研究機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化中的計(jì)算機(jī)技術(shù)運(yùn)用

沈平鑫

（七冶壓力容器制造有限責(zé)任公司）

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，帶動(dòng)著機(jī)械制造的發(fā)展，提升了其自動(dòng)化和智能化水平，成為了機(jī)械設(shè)計(jì)制造的重要部分。不過我國(guó)的機(jī)械制造水平和部分國(guó)家相比，還存在著差距。若能夠提高自動(dòng)化計(jì)算機(jī)技術(shù)水平，對(duì)推動(dòng)機(jī)械制造行業(yè)發(fā)展，有著積極的作用。基于此，深度研究此課題，有著現(xiàn)實(shí)的意義。

1　機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化中的計(jì)算機(jī)技術(shù)

1.1　計(jì)算機(jī)數(shù)控機(jī)床技術(shù)

基于計(jì)算機(jī)技術(shù)平臺(tái)，運(yùn)用數(shù)編程和數(shù)控軟件，實(shí)現(xiàn)機(jī)械制造自動(dòng)化。利用計(jì)算機(jī)數(shù)控技術(shù)編程，對(duì)零部件生產(chǎn)加工程序，使用數(shù)控軟件以及編程語(yǔ)言，進(jìn)行生產(chǎn)加工程序編寫。結(jié)合使用數(shù)控機(jī)床，開展自動(dòng)化加工。隨著數(shù)控技術(shù)水平的不斷提高，提高了數(shù)控編程和語(yǔ)言轉(zhuǎn)化的效率，提高了數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用作用。

1.2　計(jì)算機(jī)3D技術(shù)

在機(jī)械設(shè)計(jì)和制造中，利用計(jì)算機(jī)3D技術(shù)，能夠使得產(chǎn)品設(shè)計(jì)更加美觀，提高生產(chǎn)效率。基于計(jì)算機(jī)3D技術(shù)，模擬機(jī)械產(chǎn)品的尺寸和大小等要點(diǎn)，設(shè)計(jì)人員能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)存在的設(shè)計(jì)問題，進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)優(yōu)化。完成產(chǎn)品生產(chǎn)后，借助3D技術(shù)，通過對(duì)產(chǎn)品顏色和位置等的分析，能夠完善設(shè)計(jì)質(zhì)量，使得產(chǎn)品更加具有實(shí)用性。從實(shí)際應(yīng)用效果來(lái)說(shuō)，利用3D技術(shù)，除了能夠提高產(chǎn)品質(zhì)量以及生產(chǎn)效率外，還能夠節(jié)約產(chǎn)品檢測(cè)成本。

1.3　仿真技術(shù)

基于虛擬技術(shù)以及可視化技術(shù)，經(jīng)過技術(shù)優(yōu)化后形成的計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)，在實(shí)際應(yīng)用中，利用計(jì)算機(jī)裝置，構(gòu)建數(shù)學(xué)模型，進(jìn)而模擬產(chǎn)品的加工和使用情況，為生產(chǎn)作業(yè)的優(yōu)化提供依據(jù)。在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，構(gòu)建數(shù)學(xué)模型，便利了模型修改。在實(shí)際應(yīng)用中，計(jì)算機(jī)仿真軟件實(shí)現(xiàn)多種技術(shù)的集成，通過模擬仿真實(shí)驗(yàn)，為產(chǎn)品生產(chǎn)做好質(zhì)量把關(guān)。除此之外，利用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)，能夠?qū)Σ糠殖杀靖摺⑸a(chǎn)難度大、設(shè)計(jì)修改較為困難的產(chǎn)品，進(jìn)行生產(chǎn)工藝優(yōu)化。

2　機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化中的計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用實(shí)例

以減速器齒輪組和做抽油機(jī)驢頭為例，對(duì)計(jì)算機(jī)3D技術(shù)的具體應(yīng)用，作如下論述分析。

2.1　實(shí)際應(yīng)用

2.1.1驢頭

其為薄壁焊接部件，采取傳統(tǒng)的生產(chǎn)制造方法，是先進(jìn)行板材下料，再進(jìn)行組對(duì)焊接，不僅變形量大，而且極易造成材料資源浪費(fèi)。利用計(jì)算機(jī)3D技術(shù)，以驢頭圖樣為設(shè)計(jì)依據(jù)，構(gòu)建三維模型，進(jìn)行模型優(yōu)化，如圖1所示。接著，將驢頭模型，導(dǎo)入到Solid Works中，通過3D打印模塊設(shè)置，直接利用打印機(jī)，將模型樣圖打印出來(lái)。或者將文件保存為二進(jìn)制STL文件，轉(zhuǎn)到3D打印機(jī)，設(shè)置層間控制，再進(jìn)入打印程序。從實(shí)際應(yīng)用效果來(lái)說(shuō)，利用計(jì)算機(jī)3D打印技術(shù)，能夠有效避免焊接殘余應(yīng)力問題，并且可減少焊接作業(yè)量，實(shí)現(xiàn)快速設(shè)計(jì)和制造。

2.1.2減速器部件

基于傳統(tǒng)工藝的減速器制作，先開展鑄造作業(yè)，在進(jìn)行表面銑削作業(yè)和鉆孔等，加工量較大，而且供貨周期較長(zhǎng)，需要花費(fèi)大量的人力物力。利用計(jì)算機(jī)3D打印技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)一步鑄造成型，省略了部分機(jī)加工序以及劃線工序。在鑄造生產(chǎn)的過程中，采取傳統(tǒng)的方法，極易產(chǎn)生差錯(cuò)，廢品率較高。采取此方法，不僅能夠簡(jiǎn)化加工工序，生產(chǎn)強(qiáng)度達(dá)標(biāo)的齒輪，還能夠提高成品率。

圖1　經(jīng)過優(yōu)化的驢頭三維模型

2.2　應(yīng)用效果

在實(shí)際應(yīng)用的過程中，采用SLA方法，制作齒輪模型。使用激光快速成型機(jī)，按照預(yù)設(shè)的參數(shù)，進(jìn)行同時(shí)打印，模型打印噴漆速度快。其應(yīng)用作用具體體現(xiàn)如下：①能夠替代鑄鍛件成型，省略部分加工工序，直接進(jìn)行產(chǎn)品制作，提高了生產(chǎn)效率。②對(duì)于復(fù)雜零部件的生產(chǎn)，能夠減少焊接量。基于強(qiáng)度條件的前提下，減少材料資源的使用。③提高了研發(fā)樣機(jī)的時(shí)間，能夠按照用戶要求，通過修改三維模型，進(jìn)行樣機(jī)生產(chǎn)[1]。

3　基于計(jì)算機(jī)技術(shù)的機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化發(fā)展趨勢(shì)

3.1　微型化

從機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化發(fā)展的角度來(lái)說(shuō)，其將會(huì)不斷朝向微型化方向發(fā)展。具體體現(xiàn)在以下方面：①體積更小。②能源消耗更低。③運(yùn)動(dòng)更加靈活。未來(lái)除了在機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化中應(yīng)用，在其他領(lǐng)域，比如醫(yī)療領(lǐng)域等，該技術(shù)也會(huì)發(fā)揮出作用，推動(dòng)相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展。從機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化需求角度來(lái)說(shuō)，對(duì)于計(jì)算機(jī)技術(shù)的研發(fā)，要做好高效、便捷的把控，使其能夠?yàn)闄C(jī)械生產(chǎn)制造，提供有效的技術(shù)支持。

3.2　智能化

隨著機(jī)械設(shè)計(jì)制造以及計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，未來(lái)更多的新思想和新方法等，將會(huì)被融入進(jìn)來(lái)，使得計(jì)算機(jī)技術(shù)更加智能，提高機(jī)械生產(chǎn)制造的信息化和自動(dòng)化水平。計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用，通過模擬人類智能，使得機(jī)器行為和推斷能力等，不斷增強(qiáng)，進(jìn)而使得機(jī)械設(shè)計(jì)制造的自動(dòng)化和智能化水平不斷推升。從當(dāng)前計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用的實(shí)際情況來(lái)說(shuō)，由于配套設(shè)備和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)等的限制，阻礙著相關(guān)技術(shù)的推廣應(yīng)用。基于此，為了推動(dòng)工業(yè)4.0智能化發(fā)展，需要加快技術(shù)研究和推廣應(yīng)用，不斷完善相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)[2]。

3.3　開放性

計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用，使得機(jī)械加工的開放性得以實(shí)現(xiàn)。其指的是在網(wǎng)絡(luò)操作中的具體應(yīng)用，在數(shù)控中引入計(jì)算機(jī)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)圖形顯示和動(dòng)態(tài)仿真等，進(jìn)行獨(dú)立模塊處理以及信息交換，進(jìn)而滿足生產(chǎn)的具體要求。計(jì)算機(jī)技術(shù)水平的不斷提升，會(huì)密切數(shù)控技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的聯(lián)系。基于PC平臺(tái)的開放數(shù)控系統(tǒng)研究，使得數(shù)控加工技術(shù)的應(yīng)用更加簡(jiǎn)便。不過這會(huì)對(duì)計(jì)算機(jī)軟硬件條件，有著更高的要求。在進(jìn)行程序編制時(shí)，需要使用到高級(jí)語(yǔ)言，使得計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用更加完善。基于此，需要強(qiáng)化相關(guān)技術(shù)的研究，為計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用，提供相應(yīng)的保障。

4　結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化中計(jì)算機(jī)技術(shù)的運(yùn)用，能夠提高設(shè)計(jì)的質(zhì)量，提升生產(chǎn)效率，增加生產(chǎn)效益。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，能夠?yàn)闄C(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化，提供更強(qiáng)的技術(shù)支持。這需要不斷強(qiáng)化技術(shù)研究，完善技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，積極推廣應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)。

[1]李思宇，侯俊吉，王鶴云.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)用分析[J].南方農(nóng)機(jī)，2017，48（1）：121.

[2]劉世奇.機(jī)械設(shè)計(jì)制造自動(dòng)化中計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用研究[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2016（35）：117.

[3]朱銘倫.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)用探討[J].數(shù)字化用戶，2017，23（43）.