機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化中計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用

柯政

摘要：伴隨社會(huì)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，計(jì)算機(jī)技術(shù)在各行業(yè)中的使用越來(lái)越深入，特別是在推動(dòng)機(jī)械制造及其自動(dòng)化的發(fā)展中做出了突出貢獻(xiàn)。機(jī)械與自動(dòng)化行業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的重要部分，其發(fā)展依托于現(xiàn)代技術(shù)。因此，針對(duì)計(jì)算機(jī)技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)及其自動(dòng)化中的應(yīng)用進(jìn)行分析具有長(zhǎng)遠(yuǎn)意義。

關(guān)鍵詞：機(jī)械設(shè)計(jì)制造；自動(dòng)化控制；計(jì)算機(jī)技術(shù)；現(xiàn)代信息技術(shù)

計(jì)算機(jī)技術(shù)屬于功能性技術(shù)，在機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化的學(xué)習(xí)和研究中運(yùn)用的比較深入和廣泛，充當(dāng)輔助工具的作用。本文以計(jì)算機(jī)技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)及其自動(dòng)化中的作用為切入點(diǎn)，對(duì)計(jì)算機(jī)技術(shù)在其中的應(yīng)用情況進(jìn)行了分析和探討。

一、計(jì)算機(jī)技術(shù)在機(jī)械行業(yè)中的重要作用

作為一門(mén)綜合性學(xué)科，機(jī)械設(shè)計(jì)及其自動(dòng)化涵蓋了對(duì)機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和制造，以及設(shè)備的運(yùn)行和控制的研究。計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)以及信息技術(shù)的有效結(jié)合能夠?yàn)樾袠I(yè)技術(shù)問(wèn)題的解決提供條件，引導(dǎo)機(jī)械制造行業(yè)朝著智能化的方向發(fā)展。由此可見(jiàn)，計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)于機(jī)械設(shè)計(jì)及其自動(dòng)化行業(yè)具有重要作用。

二、計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用

可視化技術(shù)、仿真技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)等技術(shù)是計(jì)算機(jī)技術(shù)的主要組成。將這些技術(shù)應(yīng)用于機(jī)械制造及其自動(dòng)化的研究中，能夠作用于不同的方面和階段，在使行業(yè)發(fā)展需求得到滿(mǎn)足的同時(shí)引領(lǐng)國(guó)民經(jīng)濟(jì)走向科技化道路。機(jī)械設(shè)備的制造和組裝往往比較復(fù)雜，具有構(gòu)件多、操作難的特點(diǎn)。計(jì)算機(jī)技術(shù)的運(yùn)用，使大型機(jī)械的設(shè)計(jì)變得更加簡(jiǎn)單直觀，同時(shí)對(duì)實(shí)踐應(yīng)用具有指導(dǎo)作用，促進(jìn)了對(duì)自動(dòng)化控制和管理的全面性。

計(jì)算機(jī)可視化技術(shù)是機(jī)械設(shè)計(jì)和自動(dòng)化中的關(guān)鍵應(yīng)用技術(shù)，在機(jī)械產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)和設(shè)計(jì)階段具有突出表現(xiàn)，即設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，能夠?qū)C(jī)械的數(shù)據(jù)和信息轉(zhuǎn)換為設(shè)計(jì)者更容易理解的有用數(shù)據(jù)。在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中，可以及時(shí)對(duì)不完善的性能進(jìn)行改進(jìn)和調(diào)整，使產(chǎn)品的動(dòng)態(tài)控制得以實(shí)現(xiàn)。因此，計(jì)算機(jī)可視化技術(shù)能夠提升設(shè)計(jì)產(chǎn)品時(shí)的工作質(zhì)量和效率，減少誤差的出現(xiàn)，同時(shí)還能為產(chǎn)品的實(shí)用性及功能性提供保障。可視化技術(shù)勢(shì)必會(huì)在計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)步中得到完善，從而進(jìn)一步提升其在機(jī)械制造和自動(dòng)化中的實(shí)踐價(jià)值。比如產(chǎn)品的相關(guān)信息和功能可以通過(guò)識(shí)別零部件的結(jié)構(gòu)來(lái)取得。

計(jì)算機(jī)虛擬技術(shù)是對(duì)現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景進(jìn)行模擬的技術(shù)，即構(gòu)建和實(shí)際機(jī)械設(shè)計(jì)場(chǎng)景高度符合的虛擬場(chǎng)景，設(shè)計(jì)人員編寫(xiě)相關(guān)的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)和參數(shù)，通過(guò)虛擬技術(shù)對(duì)其可行性進(jìn)行檢驗(yàn)。該技術(shù)充分發(fā)揮了人機(jī)交流的功能和作用，在使設(shè)計(jì)的可行性和合理性得到保證的同時(shí)提高設(shè)計(jì)的效率。

計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)即對(duì)產(chǎn)品的合理性和功能性進(jìn)行模擬并完善，通過(guò)參數(shù)區(qū)域的選擇來(lái)模擬該參數(shù)下產(chǎn)品的模型，并對(duì)模擬產(chǎn)品的相關(guān)指標(biāo)進(jìn)行分析，同時(shí)改進(jìn)和完善產(chǎn)品的功能。另外，機(jī)械設(shè)計(jì)自動(dòng)化系統(tǒng)的研究對(duì)計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的運(yùn)用也非常廣泛，這為機(jī)械產(chǎn)品的有效運(yùn)行及合理控制提供了技術(shù)幫助。

三、具體應(yīng)用分析

（一）計(jì)算機(jī)技術(shù)的輔助功能

計(jì)算機(jī)技術(shù)涉及的學(xué)科眾多，借助專(zhuān)業(yè)的計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化的學(xué)習(xí)能夠起到良好的輔助作用，比如CAD（二維制圖軟件）和UG（三維設(shè)計(jì)軟件）等。機(jī)械設(shè)計(jì)過(guò)程中，界面的設(shè)計(jì)以及產(chǎn)品功能的模擬都離不開(kāi)這些軟件所提供的幫助。這些軟件的使用使得設(shè)計(jì)的質(zhì)量和效率大大提高，方便了設(shè)計(jì)人員對(duì)產(chǎn)品的優(yōu)化和改進(jìn)。

計(jì)算機(jī)繪圖的過(guò)程中，依靠二維與三維相互的轉(zhuǎn)換提升設(shè)計(jì)者對(duì)機(jī)械產(chǎn)品的系統(tǒng)控制，并及時(shí)改正方案中存在的缺陷。另外，產(chǎn)品的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和尺寸是最為關(guān)鍵的參數(shù)，通過(guò)繪圖軟件能夠保證尺寸標(biāo)注的效率，同時(shí)部分?jǐn)?shù)據(jù)的改變不會(huì)對(duì)結(jié)構(gòu)完整性造成影響。通過(guò)軟件中的標(biāo)題欄標(biāo)注不同零部件的名稱(chēng)和技術(shù)要求，方便審圖人員的審核。

（二）仿真技術(shù)的具體應(yīng)用

計(jì)算機(jī)可視化技術(shù)以及虛擬技術(shù)的結(jié)合造就了計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)，機(jī)械設(shè)計(jì)中的模擬環(huán)節(jié)對(duì)這一技術(shù)應(yīng)用的比較深入和廣泛。例如，當(dāng)某個(gè)構(gòu)件由三維制圖軟件建模完成后，必須對(duì)所設(shè)計(jì)的冷卻系統(tǒng)、澆筑系統(tǒng)等的科學(xué)性和合理性進(jìn)行檢驗(yàn)。此時(shí)，可以通過(guò)Molden Flow等仿真軟件模擬該系統(tǒng)。模擬前要先進(jìn)行澆筑溫度、速度等參數(shù)的設(shè)置，之后在網(wǎng)格劃分界面設(shè)置與產(chǎn)品相適應(yīng)的網(wǎng)格區(qū)域來(lái)模擬仿真產(chǎn)品，通過(guò)系統(tǒng)反饋的各項(xiàng)指標(biāo)對(duì)設(shè)計(jì)的可行性進(jìn)行分析。

對(duì)模擬界面的觀察可以分析出產(chǎn)品設(shè)計(jì)中存在的漏洞，為相關(guān)人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并采取措施提供了幫助。另外，在實(shí)際生產(chǎn)中，為了確保所制造產(chǎn)品的合理性，要不斷對(duì)生產(chǎn)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。此時(shí)，便可以借助計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的使用具有針對(duì)性，不同材料有各自相對(duì)應(yīng)的模擬軟件，一般包括鑄鐵鑄鋼件、塑料材質(zhì)和特殊材質(zhì)等。

四、計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展方向

（一）微型化

微型化是時(shí)代發(fā)展的必然趨勢(shì)。在計(jì)算機(jī)技術(shù)的領(lǐng)導(dǎo)下，機(jī)械設(shè)計(jì)及其自動(dòng)化行業(yè)也將朝著微型化的方向發(fā)展。在機(jī)械產(chǎn)品中主要體現(xiàn)在體積小、功能全面且易于維修保養(yǎng)等方面。當(dāng)前，這種趨勢(shì)已經(jīng)逐漸顯現(xiàn)，例如機(jī)械產(chǎn)品在設(shè)計(jì)方案和功能性方面更加多樣化，安裝條件也更加開(kāi)闊。

（二）智能化

各種智能設(shè)備在技術(shù)發(fā)展的背景下不斷涌現(xiàn)，機(jī)器人便是其中的代表。信息技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)的配合將為機(jī)械制造產(chǎn)業(yè)開(kāi)辟出更廣闊的發(fā)展空間，例如語(yǔ)言識(shí)別、思維讀取等技術(shù)，都有可能在將來(lái)實(shí)現(xiàn)。機(jī)械制造和自動(dòng)化行業(yè)將在計(jì)算機(jī)技術(shù)的引領(lǐng)下朝著智能化的方向前進(jìn)。

（三）網(wǎng)絡(luò)化

機(jī)械制造及其自動(dòng)化的網(wǎng)絡(luò)化趨勢(shì)主要表現(xiàn)在機(jī)械產(chǎn)品的網(wǎng)絡(luò)宣傳和推廣方面。機(jī)械產(chǎn)品與一般產(chǎn)品相比，在網(wǎng)絡(luò)渠道銷(xiāo)售時(shí)受到的阻礙因素更多，然而，網(wǎng)絡(luò)的利用卻可以在一定程度上為機(jī)械產(chǎn)品開(kāi)辟更廣闊的市場(chǎng)。

五、結(jié)語(yǔ)

本文以機(jī)械制造及其自動(dòng)化中計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用為基礎(chǔ)，對(duì)計(jì)算機(jī)技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)制造行業(yè)中的實(shí)際應(yīng)用進(jìn)行分析，并展望了計(jì)算機(jī)技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)制造行業(yè)中的未來(lái)。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化必將朝著智能化、微型化以及網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展。

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