機械設(shè)計制造及其自動化中計算機技術(shù)的運用

胡宇鵬

（許昌煙草機械有限責任公司 河南省許昌市 461000）

1 引言

將計算機技術(shù)用于機械設(shè)計制造領(lǐng)域中，可以將其看成是近代工業(yè)革命發(fā)展過程中形成的重要產(chǎn)物之一，也是機械化制造與發(fā)展的代表。近些年，伴隨對外開放政策的實施及經(jīng)濟全球化腳步加速，機械制造行業(yè)為了健康、長久發(fā)展，企業(yè)就一定要主動確立前瞻性思維，在機械設(shè)計制造及其自動化內(nèi)合理使用計算機技術(shù)，全面提升機械制造的自動化、信息化與智能化水平，借此方式鞏固和提升自身在市場內(nèi)的地位[1、2]。但計算機技術(shù)在我國機械設(shè)計制造及其自動化領(lǐng)域中的應(yīng)用還處于初期階段，尚未形成完善的應(yīng)用體系，這在很大程度上影響我國機械設(shè)計制造行業(yè)在國際市場上的持有的話語權(quán)與地位，故而在后續(xù)發(fā)展階段要持續(xù)進行改進與發(fā)展，使機械產(chǎn)品制造實現(xiàn)全面自動化有更強大的技術(shù)支撐。

2 機械設(shè)計及其自動化的含義

伴隨經(jīng)濟社會持續(xù)進步與發(fā)展過程，很多工業(yè)設(shè)備原件以及機電產(chǎn)品陸續(xù)被用于工業(yè)及其他領(lǐng)域中，其實這些工業(yè)設(shè)備原件便是機械設(shè)計及其自動化，其是設(shè)備及相應(yīng)產(chǎn)品從設(shè)計、制造運轉(zhuǎn)至生產(chǎn)的一個統(tǒng)稱。將計算機技術(shù)用于機械設(shè)計及其自動化范疇中，主要是為了應(yīng)對既往生產(chǎn)實踐中暴露出的一些復(fù)雜技術(shù)問題，以進一步提升產(chǎn)品的智能化水平。實現(xiàn)機械設(shè)計及其自動化，對我國社會經(jīng)濟發(fā)展過程能起到很大的推動作用，其也占據(jù)著較高的社會地位。當下，機械設(shè)計及其自動化對其他技術(shù)領(lǐng)域的創(chuàng)新發(fā)展過程也發(fā)揮著重要的支撐作用，為諸多領(lǐng)域、行業(yè)實現(xiàn)發(fā)展進步的重要基礎(chǔ)[3]。另外，實現(xiàn)機械及其自動化并合理應(yīng)用，能明顯降低人工勞動強度，提升工作效率，游刃有余的落實傳統(tǒng)生產(chǎn)階段的重、難點項目。對于計算機行業(yè)而言，機械設(shè)計過程精密化程度的提升，對計算機行業(yè)發(fā)展也起到一定引領(lǐng)作用。

3 計算機技術(shù)

在科學技術(shù)日新月異的背景下，計算機技術(shù)在發(fā)展中取得的成績是顯而易見的，虛擬、可視化及仿真技術(shù)逐漸被用于械設(shè)計制造過程中，引領(lǐng)本行業(yè)現(xiàn)代化、智能化發(fā)展進程。計算機技術(shù)用于設(shè)計制造領(lǐng)域中的主要作用是將相對抽象化的機械數(shù)據(jù)實現(xiàn)具象化，等同于對外呈現(xiàn)出較具體的數(shù)據(jù)，而后進行科學、有效的深層次運算，通過分析、處理數(shù)據(jù)實現(xiàn)提升機械設(shè)計制造水平及實現(xiàn)自動化的一種技術(shù)類型。計算機技術(shù)優(yōu)勢主要表現(xiàn)在如下幾方面：

首先，采用計算機進行輔助設(shè)計，減少傳統(tǒng)人工設(shè)計階段形成的誤差，將誤差控制在一個很小的范疇中，使設(shè)計出的產(chǎn)品更加準確、可靠。其次，能提升工作效率和質(zhì)量，機械設(shè)計制造階段合理應(yīng)用計算機技術(shù)，能明顯短縮工作時間長度，利用機械代替很多手工操作流程，提升工作效率和質(zhì)量，加速產(chǎn)品設(shè)計、制造流程的進度，幫助企業(yè)壓縮了時間成本。最后，能夠提升機械相關(guān)信息的流動性，強化操作體驗[4]。例如，可以使用計算機虛擬技術(shù)模擬機械設(shè)計及其自動化活動的情景，并將創(chuàng)新創(chuàng)意理念融合其中，最后以虛擬實驗為基礎(chǔ)去檢測驗證其合理性、準確性，能進一步提升機械設(shè)計制造及其自動化過程的科學性。再如，利用計算機仿真技術(shù)內(nèi)的媒體形態(tài)去建設(shè)機械模型，借此方式更清晰、全面的呈現(xiàn)出產(chǎn)品的構(gòu)造特征及數(shù)學物理模型，固然會提升工作效率。

4 計算機技術(shù)在機械設(shè)計制造及其自動化中的實踐應(yīng)用

4.1 計算機仿真技術(shù)

可視化技術(shù)和虛擬技術(shù)的融合、拓展實質(zhì)上就是我們所說的計算機仿真技術(shù)，其是以數(shù)學模型為基礎(chǔ)，對機械產(chǎn)品進行仿真設(shè)計，并科學測評機械設(shè)計制造及其自動化水平，進而使產(chǎn)品生產(chǎn)制造的科學性、合理性得到更大保障。既往在生產(chǎn)制造機械產(chǎn)品階段，設(shè)計環(huán)節(jié)通常會投入較大資金，成本偏高，并且修整設(shè)計內(nèi)容也是極為繁多的，而通過使用計算機仿真技術(shù)，能協(xié)助相關(guān)人員設(shè)計出產(chǎn)品實體的造型，建設(shè)三維立體造型，協(xié)助設(shè)計是觀察與分析設(shè)計出的實體造型，及時做出調(diào)整與優(yōu)化，減少誤差，提升產(chǎn)品設(shè)計的精準性，并呈現(xiàn)出三維造型分析結(jié)果，為優(yōu)化機械設(shè)計工作質(zhì)效提供更可靠的保障[5]。

4.2 大數(shù)據(jù)技術(shù)

大數(shù)據(jù)技術(shù)原理是利用計算機等現(xiàn)代化技術(shù)采集、組織、處理和量化的一種計算機技術(shù)。在機械設(shè)計制造自動化階段，大量的機械設(shè)備運行階段形成的數(shù)據(jù)信息會被匯總至特定系統(tǒng)內(nèi)，這些數(shù)據(jù)不僅能較客觀的呈現(xiàn)出設(shè)備的生產(chǎn)運作狀態(tài)，也能協(xié)助技術(shù)人員及時了解設(shè)備運行階段可能存在的故障問題。機械設(shè)計制造企業(yè)，可以利用大數(shù)據(jù)技術(shù)深入分析流水線上各環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)信息，全面掌握企業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)狀，通過數(shù)據(jù)分析明確當下產(chǎn)品設(shè)計、加工與生產(chǎn)相關(guān)問題的成因，并結(jié)合分析結(jié)果對某機械設(shè)備甚至是整個流水線進行檢查維修，進而使產(chǎn)品設(shè)計制造活動持久、穩(wěn)定推進有更大保障。

4.3 計算機輔助技術(shù)

機械設(shè)計制造及其自動化均有較強的綜合性，會顯著提高以上過程運作的難度，增加其復(fù)雜性。伴隨時代的發(fā)展進步，科學技術(shù)日新月異，我國高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展中創(chuàng)造很大，信息化、計算機等有關(guān)技術(shù)應(yīng)用范疇有很大拓展，對行業(yè)辦公效率提升發(fā)揮很大輔助作用。故而，計算機技術(shù)在機械設(shè)計制造及其自動化領(lǐng)域中的應(yīng)用情況也受到很大重視。合理應(yīng)用計算機輔助技術(shù)，能有效應(yīng)對傳統(tǒng)機械設(shè)計制造領(lǐng)域中暴露出的很多問題，有助于提升機械設(shè)計制造水平與效率。利用計算機輔助技術(shù)，能協(xié)助相關(guān)人員在制造零部件等機械設(shè)備時，能更深入的分析其工作原理，協(xié)助有關(guān)人員在扎實了解零部件運作機理的基礎(chǔ)上，科學合理的簡化零件制造流程，不僅有利于提升機械設(shè)計制造工效，也有助于提升機械產(chǎn)品設(shè)計制造的準確度，使整個制造效率和質(zhì)量到到更大保障。

很多機械零部件設(shè)計過程中會涉及到大量的計算工作內(nèi)容，傳統(tǒng)人工計算階段不僅會增加工作人員壓力與作業(yè)強度，也很難保證計算結(jié)果的精確度。鑒于以上情況，設(shè)計人員可以利用人機對話方法進行設(shè)計處理，及時修整相關(guān)設(shè)計參數(shù)，有助于整體提升機械產(chǎn)品的應(yīng)用性能。機械模具設(shè)計是機械設(shè)計過程中的常見工序之一，為了更整體額了解模具有關(guān)信息，可以利用計算機輔助技術(shù)進行，還能協(xié)助企業(yè)更全面的掌握當下本行業(yè)發(fā)展的大趨向[6]。另外，機械產(chǎn)品設(shè)計時會使用到很多較特殊的符號，其對設(shè)計工作也提出較高要求。通過使用計算機輔助技術(shù)，能夠協(xié)助設(shè)計人員集中處理各種特殊符號，而后進行相關(guān)設(shè)計各種，能明顯短縮設(shè)計工作時間長度，為設(shè)計人員開展工作創(chuàng)造便利性。另外，也可以將計算機輔助技術(shù)用于三維立體造型工作領(lǐng)域中，順利的建設(shè)出三維實體模型，能夠為分析工作的云從提供更多、更可靠的信息支持，對優(yōu)化產(chǎn)品設(shè)計質(zhì)量具有很大促進作用。

4.4 數(shù)控技術(shù)

近些年，數(shù)控加工技術(shù)在機械制造領(lǐng)域中的應(yīng)用情況得到公眾的較高重視，該項計算機技術(shù)應(yīng)用階段表現(xiàn)出諸多優(yōu)勢，比如提升機械產(chǎn)品的加工精確度、提升生產(chǎn)效率及便于開展生產(chǎn)過程管理工作，降低勞動強度及實現(xiàn)自動化機械加工等。數(shù)控機床是數(shù)控技術(shù)在機械制造領(lǐng)域中的主要應(yīng)用形式，其給予可編程序的過程實現(xiàn)自動制作較高，有效的提升構(gòu)造繁雜、精密度要求高、多變零件的制造效果[7]。

4.5 3D技術(shù)

將3D 技術(shù)用于機械設(shè)計制造及自動化領(lǐng)域中，不僅有益于提升產(chǎn)品生產(chǎn)過程的完整性，還有益于美化機械產(chǎn)品的外觀[8]。在具體應(yīng)用階段，工作人員可以利用3D 技術(shù)建設(shè)模型，這樣能更直觀的觀察到產(chǎn)品設(shè)計內(nèi)存在的不足之處，有針對性進行調(diào)整、優(yōu)化，借此方式提升機械產(chǎn)品的設(shè)計制造水平。在生產(chǎn)出機械產(chǎn)品以后，也可以利用3D 技術(shù)整體分析產(chǎn)品的載荷能力、特性及外部形狀等，使產(chǎn)品的實用性得到更大保障。

5 發(fā)展趨勢

5.1 智能化

將高新技術(shù)用于機械設(shè)計制造領(lǐng)域中是行業(yè)未來幾年中發(fā)展的必然趨勢，高新技術(shù)不僅對本行業(yè)可持續(xù)發(fā)展過程起到引領(lǐng)、促進作用，還能強化機械設(shè)計制造企業(yè)的綜合實力，進而逐漸躋身到國際市場中的前列。當下，我國科學技術(shù)發(fā)展態(tài)勢迅猛，機械設(shè)計制造行業(yè)實現(xiàn)智能化不單純是一種概念，利用計算機模擬人工智能技術(shù)，能進一步提升產(chǎn)品設(shè)計制造的信息化水平[9]。這就要求計算機技術(shù)要不斷拓展自身的應(yīng)用范圍、應(yīng)用過程的規(guī)范性與整體性，并加大對高端設(shè)備的普及應(yīng)用力度，使機械設(shè)計制造行業(yè)有更充分的準備好迎接智能化時代帶來的各種挑戰(zhàn)。智能化的實現(xiàn)也是我國機械制造行業(yè)做粗的重大變革之一，對整個行業(yè)健康、持久發(fā)展能起到很大的促進作用。

5.2 開放化

當今時代是多元化時代，我國機械設(shè)計制造行業(yè)的發(fā)展格局日益表現(xiàn)出開放性特征。所謂的“開放性”，就是在生產(chǎn)制造產(chǎn)品階段，其制造技術(shù)不單純受制于計算機單一技術(shù)，主動將更多成熟、先進技術(shù)引進其中，使機械產(chǎn)品的設(shè)計及制造方面獲得更深刻的造詣。特別是對于數(shù)控領(lǐng)域而言，其能把仿真技術(shù)功能充分的發(fā)揮出來，借此方式進一步提升信息處理水平，使相關(guān)技術(shù)應(yīng)用過程中表現(xiàn)出更顯著的自動化特征。

5.3 網(wǎng)絡(luò)化

我國互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的成熟度有很大提升，提高了信息傳播速度。企業(yè)可以嘗試使用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，和世界上其他國家共同專研產(chǎn)品設(shè)計制造創(chuàng)新方法，在合作學習過程中提升自我，使我國機械設(shè)計制造業(yè)在運營發(fā)展階段創(chuàng)造更大效益。

6 結(jié)束語

計算機在社會各行各業(yè)中均有較為深入的發(fā)展和應(yīng)用，其自身的成熟度也有很大提升，人類社會的發(fā)展進步離不開計算機技術(shù)的支撐。將其融合至機械設(shè)計制造及其自動化領(lǐng)域中，不僅是現(xiàn)代機械設(shè)計制造企業(yè)發(fā)展的主觀需求，也是新時代發(fā)展的必然趨勢。當下我國在這一方面的應(yīng)用基礎(chǔ)相對薄弱，未來還需科技人員加強探索與完善，分析機械產(chǎn)品設(shè)計制造中存在的不足，編制科學合理的處理方案，這樣方能更有效的應(yīng)用計算機技術(shù)，將技術(shù)優(yōu)勢充分發(fā)揮出來，為我國社會經(jīng)濟健康發(fā)展做出更大貢獻。