机械设计制造及其自动化中的计算机技术运用研究

王颖娴

（西安职业技术学院，陕西西安，710032）

1 机械设计制造及其自动化的内涵

机械设计制造及其自动化是一门涵盖面比较广泛的学科，包括工业机械、机电设备设计、制造，同时也包含了机械设备的运行与管理等。该学科主要以机械制造为基础，全面融合计算机技术、信息技术、自动化技术、控制技术等。有效的解决机械制造行业中面临的难题，推进机械设计制造领域的自动化与智能化发展，目前，已经越来越多的智能化设备被运用到实际生产中。近几年来，随着我国经济体制的调整，第三产业在我国经济结构中所占比例较大，虽然不能占领机械设计制造的地位，但是机械设计制造及其自动化的行业改革是不可避免的，在改革过程中信息技术、计算机技术的应用极为关键。

2 计算机技术在机械设计制造及自动化中的应用现状

近几年来，我国的科学技术水平得到不断提高，对科学技术的改革与创新给予高度重视，在机械设计制造及自动化领域中，我国与发达国家还寻在一定的差距，通过对计算机技术的引进进一步促进了我国社会向互联网信息时代的发展，计算机技术的应用能够缩短我国机械设计制造及自动化与发达国家之间的距离。在我国机械设计及其自动化领域已经获得大量的成果，但是高薪科技方面还存在一定的劣势，发达国家已经逐渐将数控技术、纳米技术等与机械设计制造领域相结合，而我国确起步较晚，在研究深度上还有所欠缺，相关的计算机技术应用不够明显。在教育方面，我国机械设计制造专业还停留在自动化与机械设计领域，还未囊括计算机技术，使得懂得计算机专业技术的人才在机械设计方面存在弱势，正是由于缺乏综合型人才的支撑，我国的机械设计及自动化的计算机技术一直以来没有实现创新与改革，智能跟随发达国家的步伐，缺乏主动性。

3 计算机技术在机械设计制造及自动化中的应用

3.1 计算机辅助技术

机械设计制造及其自动化领域的发展过程是非常复杂的，计算机技术自身所具备的优势决定了在机械设计制造领域中的重要地位，计算机技术与机械设计制造之间的融合是自动化领域发展的必然结果。计算机辅助设计功能在机械设计行业中的应用与作用是不可小觑的，在机械设计制造及其自动化领域中会涉及到一些比较复杂的机械图绘制，通过CAD、CAM等计算机绘图软件会有效的降低人工绘图的复杂性，进一步提高绘图效率，另外，计算机辅助技术能够对机械的结构、尺寸、形状以及工作原理等进行详细制定与描述，帮助设计者更加容易找到设计中所存在的问题，最后，计算机辅助技术能够对图纸进行修改、再次编辑等操作，忽略手工操作的一些不必要环节，有效提高机械设计效率。而且通过计算机相应软件的支持下，能够对机械产品零部件的设计进行测试，对工作性能、受力情况等进行检测，一旦发现问题，便于及时修改，使产品设计更加完美。

3.2 三维建模技术在机械设计制造建模中的应用

在机械设计制造中，工程师要对机械产品进行建模处理，这一环节是机械设计制造的关键工作，对机械设计产品制造的质量与性能起到决定性作用，目前，三维建模技术已经普遍运用在表面模型、实体模型、线型模型中，通过计算机三维建模来构建球体、圆柱体、立方体等，另外可以运用计算机辅助技术根据设计需求对建模体系进行分解或组装，使得所生产的产品更加精确。

3.3 计算机可视技术的应用

在机械设计制造及其自动化领域中，计算机可视技术占据重要技术。计算机可视技术主要是通过技术手段将抽象的机械信息转换为更加直观的数据信息，便于设计人员对数据进行计算与分析，进而掌握机械产品设计的具体性能，对设计动态进行实时掌握，及时对产品进行优化与改造，实现产品的动态控制。可视技术的应用优势体现在：首先，通过计算机可是技术与机械设计制造的完美融合，能够进一步起到辅助设计的作用，避免人工设计中产生的误差，对机械产品的精确性与可靠性进行保障。其次，计算机可视技术在设计以及制造过程中速度非常可观，高于人力设计及制造，所以在一定程度上提高了工作效率，解决产品制造时间，加速了自动化进程。

3.4 计算机仿真技术的应用

计算机仿真技术是可是技术与虚拟技术进步的产物，在机械设计制造中也得到了广泛应用，例如，当一个机械零件完成建模以后，需要对相浇筑系统、排溢系统、冷却系统等方面进行和理性考虑，这是就会运用到计算机仿真技术，通过仿真软件进行模拟，在模拟之前，需要对浇筑温度以及界面的参数进行设置，然后建立仿真模拟产品，通过缺陷指标来对各种结构进行合理性分析，通过对模拟面的观察，来查找产品设计中存在的问题。通过计算机仿真技术的运用，可以使研究对象的多种数据进行全面具体的呈现，确保研究对象性能的安全可靠性，同时也使改进过程更加便捷，对机械产品的质量加以保障。

4 计算机技术在机械设计制造及自动化设计中的实例分析

4.1 驴头设计

对于薄壁焊接部件来讲，如果运用传统的生产制造方法，首先需要对板材进行下料，然后进行组对焊接，这种方法很容易变形而且会造成材料资源的浪费。在驴头图样的设计过程中，运用计算机3D技术来对三维模型进行构建，优化后的驴头三维模型如图1所示。

将驴头模型导入到Solid Works中，通过3D打印模块进行设置，对模拟图样进行打印，或者将文件保存为二进制STL文件，转到3D打印机，然后进入打印程序。从实际的应用效果来看，运用计算机技术能够有效的避免焊接残余应力问题，减少焊接的作业量，能够实现快速的设计与制造。

图1 优化后的驴头三维模型

4.2 减速器部件设计

对于减速器的设计，传统工艺首选需要开展铸造作业，由于加工量较大并且供货周期较长，所以需要花费大量的人力物力。计算机3D打印技术的应用，能够实现一步铸造成型，省去机加工序与划线工序，提高产品生产的精准度，生产出强度达标的齿轮，有效提高产品成品率。

5 计算机技术在机械设计制造及其自动化中应用的发展趋势

5.1 经济化发展

在机械设计制造及自动化设计中运用计算机技术，不仅仅是为了提升机械制造的质量与效率，更多的是为了节约设计与投产过程中的成本。在我国机械设计制造及自动化领域中，生产效率与产品质量存在非常重要的意义，但是如果是建立在付出大量成本的基础上，那么质量与效率也就不显得那么突出，所以，未来计算机技术在机械设计制造及自动化领域的应用一定会向经济化的方向发展，以降低设计成本与生产成本为主要趋势，只有这样，我国机械设计制造企业才能实现长期可持续发展的蓝图。

5.2 智能化发展

随着社会的进步与发展，智能化理念已经成为计算机技术研究中比较热门的话题，未来计算机技术在机械设计制造及自动化领域中的应用，智能化也会成为主要发展方向，智能化的机械设计制造会使该领域提升一个层次，虽然当前我国在机械设计制造领域还处于起步阶段，但是随着对自动化技术与计算机技术的重视，在机械设计制造教育中融入计算机学科、人工智能学科等，机械设计制造及自动化中计算机技术应用的智能化发展会得到很大突破。

5.3 微型化发展

针对机械设计制造及自动化发展的角度来讲，将会不断的向微型化的方向发展，所设计的产品要保证体积更小、能源消耗更低、运动更加灵活，通过计算机技术来推动该行业的快速发展，机械设计制造及自动化领域中计算机技术的应用要做好高效、便捷的把控，为机械生产制造提供有效的技术支持。

6 结束语

计算机技术与机械制造行业的融合，能够实现加工项目的自动化生产，使生产工艺变得更加精细，促使机械生产具有更高的安全性。另外，机械设计制造的自动化生产能够有效的节约人力物力，有效提升劳动生产率，使企业获得更多利润。随着计算机技术的发展，会对机械设计制造领域带来更大的技术支持，在后续的计算机技术应用中，需要不断强化技术研究、完善技术标准，与时俱进，促进我国机械设计制造及其自动化领域快速发展。