机械设计制造及自动化中计算机技术的应用

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摘 要：目前机械设计制造及其自动化中计算机技术的应用越来越普遍，计算机技术的不断发展使得其渗透于各个行业成为必然的发展趋势。然而，我国的机械设计制造及其自动化生产水平远远落后于西方发达国家，其中计算机技术应用程度有限是我国机械设计制造企业无法强劲发展的重要因素。据此，本文针对这一现状，本文总结了已有机械设计制造及其自动化中计算机技术的应用，强调应用计算机技术的重要性。
关键词：机械设计制造及其自动化;计算机技术;应用
中图分类号：TP3;TB4 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2019）01-0015-02
0 引言
制造业在我国国民经济中拥有不可替换的重要作用，其中机械设计制造及其自动化作为制造业发展的主要原动力支撑着其他领域的长远发展，因此于处在发展状态的中国而言，机械设计制造及其自动化扮演着十分重要的角色。同时随着科学技术在各行各业的不断渗透，计算机技术应用于机械设计制造及其自动化中可以提高制造业的生产效率和质量，在一定程度上提升工业生产的精密度，同时还可降低产品生产的经济成本，因此研究计算机技术在机械设计制造及其自动化上的具体应用具有非凡意义。
1 机械设计制造及其自动化概述
传统意义上我们所认为的机械设计制造及其自动化是指利用机械代替手工，从而完成一些重复性的、毫无技术含量的任务或者工作。然后科学技术的不断发展赋予了自动化的新的定义，自动化不再仅停留在单一重复的机械动作，而是各种机械装备及机电产品从设计、制造、运行控制到生产过程的整体控制。自动化需要根据既定的相关程序，精确完成指定的任务，仿佛家庭医生般，在系统出现问题时即刻进行自我诊断和自我维护。换而言之，自动化一定程度上拥有自主思考的大脑，整体的操作过程符合智能化的大趋势。
机械设计制造行业领域内的自动化技术应用，可追溯到二十世纪六十年代。在当时计算机技术发展迅速，而机械制造业作为世界经济发展的核心支柱还处在高度依赖人工的状态，于是科学家们开始思考是否能将计算机技术应用于机械制造方面，是否能利用计算机程序语言代替人工进行重复的操作。专业人工通过不断的探究和摸索，不断进行尝试终于使计算机和机械控制成功结合。科研人员半个多世纪的不断完善之后，才出现了如今广为推崇的机械设计制造及其自动化的概念。机械设计制造及其自动化这一学科的发展过程经历了从无到有、从简单到复杂，而其在社会生产活动中的作用也越来越重要，也被越来越多非专业人士认可。
2 计算机技术在机械设计制造及其自动化中的主要应用
2.1 计算机辅助技术的应用
机械设计制造及其自动化过程本身复杂性较大，随着科学技术的不断发展以及计算机在各个行业领域的逐步渗透，将计算机辅助技术应用于机械设计制造及其自动化中是一种必然的发展趋势，同时该技术的应用也将推动工业的进一步发展。计算机辅助技术是计算机基础功能的一种，将其应用于机械设计制造及其自动化方面能有效提高机械产品功能设计，从而借助产品性能优势促使企业获得更多经济效益。
具体表现在以下几个方面：首先，通过应用计算机辅助技术，企业可逐渐对机械设备的类型和结构进行更为科学系统的分析，为产品的质量提供高保障，最终替代传统的人工分析。其次，现有图纸的设计清晰性通常难以保证，而计算机辅助技术能实现对图纸的合理设计，能尽可能确保设计图纸的清晰性。高清晰度的设计图纸才能提高机械设计制造的准确性，有效降低人工设计中的错误率。最后，传统的机械设计将经历多轮图纸修改，而计算机辅助技术可提高后期编辑和修改的精确度，避免所制图纸出现重新返工的情況，从而为顺利制造机械产品提供高精准度的参考依据。
2.2 计算机数控机床技术的应用
机械设计制造及其自动化生产过程中应用计算机数控机床技术可促进机械制造自动化生产目标的实现，主要体现在机械产品的生产、加工过程中，计算机数控机床技术可发挥对整个生产程序的编制作用，从而实现对零部件的精准加工处理。
机械设计制造及其自动化中可运用诸多计算机技术，其中计算机数控机床技术就是一项被广泛运用且易被发现的项目。显然，我国数控技术水平随着科学技术的发展迈向新台阶，将计算机语言技术与数控编程相联系也成为学科交叉融合的必然发展趋势。因此，在机械设计制造方面计算机数控机床技术的应用逐渐普遍化，同时数控机床技术也将成为机械设计制造及其自动化实践中重点研究的方向。
2.3 计算机仿真技术的应用
计算机仿真技术实现的前提条件是虚拟技术与可视技术的建立，此项技术使用计算机构建数学模型，从而通过数学模型展现的真实反应机械制造产品的应用状况。众所周知，计算机中数学模型的使用使得模型的修改和重新编辑变得简单而快捷。与此同时，机械设计制造及其自动化中应用计算机仿真技术可充分实现现实与虚拟技术的结合，不断调整修改进行的模拟仿真实验，能够为机械产品的质量提供保障。部分机械产品的设计和制造程序中都需投入较高的成本，设计方案在投入生产后难以修改、生产操作技术难度高且复杂性大，若在投入生产后发现设计问题意味着前期投入被浪费。而仿真技术的应用则可以简化这一过程，减少设计问题导致的损失，在前期对机械的运作状态进行监督，保证机械设计的合理性和实用性。
2.4 计算机3D技术的应用
计算机3D技术在机械设计制造中的应用可让机械产品的设计和生产更加完美，在设计之初就采用3D技术对产品的外形进行三维模拟，可使设计人员更为直观地发现设计本身存在的问题，从而对产品设计方案进行进一步完善。而当产品生产完成后，可利用3D技术对产品的外观、物理性能，如颜色、荷载能力等进行细节分析，进一步提高产品整体质量，最大限度增强机械产品的实用性。在过去的机械产品设计制造过程中，通常使用诸多物理或化学实验验证产品质量。而3D技术出现后，不仅可减少产品检测的成本投入，还能极大提高企业产品生产的质量和效率。
3 计算机技术的应用意义
我国有诸多计算机技术应用于机械设计制造及其自动化体系中，这不但可全面满足行业发展需求，而且可促进我国经济的科技化发展。计算机技术使得机械设计制造采用特定的指令开展工作，通常而言这些指令在生产发生前就已经预先输入，因此可以说实现了机械的自动化和智能化。此外，计算机技术的应用还可从根本上尽可能减少或者避免错误的人工操作带来的安全问题甚至是安全事故，极大程度解决了困扰工作人员已久的机械生产安全性问题，提高了产品质量和生产效率。
3.1 实现全方位的控制和管理
在机械设计制造过程中，很多设备组装结构都较为复杂，一般具有难度大、零部件多、过程繁琐等特点。而计算机辅助技術的使用不仅可切实完成其中一些大型、复杂度高的设备的设计与研究，还可在实际投入使用过程中发挥指导作用，实现计算机自动化全方位控制和管理。现今的计算机辅助技术通常都贯穿机械的设计制造全程，在操作伊始就扮演着引领者的角色，全方位控制机械的设计制造的整个流程，除了提供基础的辅助服务还监督操作流程，在发现问题时及时提出警示，并进行自我的诊断和修复。
3.2 提高产品实用性
于消费者而言，机械产品的实用性是其选择是否购买的主要衡量指标。而可视技术作为计算机应用技术中较为广泛运用的一种，频繁应用于机械产品的设计与制造过程中，其实用价值也在实践中逐渐展现。例如技术操作人员在开展设计工作时能够利用可视技术将机械相关信息转化为便于设计者接受和理解的数据资料，在设计过程中，可对相关机械进行实时控制，若产品的性能匹配出现问题可在第一时间发现并进行调整完善。综上所述，计算机可视技术在机械设计制造及其自动化中的应用不仅可以提高产品设计水平，还能有效控制误差的产生，从而提高产品的实用性。
3.3 提高设计工作效率
可视技术的应用还可进一步节省生产时间，提高设计工作的效率，而效率对于机械设计制造企业而言十分重要。一般而言，机械的设计工作庞杂且需要不断进行修改完善，而可视技术可让设计人员及时发现其设计存在的问题，在问题出现时理科进行改正。此外，计算机可视技术随着科学技术水平的不断提升而愈发完善，机械设计制造及其自动化中计算机可视技术的实用性也不断提高。例如通过读取实际零部件结构获取与机械产品相关的设计和性能信息。
3.4 保证设计可行性
机械设计制造的产品通常庞大且需要耗费的资本巨大，若在制作完成后才发现设计方面问题显然会导致巨额损失。虚拟技术作为计算机技术中心一种对实际情景的模拟体验技术，亦即通过对机械设计制造场景的综合模拟，再由设计人员将相关理念和参数融入其中，从而对机械产品的相关设想加以验证的一种技术。此项技术能够实现人与机械的“交流”，节约实验设计的时间，在设计出现不合理之处时进行提醒，从而保证设计的可行性。
3.5 提升产品性能
计算机仿真技术通过对机械产品的功能进行相对应的模拟和优化，选择一定的参数范围进行特定参数状态下的产品模型模拟，然后将相关指标参数作为标准深入分析，从而进一步提升机械产品的性能。一旦产品的性能在多轮仿真技术优化后仍能被认可，那么其投入市场后消费者的接受程度肯定会显著提高。此外，该项技术还应用于机械设计制造的自动化系统研究中，为控制和运行机械产品提供了技术支持。
4 结语
机械制造业作为我国经济的支柱产业之一，将很大程度影响国家的经济情况。随着科学技术的发展，计算机技术逐渐渗透到各个行业时形势所驱，计算机技术在机械设计制造及其自动化上的应用显然将极大改善我国未来经济发展情况，使企业的发展逐渐迈向更高水平。现有的机械自动化中，机械设计成本高、难度大、后期设计修改等都存在难以用非计算机技术的方法加以解决。在这种现实背景下，我们必须紧跟时代步伐，在发展机械设计制造及其自动化的同时努力与计算机技术相结合，不断完善产品的设计和制造工艺，使得所生产的机械设备功能更为多元，机械自动化的应用愈发广泛。
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