淺談計算機技術在機械制造及其自動化方向的發展

張曉玉 張天翼

摘要：對計算機技術在機械設計制造及自動化方面的應用現狀加以論述，對計算機技術在機械設計制造及自動化的具體應用狀況的加以分析，對計算機技術在機械設計制造及自動化方向的發展前景做出展望。

關鍵詞：計算機技術;機械設計制造;自動化

1.計算機技術在機械設計制造及自動化方向的應用現狀及優勢

隨著計算機技術在機械制造及其自動化行業的廣泛運用和不斷的發展，出現了很多優秀的成果，不斷發展和完善的計算機輔助技術，計算機仿真技術以及計算機數控機床技術等等，使得機械設計制造及自動化更生動形象為我們所知，使得我們能夠具體的對結構形狀尺寸有一定的直觀印象，還能夠對其設計過程進行更改和優化，對操作過進行了解和分析。這些技術的出現大大提高了機械生產的效率，減少了生產成本，提高了機械產業的經濟效益，減輕了設計和工作人員的沉重負擔。

2.計算機技術在機械設計制造及自動化方面的實際應用

2.1計算機輔助技術應用

計算機輔助技術包括計算機輔助設計CAD以及計算機輔助制造CAM等等，計算機輔助設計是一種利用計算機系統輔助設計師設計項目或產品以達到最優成果的技術;計算機輔助制造是指利用計算機系統對機床和其他生產設備進行管理和控制，二者結合實現了設計生產一條龍，更好的滿足機械制造及其自動化的需求和發展，并且已經廣泛運用在機械制造業之中。

計算機輔助工藝過程設計CAPP，計算機通過將被加工零件的幾何信息和加工工藝的信息輸入計算機，自動輸出零件的工藝路線及工序內容等工藝文件，能夠優化加工計劃，降低廢品率，大大提供加工的質量。計算機輔助技術降低人工制圖出現的誤差概率，能夠很好的提高機械設計中的準確性和可靠性。

通過計算機輔助技術，使得二維繪圖代替傳統的手工繪圖，還能進行三維仿真模擬，三維幾何造型設計，參數化設計，有限元分析，優化設計等等。二維繪圖減低手工繪圖的復雜性，提高繪圖的效率。有限元分析能夠通過從力學的角度分析應力應變受到載荷的影響情況，以及受到載荷的情況下，機械彎曲變形的情況來檢驗機械的結構是否合理可靠。計算機輔助技術，能夠通過設置不同的觀測點，直觀的對設備進行空間定位，使我們更全面具體的感受設計圖紙中的形狀以及結構尺寸，對于三維模型的改動能直接在各個視圖面展現出來，然后很方便快捷的對設計圖進行不斷修改和完善，使其達到最優的狀態，提高了工作效率，節省了人力資源。通過計算機輔助技術能夠進行靜態和動態的分析來模擬不同狀態下機床的工作狀態以及極限狀態，掌握這些狀態針對性的提出解決方案，就能夠有效的避免或者降低一些事故或故障的發生。

2.2計算機仿真技術應用

計算機仿真技術是通過虛擬技術對機械模型進行闡述，直觀生動的展現了機械的外觀造型，數字以及物理模型，為之后具體的設計操作提供了便捷直觀的參考，能夠提高機械設計的自動化程度。計算機仿真系統一般都要經歷建立模型，仿真實驗，數據處理，分析驗證等等的步驟，才能夠比較有效可靠。

對于機械的某一實際的系統抽象出模型，利用模型重現系統的本質過程，對于模型的描述包括系統的組成部分，靜態，動態的邏輯關系，不同輸入的條件下輸出的反應等等。它具有高效，安全，受約束的條件比較少，能夠改變時間比例尺等優點，已經成為了分析，設計，運行，評價培訓系統，特別是復雜系統的一項重要工具。

2.3計算機數控機床技術應用

自1952年美國研制出第一臺數控銑床，將數控機床和刀庫相結合，于1958年便出現數控加工中心開始，計算機技術和機械制造行業便結下了不解之緣。隨之來，將加工中心與自動上下料裝置相結合便是柔性制造單元FMC;將其與加工中心相融便出現了柔性制造系統FMS;再將其與計算機輔助設計CAD和計算機輔助制造CAM結合，又促使工業生產向計算機制造系統CIMS的方向前進。

計算機數控機床技術是通過程序控制系統來控制自動化機床生產加工。按照圖紙要求的尺寸，結構，形狀，表面粗糙度等等加工要求，通過程序編譯的方式來實現對機床的控制。并且可以通過更改程序，對軟件程序進行重新編制，就能夠實現新的程序控制，而對于其他的硬件方面調整不需要太大，滿足了人們對于生產機械復雜多變的需求，縮短了生產周期，提高了加工效率，滿足了人們對生產機械高精度、高效性、靈活性和通用性的需求。

計算機數控裝置，簡稱CNC裝置，主要用于控制機床的運動的軌跡，完成各種曲線輪廓的加工。CNC裝置的控制流程一般為零件程序的輸入，通過程序段的譯碼和預處理，通過逐點比較法以及數字積分法DDA這兩種插補原理進行插補，再通過伺服控制系統反饋位置信息，實現了數控機床的精準定位。

3.計算機技術在機械設計制造及自動化方向的發展前景

3.1智能化

在機械設計制造及自動化的將來，計算機技術將模擬人類的思維能力，邏輯思考能力，對加工過程的自主的決策能力，使得機械設計制造及自動化更加智能與完善。

3.2網絡化

經濟全球化，造就了各個行業領域的全球化。作為網絡時代的今天，大量信息通過網絡的傳遞與交流碰撞，讓人們實時了解掌握各項技術的新發展。通過網絡也能夠對機械設計制造及自動化的各項動態進行實時的監控與管理。

3.3微型化

人們從未停止過追尋微型化的腳步，不只是在航天、軍事登領域，也包括機械領域。龐大的身軀意味著高能耗，低利用率，還占用了巨大的空間。微型化是必然的趨勢。

4.結束語

計算機輔助技術，計算機仿真技術以及計算機數控機床技術將機械設計制造及自動化邁向了另一個高峰，為計算機制造系統CIMS奠定了基礎，邁向了通往計算機制造系統的道路。使得機械設計制造及自動化能夠達到更進一步高精度，高質量，高效率，使得復雜的機械設計與制造簡單化，系統化，精細化。