機械設計制造及其自動化設計原則與應用

劉叢叢

摘要：機械設計制造及其自動化應用中，技術和產品的結合，使機械設計制造及其自動化擁有了不同的功能，指定了機械設計制造及其自動化未來的發展趨勢，是我國社會主義現代化建設未來發展所需。

關鍵詞：機械設計制造;自動化;設計原則;應用

引言：

工程設計是一個迭代過程，基本上需要一致的管理和產品依賴性的傳播。基于約束的設計為滿足這一關鍵需求提供了一個統一的框架，但是由于三維空間中問題的復雜性，存在已知問題。本文介紹了圖論和數值求解技術的研究成果，旨在解決用戶理解和解的多樣性等問題。所提出的解決方案，擴展變分設計技術（VGX）利用一種創新的拖放式用戶交互范式來提高理解性能和可用性。研究表明，VGX技術為支持柔性化、集成化的產品設計、裝配和分析提供了通用的數學基礎。

1.機械設計制造及其自動化設計原則

設計是一個不可重復的過程，包括需求定義、概念設計、詳細設計和設計驗證/分析。這個設計過程的基礎是需要對與產品相關的約束、關系、關聯、依賴關系和領域知識進行一致的管理和宣傳。基于約束的設計為滿足這些需求提供了一個統一的框架、而，由于問題的特點，在三維空間中進行約束管理和求解是一項非常具有挑戰性的任務。公認的問題包括非線性、大問題規模、用戶理解的復雜性、解決方案的多樣性、條件性.經過十多年的研究，我們利用圖論和數值求解技術發展了可拓變分設計技術（VGX），試圖解決上述問題。為了提高用戶的理解，一種創新的方法提出了使用拖放用戶交互模式。在這個虛擬環境中，用戶可以通過直接拖動所需的實體來設置約束，修改尺寸，改變風水大小和位置，改變尺寸標注方案。這種用戶交互模式的直觀和簡單大大提高了基于3D約束的設計系統的可用性。VGX技術克服了歷史處理中的時間障礙。這一突破使三維柔性約束/尺寸化成為模型創建的獨立支撐。此外，基于VGX的設計的完全數學表示實現了真正的集成設計自動化.數學分析，例如機制/公差驗證，可以在不需要重建單獨的模型的情況下完成。該技術已在某商用機電設計自動化（MDA）系統中實現，初步結果表明該技術具有廣闊的應用前景。[1]

2. 機械設計制造及其自動化設計應用

2.1mda系統

基于實體的mda系統獲得了快速的應用，這是由于在快速原型制作、干涉檢查、機制動畫和與分析程序的更好接口方面的新功能帶來了顯著的生產率提高。MDA行業還得益于計算技術和數學/幾何算法的持續進步。所有系統現在都可以模擬復雜的零件和裝配，具有復雜的操作，如翻邊，剝落，清掃/放樣，和牽伸角。在這個過程中，我們實現了自動化的孤島。當前的MDA系統能夠很好地建模部件和組件，但不能設計它們。這些系統只在詳細的設計階段，一個非常晚的階段，完整的設計過程中發揮作用。在設計工程師能夠使用他們的MDA系統之前，他們已經制定了明確的設計規范;解決了必要的問題;評估了解決方案的原則;優化了設計布局并確定了零件的尺寸和形狀。然后，設計工程師必須將組件和組件輸入到MDA系統中，以創建設計產品的電子版本。[2]

2.2零件設計

目前主流的MDA系統都是基于順序歷史處理的。如圖所示，零件被建造。2、按順序加減特征。這些特性的配方通過大小/定位參數捕捉設計意圖，當參數被修改時，通過重放歷史配方來更新部件。特征間的依賴性是單向性的，即總是由下面的特征驅動。逆轉依賴是一項困難的任務，可能需要對該部件進行完整的重新建模?；跉v史的系統的固有缺點是它依賴于建模序列。人們充分認識到，建模的目的可能更多地是出于縱容和方便，而不是隱含的用戶意圖。功能之間的順序依賴，可能會導致設計不靈活和用戶混淆。例如，在構造一個部件的過程中，設計人員發現早期創建的功能的大小或形狀必須由新特性驅動。這通常會給用戶和系統帶來巨大的挑戰，而且，用歷史回放更新幾何圖形，可能會導致不可避免的性能瓶頸。

2.3裝配設計

與部件設計類似，大多數mda系統提供了一種分層結構來捕獲和管理程序集。在特定的全局定位/定位中，將零件/子裝配直接定位。在部件和子組件之間沒有相對關聯。對于一個復雜的模型，工程人員需要很長的時間才能很好地計算出每個部件的位置和方向。此外，任何形狀或尺寸的設計修改都可能影響到相鄰部件的位置有效性。[3]依次地使用幾何約束將組件依次放置，例如與預先存在的部件/子組件相關的匹配和對齊。FachComponent的放置約束必須完全限制六個自由度，并遵循一定的預設定約束序列。這種方法的缺點是：（A）不能像滑塊曲柄系統那樣簡單地組裝耦合系統;（B）在構建程序集之后不能輕松地更改約束模式。在機械自動化中，將信息和能力輸入運轉的機電設備，然后輸出不用的能量或者是產品，以有效的完成加工或者是生產出所需的物品，可以達到能量的充分轉化。在動力加工中，這些信息和能力是來自水輪機和電動機等原動機，以促進機械加工的有效完成。[4]

結束語：

我國現代化建設中，高科技信息技術在工業生產中的普遍運用，提升機械自動化系的可靠性、安全性和高效性。機械設計制造及其自動化在工業生產中的應用，降低企業經營成本，提高生產力。

參考文獻

[1]吳安邦，周小龍.論機械設計制造及其自動化設計原則與應用[J].建筑工程技術與設計，2020，（30）：731. DOI：10.12159/j.issn.2095-6630.2020.30.0707.

[2]趙有強，劉曉斌，王源， 等.機械設計制造及其自動化的節能設計思想探討[J].建材發展導向（下），2020，18（9）：371.

[3]邢瑞朝.機械設計制造及其自動化的應用優勢及發展趨勢[J].建筑工程技術與設計，2020，（30）：3697. DOI：10.12159/j.issn.2095-6630.2020.30.3604.

[4]張晶晶.計算機技術在機械設計制造及其自動化中的應用[J].造紙裝備及材料，2020，49（3）：30.