機械設計制造及其自動化中計算機技術的運用

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

將計算機技術用于機械設計制造領域中，可以將其看成是近代工業革命發展過程中形成的重要產物之一，也是機械化制造與發展的代表。近些年，伴隨對外開放政策的實施及經濟全球化腳步加速，機械制造行業為了健康、長久發展，企業就一定要主動確立前瞻性思維，在機械設計制造及其自動化內合理使用計算機技術，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的地位[1、2]。但計算機技術在我國機械設計制造及其自動化領域中的應用還處于初期階段，尚未形成完善的應用體系，這在很大程度上影響我國機械設計制造行業在國際市場上的持有的話語權與地位，故而在后續發展階段要持續進行改進與發展，使機械產品制造實現全面自動化有更強大的技術支撐。

2 機械設計及其自動化的含義

伴隨經濟社會持續進步與發展過程，很多工業設備原件以及機電產品陸續被用于工業及其他領域中，其實這些工業設備原件便是機械設計及其自動化，其是設備及相應產品從設計、制造運轉至生產的一個統稱。將計算機技術用于機械設計及其自動化范疇中，主要是為了應對既往生產實踐中暴露出的一些復雜技術問題，以進一步提升產品的智能化水平。實現機械設計及其自動化，對我國社會經濟發展過程能起到很大的推動作用，其也占據著較高的社會地位。當下，機械設計及其自動化對其他技術領域的創新發展過程也發揮著重要的支撐作用，為諸多領域、行業實現發展進步的重要基礎[3]。另外，實現機械及其自動化并合理應用，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生產階段的重、難點項目。對于計算機行業而言，機械設計過程精密化程度的提升，對計算機行業發展也起到一定引領作用。

3 計算機技術

在科學技術日新月異的背景下，計算機技術在發展中取得的成績是顯而易見的，虛擬、可視化及仿真技術逐漸被用于械設計制造過程中，引領本行業現代化、智能化發展進程。計算機技術用于設計制造領域中的主要作用是將相對抽象化的機械數據實現具象化，等同于對外呈現出較具體的數據，而后進行科學、有效的深層次運算，通過分析、處理數據實現提升機械設計制造水平及實現自動化的一種技術類型。計算機技術優勢主要表現在如下幾方面：

首先，采用計算機進行輔助設計，減少傳統人工設計階段形成的誤差，將誤差控制在一個很小的范疇中，使設計出的產品更加準確、可靠。其次，能提升工作效率和質量，機械設計制造階段合理應用計算機技術，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，提升工作效率和質量，加速產品設計、制造流程的進度，幫助企業壓縮了時間成本。最后，能夠提升機械相關信息的流動性，強化操作體驗[4]。例如，可以使用計算機虛擬技術模擬機械設計及其自動化活動的情景，并將創新創意理念融合其中，最后以虛擬實驗為基礎去檢測驗證其合理性、準確性，能進一步提升機械設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內的媒體形態去建設機械模型，借此方式更清晰、全面的呈現出產品的構造特征及數學物理模型，固然會提升工作效率。

4 計算機技術在機械設計制造及其自動化中的實踐應用

4.1 計算機仿真技術

可視化技術和虛擬技術的融合、拓展實質上就是我們所說的計算機仿真技術，其是以數學模型為基礎，對機械產品進行仿真設計，并科學測評機械設計制造及其自動化水平，進而使產品生產制造的科學性、合理性得到更大保障。既往在生產制造機械產品階段，設計環節通常會投入較大資金，成本偏高，并且修整設計內容也是極為繁多的，而通過使用計算機仿真技術，能協助相關人員設計出產品實體的造型，建設三維立體造型，協助設計是觀察與分析設計出的實體造型，及時做出調整與優化，減少誤差，提升產品設計的精準性，并呈現出三維造型分析結果，為優化機械設計工作質效提供更可靠的保障[5]。

4.2 大數據技術

大數據技術原理是利用計算機等現代化技術采集、組織、處理和量化的一種計算機技術。在機械設計制造自動化階段，大量的機械設備運行階段形成的數據信息會被匯總至特定系統內，這些數據不僅能較客觀的呈現出設備的生產運作狀態，也能協助技術人員及時了解設備運行階段可能存在的故障問題。機械設計制造企業，可以利用大數據技術深入分析流水線上各環節的數據信息，全面掌握企業生產現狀，通過數據分析明確當下產品設計、加工與生產相關問題的成因，并結合分析結果對某機械設備甚至是整個流水線進行檢查維修，進而使產品設計制造活動持久、穩定推進有更大保障。

4.3 計算機輔助技術

機械設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，增加其復雜性。伴隨時代的發展進步，科學技術日新月異，我國高新技術產業發展中創造很大，信息化、計算機等有關技術應用范疇有很大拓展，對行業辦公效率提升發揮很大輔助作用。故而，計算機技術在機械設計制造及其自動化領域中的應用情況也受到很大重視。合理應用計算機輔助技術，能有效應對傳統機械設計制造領域中暴露出的很多問題，有助于提升機械設計制造水平與效率。利用計算機輔助技術，能協助相關人員在制造零部件等機械設備時，能更深入的分析其工作原理，協助有關人員在扎實了解零部件運作機理的基礎上，科學合理的簡化零件制造流程，不僅有利于提升機械設計制造工效，也有助于提升機械產品設計制造的準確度，使整個制造效率和質量到到更大保障。

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

4.4 數控技術

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

4.5 3D技術

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

5 發展趨勢

5.1 智能化

將高新技術用于機械設計制造領域中是行業未來幾年中發展的必然趨勢，高新技術不僅對本行業可持續發展過程起到引領、促進作用，還能強化機械設計制造企業的綜合實力，進而逐漸躋身到國際市場中的前列。當下，我國科學技術發展態勢迅猛，機械設計制造行業實現智能化不單純是一種概念，利用計算機模擬人工智能技術，能進一步提升產品設計制造的信息化水平[9]。這就要求計算機技術要不斷拓展自身的應用范圍、應用過程的規范性與整體性，并加大對高端設備的普及應用力度，使機械設計制造行業有更充分的準備好迎接智能化時代帶來的各種挑戰。智能化的實現也是我國機械制造行業做粗的重大變革之一，對整個行業健康、持久發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，我國機械設計制造行業的發展格局日益表現出開放性特征。所謂的“開放性”，就是在生產制造產品階段，其制造技術不單純受制于計算機單一技術，主動將更多成熟、先進技術引進其中，使機械產品的設計及制造方面獲得更深刻的造詣。特別是對于數控領域而言，其能把仿真技術功能充分的發揮出來，借此方式進一步提升信息處理水平，使相關技術應用過程中表現出更顯著的自動化特征。

5.3 網絡化

我國互聯網技術的成熟度有很大提升，提高了信息傳播速度。企業可以嘗試使用互聯網技術，和世界上其他國家共同專研產品設計制造創新方法，在合作學習過程中提升自我，使我國機械設計制造業在運營發展階段創造更大效益。

6 結束語

計算機在社會各行各業中均有較為深入的發展和應用，其自身的成熟度也有很大提升，人類社會的發展進步離不開計算機技術的支撐。將其融合至機械設計制造及其自動化領域中，不僅是現代機械設計制造企業發展的主觀需求，也是新時代發展的必然趨勢。當下我國在這一方面的應用基礎相對薄弱，未來還需科技人員加強探索與完善，分析機械產品設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用計算機技術，將技術優勢充分發揮出來，為我國社會經濟健康發展做出更大貢獻。