計(jì)算機(jī)技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化中的有效性

劉雪梅

摘要：隨著現(xiàn)代社會(huì)機(jī)械制造業(yè)的快速發(fā)展，自動(dòng)化成為機(jī)械設(shè)計(jì)制造的主要方向。機(jī)械設(shè)計(jì)制造自動(dòng)化的基礎(chǔ)是現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)，工作人員借助計(jì)算機(jī)技術(shù)搭建自動(dòng)化控制系統(tǒng)，設(shè)置自動(dòng)化設(shè)計(jì)與制造控制程序，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化目標(biāo)。為了更好地發(fā)揮計(jì)算機(jī)技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)制造自動(dòng)化中的有效性，本文簡(jiǎn)要分析了計(jì)算機(jī)技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化中應(yīng)用價(jià)值，對(duì)計(jì)算機(jī)技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化中的應(yīng)用路徑進(jìn)行深入探究。

關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)技術(shù);機(jī)械設(shè)計(jì)制造;自動(dòng)化

機(jī)械設(shè)計(jì)制造自動(dòng)化是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的主要發(fā)展方向，更是現(xiàn)代工業(yè)制造的基礎(chǔ)。在機(jī)械設(shè)計(jì)制造自動(dòng)化中，包含了先進(jìn)設(shè)計(jì)與制作理念、先進(jìn)技術(shù)與高品質(zhì)設(shè)備，將機(jī)械的設(shè)計(jì)與制作環(huán)節(jié)融入工業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展中，極大程度上提高了工業(yè)機(jī)械生產(chǎn)效率、生產(chǎn)品質(zhì)，制造出外觀精美、品質(zhì)過硬的機(jī)械設(shè)備產(chǎn)品，充分滿足各領(lǐng)域、行業(yè)需求。在實(shí)際過程中，工作人員根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)與制造需求，靈活運(yùn)用多種計(jì)算機(jī)技術(shù)，將人工與智能相融合，構(gòu)建數(shù)據(jù)機(jī)制與系統(tǒng)構(gòu)架，形成機(jī)械設(shè)備的自動(dòng)設(shè)計(jì)、繪圖與仿真模型構(gòu)建;且制造中對(duì)制造流程與設(shè)備進(jìn)行精準(zhǔn)控制、聯(lián)動(dòng)處理。

一、計(jì)算機(jī)技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化中的應(yīng)用價(jià)值

隨著現(xiàn)代社會(huì)科學(xué)技術(shù)快速發(fā)展，能夠運(yùn)用于機(jī)械設(shè)計(jì)制造、機(jī)械自動(dòng)化中的先進(jìn)技術(shù)愈發(fā)豐富，充分滿足多種機(jī)械設(shè)計(jì)、制造需求，具有較強(qiáng)應(yīng)用價(jià)值。

第一，有助于縮短機(jī)械設(shè)計(jì)周期。在傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)與制作中，依賴于傳統(tǒng)生產(chǎn)模式，需要消耗較長(zhǎng)的設(shè)計(jì)周期，通過大量的繪圖、交流與方案優(yōu)化，最終形成最優(yōu)設(shè)計(jì)方案。這主要是由于機(jī)械設(shè)備中有較多復(fù)雜零構(gòu)件、復(fù)雜結(jié)構(gòu)，需進(jìn)行較多步驟的設(shè)計(jì)與調(diào)整，所耗費(fèi)的時(shí)間較長(zhǎng)，設(shè)計(jì)難度較大。在引入計(jì)算機(jī)技術(shù)之后，工作人員可以利用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的幾何繪圖、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)規(guī)律評(píng)估等工具，分析不同結(jié)構(gòu)參數(shù)之間的關(guān)系，繪制比較輔助的幾何結(jié)構(gòu)與圖形，從而有效降低復(fù)雜結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)難度，縮短機(jī)械設(shè)計(jì)時(shí)間。若利用三維軟件進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)，則能夠進(jìn)一步提高設(shè)計(jì)效率，還可以在設(shè)計(jì)完成之后隨著情況的變化不斷優(yōu)化，提升設(shè)計(jì)效率與設(shè)計(jì)質(zhì)量[1]。

第二，有助于簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)變更。在機(jī)械設(shè)計(jì)與制作環(huán)節(jié)，由于外部因素影響，經(jīng)常出現(xiàn)設(shè)計(jì)變更情況。傳統(tǒng)生產(chǎn)模式之下，工作人員需要從原本圖紙上進(jìn)行調(diào)整，進(jìn)行復(fù)雜的修改，修改難度較大，容易產(chǎn)生誤差，還會(huì)在制造環(huán)節(jié)產(chǎn)生較多的損耗。在應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)構(gòu)建自動(dòng)化系統(tǒng)之后，工作人員可以靈活利用計(jì)算機(jī)軟件功能，將原本的圖紙進(jìn)行調(diào)整與修改，還可以一比一的比對(duì)調(diào)整之前的圖紙與之后的圖紙，直觀分析二者差異，保證修改精度;也可以將設(shè)計(jì)好的零件放置于現(xiàn)實(shí)環(huán)境中進(jìn)行裝配實(shí)驗(yàn)，檢驗(yàn)組裝需求，及時(shí)發(fā)現(xiàn)零部件設(shè)計(jì)問題，展開針對(duì)性修改。

第三，有助于觀察機(jī)械制造過程。以往的機(jī)械設(shè)計(jì)制造過程中，若采用不同的裝配方式，會(huì)產(chǎn)生較大的效果差異。工作人員借助計(jì)算機(jī)技術(shù)為核心的自動(dòng)化系統(tǒng)，設(shè)置規(guī)范裝配程序，既能夠?qū)崿F(xiàn)機(jī)械產(chǎn)品的自動(dòng)化裝配，也可以直觀觀察裝配過程，及時(shí)發(fā)現(xiàn)裝配過程中的隱患問題，通過發(fā)出指令調(diào)整自動(dòng)化控制機(jī)制，轉(zhuǎn)變裝配流程，從而提高機(jī)械產(chǎn)品裝配控制有效性。

第四，有助于提高機(jī)械設(shè)計(jì)制作效率。在計(jì)算機(jī)技術(shù)支持之下，自動(dòng)化系統(tǒng)功能愈發(fā)豐富，工作人員可以通過智能操控實(shí)現(xiàn)指令轉(zhuǎn)換，控制機(jī)械設(shè)計(jì)與制造工序，提高生產(chǎn)制造效率。在計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用之后，自動(dòng)化系統(tǒng)可以根據(jù)數(shù)據(jù)傳輸與分析情況，將指令優(yōu)化任務(wù)落實(shí)到整個(gè)設(shè)計(jì)與制造過程中，有效降低資源配置率，提高制造操作過程的控制精度，進(jìn)一步提升產(chǎn)品質(zhì)量[2]。

二、計(jì)算機(jī)技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化中的有效應(yīng)用

（一）運(yùn)用繪圖與仿真技術(shù)，提升自動(dòng)化設(shè)計(jì)水平

計(jì)算機(jī)繪圖技術(shù)、仿真技術(shù)是計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)技術(shù)形式，能夠有效提升機(jī)械設(shè)計(jì)制造的自動(dòng)化水平，充分滿足多種自動(dòng)化操控需求。在機(jī)械設(shè)計(jì)制造過程中，若需要對(duì)某機(jī)械設(shè)備的零部件進(jìn)行加工，若采用傳統(tǒng)手工設(shè)計(jì)，則難度較大、耗時(shí)較長(zhǎng)、成本較高。因此，工作人員借助計(jì)算機(jī)技術(shù)，采用計(jì)算機(jī)中的CAM技術(shù)、CAD技術(shù)進(jìn)行高精度零件圖紙繪制，在完成整體零件圖紙繪制之后，還可以將圖紙拆分形成不同結(jié)構(gòu)部分的分項(xiàng)圖紙，也可以在實(shí)際過程中根據(jù)需求隨意調(diào)整大小比例。之后，還可以借助軟件功能，對(duì)某些重復(fù)部分進(jìn)行一鍵繪制;針對(duì)一些極其復(fù)雜的圖形，則可以輸入代指令碼，借助軟件自動(dòng)繪制功能，完成自動(dòng)繪圖。還可以利用鏡像功能，繪制對(duì)稱圖形結(jié)構(gòu)，通過這樣的技術(shù)及其功能，可以大大縮短了機(jī)械設(shè)計(jì)周期，實(shí)現(xiàn)機(jī)械設(shè)計(jì)自動(dòng)化目的。

仿真技術(shù)的應(yīng)用，工作人員可以引入虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與設(shè)備，構(gòu)建機(jī)械設(shè)計(jì)制造仿真系統(tǒng)。在機(jī)械設(shè)計(jì)制造開始之前，工作人員利用數(shù)據(jù)構(gòu)建數(shù)學(xué)模型，形成直觀、真實(shí)、立體袋零部件模型;之后利用計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)行模型分析，進(jìn)一步優(yōu)化模型中的零部件部分，提升結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，完成機(jī)械設(shè)計(jì)制造目的。

（二）更新機(jī)床自動(dòng)編程技術(shù)，提高機(jī)械設(shè)計(jì)制造機(jī)械化水平

在機(jī)械設(shè)計(jì)制造中應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)，建議要不斷更新機(jī)床自動(dòng)編程技術(shù)，運(yùn)用先進(jìn)技術(shù)實(shí)現(xiàn)豐富機(jī)械設(shè)計(jì)制造目標(biāo)，提高機(jī)械制造整體水平。在實(shí)際過程中，為了發(fā)揮計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用價(jià)值，豐富自動(dòng)化系統(tǒng)功能，工作人員可以引入計(jì)算機(jī)數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)，根據(jù)不同類型的機(jī)械產(chǎn)品加工要求，設(shè)置相應(yīng)的程序，通過編程設(shè)定機(jī)械制造零部件加工路徑，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)械零部件的自動(dòng)化加工，節(jié)約人力資源，提高制造效率。在實(shí)際過程中，工作人員在數(shù)控軟件中輸入代碼，系統(tǒng)則會(huì)根據(jù)代碼所代表的指令任務(wù)記性自動(dòng)化操作。此外，工作人員還可以在系統(tǒng)中引入3D技術(shù)，借助3D技術(shù)開展機(jī)械零部件產(chǎn)品的性能分析，及時(shí)發(fā)現(xiàn)其中不符合要求的數(shù)據(jù)，輔助工作人員調(diào)整數(shù)據(jù)，確保機(jī)械產(chǎn)品加工成品符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求。還可以利用3D技術(shù)進(jìn)行機(jī)械零部件質(zhì)量檢測(cè)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)質(zhì)量問題，調(diào)整零部件加工工序，優(yōu)化自動(dòng)化制造工序，從而提高檢測(cè)效率，促進(jìn)機(jī)械設(shè)計(jì)制造的自動(dòng)化發(fā)展[3]。

（三）依托計(jì)算機(jī)構(gòu)建系統(tǒng)架構(gòu)，確定監(jiān)控目標(biāo)關(guān)聯(lián)

要想充分發(fā)揮計(jì)算機(jī)技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化中的有效性，工作人員要依托計(jì)算機(jī)技術(shù)構(gòu)建完善的自動(dòng)化系統(tǒng)架構(gòu)，設(shè)置明確清晰的監(jiān)控目標(biāo)，明確監(jiān)控目標(biāo)之間的關(guān)聯(lián)，實(shí)現(xiàn)機(jī)械設(shè)計(jì)制造的自動(dòng)化控制。在機(jī)械設(shè)計(jì)制造的自動(dòng)化控制中，存在較多控制目標(biāo)，若控制目標(biāo)之間關(guān)聯(lián)緊密，工作人員就可以在實(shí)際生產(chǎn)過程中調(diào)取系統(tǒng)最近數(shù)據(jù)，不需要重新發(fā)送需求指令，就可以借助數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)控目標(biāo)的關(guān)聯(lián)控制。這樣一來，能夠有效提高機(jī)械設(shè)計(jì)制造自動(dòng)化運(yùn)行速率，提高工作速度，獲取更多的經(jīng)濟(jì)效益。比如：在機(jī)械削切的自動(dòng)化加工中，就可以構(gòu)建出多監(jiān)控目標(biāo)的關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)（如圖一）。這一結(jié)構(gòu)中，工作人員可以利用底層監(jiān)測(cè)所得數(shù)據(jù)信息，通過數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)監(jiān)控機(jī)制，全方位監(jiān)控機(jī)械自動(dòng)化制造過程，進(jìn)一步提升監(jiān)控效率，提高機(jī)械設(shè)計(jì)制造自動(dòng)化有效性。

（四）構(gòu)建自動(dòng)化控制結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)監(jiān)控與管理

要想充分發(fā)揮計(jì)算機(jī)技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化中的有效性，就需要進(jìn)一步搭建合理的自動(dòng)化控制結(jié)構(gòu)，實(shí)時(shí)監(jiān)控機(jī)械設(shè)計(jì)制造自動(dòng)化運(yùn)行過程，及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常問題，及時(shí)調(diào)整，以此體現(xiàn)自動(dòng)化應(yīng)用價(jià)值。在實(shí)際過程中，工作人員利用大數(shù)據(jù)技術(shù)、人工智能技術(shù)、計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)技術(shù)，構(gòu)建自動(dòng)化控制系統(tǒng)，分別設(shè)置系統(tǒng)的物理層、支撐層、業(yè)務(wù)層、功能層與目標(biāo)層。設(shè)置目標(biāo)層的目的是監(jiān)控機(jī)械設(shè)計(jì)制造自動(dòng)化運(yùn)行目標(biāo)，獲取數(shù)據(jù)資料，這是整個(gè)系統(tǒng)的核心所在，能夠?yàn)槠渌麑犹峁┠繕?biāo)需求。功能層的設(shè)置則是為了獲取關(guān)于監(jiān)控目標(biāo)的數(shù)據(jù)信息，以可視化形式呈現(xiàn)機(jī)械設(shè)計(jì)制造自動(dòng)化運(yùn)行過程，為工作人員的調(diào)整提供依據(jù)。業(yè)務(wù)層就是通過數(shù)據(jù)接口協(xié)議、控制協(xié)議，對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)制造過程進(jìn)行運(yùn)行控制，保證整個(gè)過程運(yùn)行的精準(zhǔn)性與有效性。通過借助計(jì)算機(jī)技術(shù)搭建自動(dòng)化控制結(jié)構(gòu)，能夠有效降低機(jī)械設(shè)計(jì)制造的不合格率，其中某企業(yè)齒輪的機(jī)械自動(dòng)化控制系統(tǒng)運(yùn)行之后，產(chǎn)品不合格率降幅達(dá)到了92%，其生產(chǎn)效益與經(jīng)濟(jì)效益顯著。

結(jié)語(yǔ)：

綜上所述，機(jī)械設(shè)計(jì)制造自動(dòng)化的應(yīng)用與發(fā)展大大提升了現(xiàn)代工業(yè)的整體水平，呈現(xiàn)出智能化、現(xiàn)代化發(fā)展趨向。在機(jī)械設(shè)計(jì)制造自動(dòng)化中，計(jì)算機(jī)技術(shù)是基礎(chǔ)技術(shù)，更是核心技術(shù)，需要根據(jù)設(shè)計(jì)與制作需要，搭配合適的計(jì)算機(jī)技術(shù)，構(gòu)建計(jì)算機(jī)自動(dòng)化系統(tǒng)，設(shè)置自動(dòng)化控制程序，才能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)化目標(biāo)。因此，在今后的機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化中，建議要不斷加強(qiáng)對(duì)先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用，加強(qiáng)計(jì)算機(jī)技術(shù)管理，以此打造出專業(yè)與技術(shù)相結(jié)合的工業(yè)自動(dòng)化體系，持續(xù)提升我國(guó)的工業(yè)生產(chǎn)制作水平，為我國(guó)工業(yè)的發(fā)展提供源源不斷的動(dòng)力支持。

參考文獻(xiàn)：

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