淺談計算機技術在機械設計制造及自動化中的應用

張帆

摘要：隨著技術的發展，現代化機械制造已經在計算機自動化應用領域得到了很大的拓展。計算機技術在機械制設計制造中的應用運用網絡通信等先進技術促動機械制造領域向著自動化、智能化方向發展邁進。機械設計制造自動化應用已經成為新時代的發展趨勢，在制造業中發揮著重要的作用。本文對機械設計制造和自動化計算機的應用進行分析，期望能夠在未來看到機械設計制造自動化智能化水平登上更高的發展層次。

關鍵詞：機械設計;制造自動化;計算機

0? 引言

當前科學技術與機械制造與自動化技術相互融合，將多種學科中的復合型技術加以整合，形成綜合性的機械設計制造自動化學科。作為機械制造的核心內容，自動化在人們的生產生活中發揮出巨大的作用，機械設計制造水平不斷提升帶來了不斷擴大的生產力的利用價值，使得工業企業經濟效益和社會效益得到了雙贏。

1? 機械設計制造自動化應用現狀

機械自動化是工業領域中的一個常見詞，企業通過自動化來提高生產率，減少生產成本。上世紀90年代，我國企業開始引用自動化技術，但是在生產水平方面與國外存在著一定的差距。隨著技術的進步，我國的制造業在數量和質量上取得了很大進步，但是自主產品較少、核心技術較為缺乏，一些關鍵零件依然要從國外進口，因此在制造方業方面，我國是開始從機械制造半自動化向自動化慢慢實現轉型的受到技術水平的限制，工作效率的提升速度在前期較為緩慢，但是隨著技術的發展，工業的生產流程逐漸的提升，采用計算機進行管理企業逐漸完成了轉型，創新性人才的不斷涌現使得機械自動化的便利性發揮了優勢，生產條件逐步得到改善[1]。

我國機械設計制造技術不斷進步，相對于發達國家不斷縮短技術差距。但不容否認的是我國在機械設計制造自動化方面起步較晚，很多技術曾經處于不成熟的狀態，隨著更多的精力和資金的投入，技術人員經過努力在機械設計制造自動化領域獲得了長足的發展，歷經數10年的不懈努力，我國已經實現了機械設計制造技術的自主知識產權的技術進步。當前在領應用領域上，機械設計制造自動化獲得了很好的水平，但是問題也是客觀存在的，例如自動化技術水平依然需要提升，再例如在人才方面我國還缺乏機械設計制造和自動化專業人才，技術力量的更迭存在斷層情況。一些創新能力強的人才在機械設計制造領域還沒有充分發揮出其才能。例如在柔性自動化生產技術上，如以物料儲運系統和數字加工技術設備協調為主的柔性自動化生產線的設計上還應對動態調整加以研究。

如今通過機械設計制造水平提升后的自動化設備在工業農業制造業都已經發揮出巨大作用，避免了很多不安全因素影響、控制住了成本。設備的調整和維修更加方便，在安全性能上工作人員能夠及時發現故障，并進行解決。

計算機在控制系統發揮出核心作用，生產數據的監管由計算機完成多層次計算機監管任務，多層計算機運行將運行狀況監管數據進行傳遞，生產行為進行逐層調整，機械設計制造自動化系統通過工業機器人的形式予以了人為操作的替代，實現了技術儲運系統的完全的自動化操作。

2? 機械設計制造化計算機技術的應用

如今在進行機械設計制造自動化中計算機技術的應用可以做到設計階段自動修正圖紙得到更精確的計算;制造階段提高了機械設計制造的生產質量和效率。在設計人員的努力下計算機系統能夠掌握機械設備的幾何設計情況，減少工程師的工作量和工作任務，在應用中發揮出機械設計制造的巨大優勢，降低了機械設計零件的復雜程度，提升了機械設計制造產品生產的效率。例如傳統的機械設計圖紙可以通過計算機進行修正和改進。

①通過智能化技術的改進之后，借助于計算機技術實現了零部件電子化。一旦機械設備中某一個零件結構或者位置需要調整，計算機技術則可以迅速的完成這項工作，提高機械設計制造工作的整體效率，計算結果更加精確，而且可以將計算結果等信息資源加以海量保存，為機械設計制造提供參考依據，有效避免人為設計和計算中出現的誤差。例如在數控編程中的應用，計算機編程可以分為自動和手動兩種形式，人工完成各個階段的編程處理之后，在計算機技術的幫助下，實現數控技術的更新，使得計算機語言得到數控轉化。在數控系統發展過程中，計算機在機械設備的生產中能夠保證二者之間的一致性，滿足數控編程的要求，自動編程可以針對一些比較復雜的零件進行人工結合，利用邊控語言實現對程序的處理和編寫。

②在數控加工中的應用，CAD、CAM軟件的應用，使得加工速度不斷提升，設計水平不斷提高，實現了對機械和零件質量以及體積方面的計算。模具CAD、CAM軟件集成應用，對復雜模具進行設計，呈現零件和機械的模型，繪制出計算機中的相關的模擬裝配，并通過其他技術和工藝的結合，將整個加工過程進行模擬完善，例如運用制造路徑程序完成加工制造和數控機床的運行。

③在仿真技術應用中計算機可視技術和計算機虛擬技術的結合，可以實現模擬環節的應用。例如一個零件通過三維繪圖軟件建成之后，可以進行澆注系統、冷卻系統、排序系統的合理性運行，利用計算機仿真軟件模擬運行程序，在參數設計頁面將速度、界面參數以及澆注溫度加以模擬，并進入網格劃分頁面，將產品特征適應性等加以展示，建立出仿真模擬產品，能夠對仿真模擬產品進行結構設計的合理性的論證，并指出缺陷指標值，為操作人員提供觀察和分析的界面，及時發現產品設計中存在的問題，并經過生產參數的規范和調整，保證產品制造的功能性和準確性。

④在計算機技術的輔助功能下，利用二維制圖軟件制作CAD圖，已經成為過去傳統的技術，結合具體的計算機軟件同步進行三維設計是當前的趨勢，在頁面設計上進行功能表達，為機械設計提供便利，提高了制圖效率，使得設計結構更加清晰，這些軟件能夠幫助設計人員進行分析和優化，通過二維、三維之間的轉換，提高技術人員對產品的整體把控。對機械設計制造來說，產品的尺寸和技術要求是重要的，設計參數在數據不變的情況下，不會影響其他結構的完整性，而且可以快速地標明產品的尺寸，通過文字輸入的方式在頁面內進行標明，并通過系統內部的標來說明不同部件和結構的名稱，讓審圖者一目了然。

3? 機械設計制造自動化相關關鍵技術

①前述柔性自動化生產技術的應用，例如在物料儲運系統中進行數字加工技術的應用，可以協調各個加工生產對象，使得控制系統在計算機的幫助下，完成生產數據的監管，動態調整生產計劃，不同計算機對不同生產層級進行監管，按照計算機運行的指令進行監管、數據的傳遞，生產行為進行逐層調整，并逐步發布。計算機在儲運系統中的應用，以工業機器人的形式完成對信息系統操控的功能[2]。以并聯機器人為例，并聯機器人其結構是一個并列方式的閉環結構，擁有機構的最大自由度，兩個獨立的運動鏈條連接末端執行器組成并聯機構。并聯機器人可以廣泛應用于汽車噴涂、飛行器制造等，其擁有固定基座和獨立運作的運動鏈，能夠進行自由度的提升。并聯機構機器人在運行過程中負載能力較小，運動負荷小，機構即便是較為復雜，但應用依然十分靈活。上世紀70年代國外學者已經進行了機器人手臂的研發，當前并聯機器人在世界上屬于運行速度最快的機器人，可以通過高級算法進行控制，擁有靈活的機械臂，再大的工作范圍內也可以保持平穩的工作狀態，實現高速工作。通過裝配、加工、包裝和其他制造領域的應用，并聯機器人的運行減少了工作時間周期，可以從運送、零部件夾取到產品的裝配、自動化存儲等完成全過程制造。機器人其結構緊湊，承載能力較強，不需要很大的工作空間，幾乎是零誤差，運動的空間，無論是重量輕重都可以接近設計要求，完美的完成產品制造。例如在飛行模擬器的運動模擬器上，作為飛行員必備的訓練工具，工業機器人在智能化運行過程中發揮出自動化技術的優勢。

②計算機綜合制造系統屬于集成制造系統。當前集成制造系統能夠構建標準的數據模型，以全局的角度提升生產效率。信息分享平臺是指揮中心利用多個單項輔助技術進行結合，與現代材料相運用電子信息的輔助作用下，新型的自動化理論和管理理論被加以實現，機械生產控制由計算機和傳感器等設備完成，集成機械制造流程的根本反應，在工程中強調的是生產需求方面對產品生命周期的考慮，盡量節約生產成本，將縮短制造周期，使得研發與設計維護等相結合，實現經濟效益的最大化。

③機械制造自動化檢測技術。在計算機和傳感器的應用中實現了產品效率的提升，通過微型計算機進行檢測，保證信息技術的準確性和可靠性而為機械制造質量基礎提供保障。

4? 機械制造設計自動化發展趨勢

近年來，隨著機械設計、制造化的發展，自動檢測技術、計算機綜合制造系統以及各項技術優勢已經在各個領域得到了體現，人們認識到了機械設計制造、自動化的發展作用，同時也為其發展創造了條件。

①大部分機械設計制造已經離開了設計制造的初級階段，將生產管理加以結合，伴隨工業生產的進步，將機械設計制造生產融合在一起實現高度集成化運行。

②機械設計制造與自動化是未來的一個發展目標，智能化是機械設計制造的發展趨勢，智能化將進一步的節約人力，運用機器人形式來保證安全生產，提高生產效率，降低生產失誤率。同時利用智能化的技術，在工業生產發展中還可以實現節能和環境保護，達到工業生產與良好環境的和諧共存。在機械設計制造方面生產運轉將以節能材料為主要材料，最大程度的減少污染物排放，將可能利用能源加以重復利用。

③多元化的機械設計制造與自動化技術融合在一起，使得現在高新技術得到廣泛應用，利用更多、更高的科技技術來發展工業，以滿足社會發展需求。

5? 結束語

機械設計制造領域已經在轉型之路上，不斷的大幅度邁進自動化技術，在戰略目標的實現上發揮出巨大作用。生產成本不斷被降低，自動化技術不斷的應用，生產效率得到提升，使得企業在激烈的市場競爭中能夠立于不敗之地。隨著工業產業落后現狀的改善，我國的工業產業的自動化發展與建設將伴隨著國民經濟的快速增長同步前進。

參考文獻：

[1]李堅.試析機械設計制造自動化的優勢與特點[J].數碼設計（下），2019（12）：257-258.

[2]王琛越，楊潞瑤.機械設計制造及其自動化中計算機技術的應用分析[J].數碼設計（下），2019（12）：27.

[3]王琦源.機械設計制造及其自動化中計算機技術的應用分析[J].內燃機與配件，2019（19）：218.