)用 展開探討。

關(guān)鍵詞：機械制造及其自動化;計算機技術(shù);應(yīng)用

引言

計算機技術(shù)滲透到各行各業(yè)，為機械設(shè)計制造及其自動化帶來技術(shù)性的變革，體現(xiàn)出不可比擬的優(yōu)勢，要充分明晰機械設(shè)計制造及其自動化的內(nèi)涵，引入計算機輔助技術(shù)、計算機數(shù)控技術(shù)、3D技術(shù)和仿真技術(shù)，突顯計算機技術(shù)在機械設(shè)計制造及其自動化中的應(yīng)用優(yōu)勢，實現(xiàn)機械設(shè)計制造及其自動化與計算機技術(shù)的深度融合。

1計算機技術(shù)在機械設(shè)計制造及其自動化中應(yīng)用優(yōu)勢分析

計算機技術(shù)的發(fā)展為所有行業(yè)帶來技術(shù)變革，是業(yè)務(wù)創(chuàng)新和升級的重要技術(shù)支持。機械設(shè)計和制造以及自動開發(fā)無疑是結(jié)合計算機技術(shù)形成的新生產(chǎn)模式，從4個方面可以看出它的優(yōu)勢。計算機輔助工程、計算機語音控制技術(shù)、計算機仿真技術(shù)和計算機3D技術(shù)。其可以改善整個制造業(yè)，提高機械產(chǎn)品的質(zhì)量，在機械制造企業(yè)的現(xiàn)代化發(fā)展中起著重要作用。特別是在信息時代，迫切地需要開發(fā)和發(fā)展計算機技術(shù)。例如在機械制造中使用計算機ERP管理系統(tǒng)，可以優(yōu)化企業(yè)的運行和管理，有效地控制業(yè)務(wù)成本，與現(xiàn)有管理方法相比可以更及時的處理信息和業(yè)務(wù)，計算機存儲技術(shù)使機械制造商能夠安全地存儲產(chǎn)品信息、產(chǎn)品項目等，并提了高業(yè)務(wù)信息管理的效率。

2機械設(shè)計制造及其自動化中計算機技術(shù)的應(yīng)用

2.1計算機繪圖技術(shù)

在機械設(shè)計制造及自動化的過程中，從產(chǎn)品設(shè)計階段就需要進(jìn)行非常繁瑣的計算、繪圖工作，比如機械設(shè)計中常用中徑為73.05144284，小徑71.75240474，如果采用傳統(tǒng)的手工繪制來達(dá)到相應(yīng)的精度比較困難，利用CAD、CAM等計算機繪圖軟件，可以更加精準(zhǔn)的繪制圖紙，并且大幅度的減少計算與繪圖方面的工作量，傳統(tǒng)手工繪制圖紙根本無法與其相提并論。在繪圖過程中，直接將機械的尺寸等各類數(shù)據(jù)，用輸入的方式可以直接進(jìn)行精準(zhǔn)的繪制，同時在繪制復(fù)雜的圖紙時還可以運用相關(guān)的軟件指令，節(jié)約繪圖的時間，例如：在CAD軟件繪圖過程中，如果需要繪制復(fù)雜的軸對稱圖形，那么繪制人員僅需要在CAD軟件中繪制出一半，然后執(zhí)行鏡像命令即可。

2.2計算機輔助技術(shù)

在機械設(shè)計及其自動化的制造過程中利用計算機輔助技術(shù)可以在一定程度上提高機械生產(chǎn)的加工效率。并且在機械生產(chǎn)中合理的利用計算機輔助技術(shù)，還可以在短時間內(nèi)找出機械產(chǎn)品中的缺陷和漏洞，并且根據(jù)修改計算機數(shù)據(jù)還可以補足這個漏洞，提高產(chǎn)品質(zhì)量。另外通過計算機輔助技術(shù)還可以對機械產(chǎn)品的圖紙進(jìn)行全面的分析和了解，這樣就可以提高機械產(chǎn)品制造過程中的精確性。

2.3計算機3D技術(shù)

3D技術(shù)呈現(xiàn)出極高的完整性和美觀性特點，能夠應(yīng)用于機械設(shè)計制造及其自動化領(lǐng)域，根據(jù)機械設(shè)計制造產(chǎn)品的尺寸、結(jié)構(gòu)等特征，進(jìn)行三維立體化的模擬和仿真，全方位地分析機械設(shè)計制造產(chǎn)品的顏色、荷載能力、物理信息，實現(xiàn)對機械設(shè)計制造產(chǎn)品的仿真檢測和驗證，較好地提升機械設(shè)計制造產(chǎn)品的效率和質(zhì)量，節(jié)約產(chǎn)品檢測成本。機械設(shè)計制造及其自動化中的3D數(shù)據(jù)采集技術(shù)，可以利用激光測距原理記錄被測物體表面密集點的三維坐標(biāo)、反射率、紋理信息，生成被測物體的線、面、體等圖件數(shù)據(jù)。其掃描系統(tǒng)包括有動作捕捉儀、便攜式激光掃描頭、數(shù)據(jù)處理器、移動工作站，能夠?qū)Ρ粶y物體的各個部分進(jìn)行激光掃描，并對掃描數(shù)據(jù)進(jìn)行降噪、精簡等后期處理，再將三維數(shù)據(jù)導(dǎo)入到3D打印機中進(jìn)行打印輸出。以礦山排水用葉輪3D打印為例，就充分體現(xiàn)出3D技術(shù)在機械零部件逆向工程中的應(yīng)用特性和功能，主要應(yīng)用要點包括有：①三維掃描。預(yù)先清理機械零部件表面的污漬，采用在零部件表面貼控制標(biāo)靶的方式進(jìn)行三維掃描，捕捉定位零件的空間位置，通過三維掃描獲悉礦山排水用葉輪的故障部位和程度，針對性地擬定最佳掃描方案。在三維掃描的過程中，手持便攜式激光掃描頭在動作捕捉儀的視野之內(nèi)采集數(shù)據(jù)，并將其輸送到工作站，實現(xiàn)三維可亮化圖形成像和數(shù)據(jù)處理，最后導(dǎo)出生產(chǎn)所需點云格式。②數(shù)據(jù)處理及建模。在進(jìn)行零件三維掃描之后，要對獲取數(shù)據(jù)進(jìn)行后期處理，對數(shù)據(jù)進(jìn)行降噪、精簡之后，由相關(guān)軟件完成曲面重構(gòu)，甄別三維掃描中的數(shù)據(jù)誤差，并進(jìn)行零件破損部位的數(shù)據(jù)修復(fù)，直接導(dǎo)入3D打印機中進(jìn)行打印。③排水用葉輪3D打印。利用3D打印技術(shù)和反模鑄造技術(shù)，打印金屬零件毛坯，再對其進(jìn)行精加工。

2.4仿真技術(shù)

經(jīng)過一段時間的發(fā)展，可視化和虛擬技術(shù)已經(jīng)逐步成熟，計算機仿真技術(shù)應(yīng)運而生。將成熟的計算機仿真系統(tǒng)應(yīng)用到機械設(shè)計制造行業(yè)中，可以突破煩瑣的機械設(shè)計制造過程，使之變得簡單、高效、合理。隨著AR、VR等虛擬技術(shù)的快速發(fā)展，根據(jù)實際需要在計算機系統(tǒng)中建立涉及制造的機械設(shè)備的數(shù)字模型并開展仿真試驗，是當(dāng)代機械設(shè)計制造行業(yè)的重要環(huán)節(jié)。

2.5數(shù)控機床

數(shù)控機床就是數(shù)字控制機床的簡稱，顧名思義就是一種安裝了程序控制系統(tǒng)的自動化機床。數(shù)控機床的加工精度可達(dá)0.05～0.1mm，可以滿足機械產(chǎn)品的精度需要，并且能夠有效的解決精密、復(fù)雜、多品種的小批量零件的加工問題，是現(xiàn)代機床控制技術(shù)發(fā)展的趨勢。在機械設(shè)計制造及自動化的過程中，通過數(shù)控機床可以對機械的制造進(jìn)行編程處理，并根據(jù)產(chǎn)品的情況選擇不同的編程方式。如果產(chǎn)品的設(shè)計制造比較復(fù)雜，就可以采取自動化編程的方式，反之就可以采用手工編程的方式。在編程的過程中，計算機平臺發(fā)揮著重要的作用，其應(yīng)用主要包含兩方式，即數(shù)控編程和數(shù)控軟件。通過計算機平臺，可以靈活的轉(zhuǎn)換數(shù)控編程與計算機語言，從而促進(jìn)了數(shù)控機床的發(fā)展。

結(jié)語

總的來說，將各種先進(jìn)的計算機技術(shù)用于機械設(shè)計、制造和自動化不僅可以幫助設(shè)計人員更直觀地進(jìn)行設(shè)計，還可以使相關(guān)的設(shè)計師查出隱藏的錯誤，及時進(jìn)行更改，減少了設(shè)計時間，顯著提高了執(zhí)行效率。從長遠(yuǎn)來看，企業(yè)需要專注于計算機技術(shù)的研發(fā)。通過深入的研發(fā)，使得計算機技術(shù)與機械設(shè)計及制造很好地融合在一起，進(jìn)而推動其又好又快的發(fā)展。

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