机械设计制造及其自动化中计算机技术的应用

时间：2024-05-04

林显江，靳毅

(共享钢构有限责任公司，海南海口 570100)

0 引言

我国国民经济飞速发展，各个行业发展势头十分迅猛，计算机技术对于各个行业的发展做出了突出的贡献。对于机械设计制造及其自动化的研究工作与生产环节，计算机技术的应用也不断深入，推动了机械制造业不断朝着微型化、智能化和网络化方向发展。但由于计算机技术自身仍处于不断优化发展的进程之中，机械设计制造也要紧跟其发展潮流，搭上智能化的飞速列车。文章将从我国的计算机技术在机械设计制造的应用现状开始剖析，对计算机的具体应用进行研究与分析。

1 机械设计制造及其自动化中计算机技术的应用现状

由历史经验可以看到，科学技术的进步是推动人类社会发展的强大推动力。近年来，国家也高度重视科学技术的发展，并推动其应用到社会各大领域，取得了显著的成效。尤其是在机械设计制造及其自动化领域，随着世界进入互联网信息时代，在该领域中运用计算机技术，全面促进了机械设计制造及其自动化设计及产业的发展。

不可否认，计算机技术在机械设计制造及其自动化领域发挥了巨大的作用，使机械设计制造及其自动化取得了空前的新发展，但同时也要看到高科技计算机技术在该领域的渗透度依旧极低。由于我国在计算机技术与机械制造结合生产运用的研究方面起步较晚，研究深度不够，运用程度不足，对比世界上一些发达国家，还相差甚远。并且在现今的教学系统中，教师还是以传统的机械设计制造及其自动化的讲解为主，结合现代计算机技术的内容很少，造成机械设计制造及其自动化人才缺乏计算机技术运用技能[1]。

2 计算机技术在机械设计制造及其自动化中的作用

2.1 计算机技术提高了机械设计制造的效率

以前的机械设计制造业大都还用传统的方式，即主要依靠人力来完成工作。但在机械设计过程中，会有很多微小的器件或者十分复杂的立体形状处理是人力难以完成的，如果仍旧用人力来强行完成，不仅耗费的时间很长，而且质量难以保证。但若运用计算机技术来辅助机械设计，就可以把人力难以完成的复杂任务转换为有条理的编程，让计算机软件系统代替人力完成任务。这样可以极大地缩减相关工作人员的工作时间，提高了生产效率。

2.2 计算机技术提高了机械制造产品的质量

产品质量对于任何领域都是最为重要的指标，机械制造行业当然也不例外。对于机械制造产品来说，尺寸可以说是极其重要的，制造出来的产品因为尺寸的原因而无法组装或者无法使用，那制造出的产品都成了废品。所以在产品制造出来之前就要确保尺寸丝毫不差，显然人工是无法保证做得到的，而利用计算机技术就可以轻易完成[2]。例如可以应用计算机软件对产品进行建模，在计算机中可以看到产品的整体外观及尺寸等重要信息，并且可以随意修改。当模型建好了之后，应用3D打印技术可以将产品模型打印出来，进行拼接、组装等，进而可以发现存在的问题，修改之后再付之批量产品的生产。这样就可以保证产品设计无误，质量得到了充分的保证，同时减少了成本。

3 计算机技术在机械设计制造及其自动化中的具体应用

3.1 计算机技术的辅助功能应用

计算机技术范畴很广，所涉及的门类众多，通过应用各种专业化的计算机软件，比如二维平面设计软件CAD和三维立体设计软件UG等，可以辅助相关人员的学习和设计。机械设计制造从始至终的过程中，设计尤为重要，设计的好坏决定了产品的好坏，而产品外形结构的设计及产品功能的设计与仿真都离不开计算机技术的应用。使用计算机软件进行设计与模拟，极大地提高了机械设计制造的可视化，降低了设计生产成本，同时还显著提高了质量与效率。通过计算机技术可以提高机械设计制造的精准性。人的眼睛或肢体总是不能保证丝毫不差，但有些设计参数，如产品尺寸以及一些技术标准，对于机械生产来说是越精确越好的，所以，现在人们就可以运用计算机技术来操控，最大限度地保证产品细节的准确性。同时，计算机技术还可以帮助相关技术设计人员及时优化和改善产品，通过计算机软件控制机械产品的生成，调制方案中的差错，改正产品存在的问题与缺陷。

3.2 计算机数控机床技术的应用

机械设计制造及其自动化与计算机技术很好地结合部分在于自动化的实现，通过计算机技术控制机械实现自动化生产，极大地提高了生产效率，在机械设计中运用计算机数控机床可以说是机械制造自动化的充分体现[3]。通过编程和计算机软件的操控，控制机械生产加工，减少了人工的运用，提高了生产智能化，且对于生产中一些零碎、细小的部件加工具有极大的效果。随着计算机相关技术的不断进步，数控机床操控语言逐渐简易化，使得计算机数控机床的应用更为普遍，给机械设计制造企业带来了极大的效益。

3.3 计算机模拟仿真技术的应用

计算机模拟仿真技术自产生便得到了极大的重视，并在机械设计制造及其自动化的生产加工过程中得到了广泛的运用，提高了机械设计制造的科学性和合理性。通过计算机软件对产品进行建模，提前感知产品的形态与特点，并对其优缺点进行全面综合分析，确保产品设计的可行性与完备性，保证产品制造的有效性与可用性。除此之外，仿真技术还可以完成产品的功能实现，即不单单只设计出静态产品，而是可以让产品动起来，模拟现实存在的功能。例如，可以编程模拟现实环境，让模型进行功能实现，然后通过运行反馈的数据来判断设计功能的可行性与完备性，进而可以进行修改。同时，由于计算机几乎可以模拟现实存在的可以想象的环境，所以可以对模型进行多环境全方位全面测试，确保产品的环境适应性，防止产品应用过程的毁坏。由此可见，应用计算机模拟仿真技术可以最大程度降低资金投入，最大限度地提高经济效益。

3.4 计算机3D打印技术的应用

3D打印机在我们的日常生活中已经较为普遍，在实验室中更是应用很广。3D技术作为计算机技术中十分重要且较为新奇的分支，它的应用可以说对机械设计制造十分关键。前面所提到的技术大都是通过计算机屏幕呈现的，3D技术则能够将模型打印出来，经过拼接便能够完成最初的实体产品，它现实存在。3D技术运用到机械制造中，使设计者对产品的大小、尺寸以及其他细节部分有了直观的感受，便于设计者直接看到产品制作出来之后的问题所在，也就便于模型的改进与完善。同时也避免了设计初期产品设计失败所带来的潜在损失，提高质量，降低成本，一举两得。

4 机械设计制造及其自动化中计算机技术的发展趋势

4.1 机械设计制造微型化

就目前的机械制造行业来说，大器件的生产技术已经较为成熟，而小型甚至微型器件的生产仍存在一些问题。所以，相关科研技术人员也逐渐调整研究方向，逐步向微型化方向迈进[4]。在这个过程中，计算机技术可以说是不可或缺，促进了机械设计微型化，降低了器件应用时的能耗，提高了产品总体空间利用。

4.2 机械设计制造智能化

计算机技术本身也在迅速更新换代，迈向更加智能化的方向，而机械制造及其自动化生产搭载计算机技术这趟列车，必然也是朝着更加智能化的方向发展的。差错对于人工操作来说是必然存在的，运用智能设备进行生产将会使差错概率降至最低，且一定程度上提高了产品设计方案的保密性。智能产品将不断涌入企业生产流程，工厂里的生产器械不断智能化，计算机控制系统也在不断智能化，今后的智能化需求也必然会越来越多，而相关工作人员也将在智能化生产的研究方面不断深入，推动行业智能化发展势头。