機械設計制造及其自動化中的計算機技術運用研究

王穎嫻

（西安職業技術學院，陜西西安，710032）

1 機械設計制造及其自動化的內涵

機械設計制造及其自動化是一門涵蓋面比較廣泛的學科，包括工業機械、機電設備設計、制造，同時也包含了機械設備的運行與管理等。該學科主要以機械制造為基礎，全面融合計算機技術、信息技術、自動化技術、控制技術等。有效的解決機械制造行業中面臨的難題，推進機械設計制造領域的自動化與智能化發展，目前，已經越來越多的智能化設備被運用到實際生產中。近幾年來，隨著我國經濟體制的調整，第三產業在我國經濟結構中所占比例較大，雖然不能占領機械設計制造的地位，但是機械設計制造及其自動化的行業改革是不可避免的，在改革過程中信息技術、計算機技術的應用極為關鍵。

2 計算機技術在機械設計制造及自動化中的應用現狀

近幾年來，我國的科學技術水平得到不斷提高，對科學技術的改革與創新給予高度重視，在機械設計制造及自動化領域中，我國與發達國家還尋在一定的差距，通過對計算機技術的引進進一步促進了我國社會向互聯網信息時代的發展，計算機技術的應用能夠縮短我國機械設計制造及自動化與發達國家之間的距離。在我國機械設計及其自動化領域已經獲得大量的成果，但是高薪科技方面還存在一定的劣勢，發達國家已經逐漸將數控技術、納米技術等與機械設計制造領域相結合，而我國確起步較晚，在研究深度上還有所欠缺，相關的計算機技術應用不夠明顯。在教育方面，我國機械設計制造專業還停留在自動化與機械設計領域，還未囊括計算機技術，使得懂得計算機專業技術的人才在機械設計方面存在弱勢，正是由于缺乏綜合型人才的支撐，我國的機械設計及自動化的計算機技術一直以來沒有實現創新與改革，智能跟隨發達國家的步伐，缺乏主動性。

3 計算機技術在機械設計制造及自動化中的應用

3.1 計算機輔助技術

機械設計制造及其自動化領域的發展過程是非常復雜的，計算機技術自身所具備的優勢決定了在機械設計制造領域中的重要地位，計算機技術與機械設計制造之間的融合是自動化領域發展的必然結果。計算機輔助設計功能在機械設計行業中的應用與作用是不可小覷的，在機械設計制造及其自動化領域中會涉及到一些比較復雜的機械圖繪制，通過CAD、CAM等計算機繪圖軟件會有效的降低人工繪圖的復雜性，進一步提高繪圖效率，另外，計算機輔助技術能夠對機械的結構、尺寸、形狀以及工作原理等進行詳細制定與描述，幫助設計者更加容易找到設計中所存在的問題，最后，計算機輔助技術能夠對圖紙進行修改、再次編輯等操作，忽略手工操作的一些不必要環節，有效提高機械設計效率。而且通過計算機相應軟件的支持下，能夠對機械產品零部件的設計進行測試，對工作性能、受力情況等進行檢測，一旦發現問題，便于及時修改，使產品設計更加完美。

3.2 三維建模技術在機械設計制造建模中的應用

在機械設計制造中，工程師要對機械產品進行建模處理，這一環節是機械設計制造的關鍵工作，對機械設計產品制造的質量與性能起到決定性作用，目前，三維建模技術已經普遍運用在表面模型、實體模型、線型模型中，通過計算機三維建模來構建球體、圓柱體、立方體等，另外可以運用計算機輔助技術根據設計需求對建模體系進行分解或組裝，使得所生產的產品更加精確。

3.3 計算機可視技術的應用

在機械設計制造及其自動化領域中，計算機可視技術占據重要技術。計算機可視技術主要是通過技術手段將抽象的機械信息轉換為更加直觀的數據信息，便于設計人員對數據進行計算與分析，進而掌握機械產品設計的具體性能，對設計動態進行實時掌握，及時對產品進行優化與改造，實現產品的動態控制。可視技術的應用優勢體現在：首先，通過計算機可是技術與機械設計制造的完美融合，能夠進一步起到輔助設計的作用，避免人工設計中產生的誤差，對機械產品的精確性與可靠性進行保障。其次，計算機可視技術在設計以及制造過程中速度非常可觀，高于人力設計及制造，所以在一定程度上提高了工作效率，解決產品制造時間，加速了自動化進程。

3.4 計算機仿真技術的應用

計算機仿真技術是可是技術與虛擬技術進步的產物，在機械設計制造中也得到了廣泛應用，例如，當一個機械零件完成建模以后，需要對相澆筑系統、排溢系統、冷卻系統等方面進行和理性考慮，這是就會運用到計算機仿真技術，通過仿真軟件進行模擬，在模擬之前，需要對澆筑溫度以及界面的參數進行設置，然后建立仿真模擬產品，通過缺陷指標來對各種結構進行合理性分析，通過對模擬面的觀察，來查找產品設計中存在的問題。通過計算機仿真技術的運用，可以使研究對象的多種數據進行全面具體的呈現，確保研究對象性能的安全可靠性，同時也使改進過程更加便捷，對機械產品的質量加以保障。

4 計算機技術在機械設計制造及自動化設計中的實例分析

4.1 驢頭設計

對于薄壁焊接部件來講，如果運用傳統的生產制造方法，首先需要對板材進行下料，然后進行組對焊接，這種方法很容易變形而且會造成材料資源的浪費。在驢頭圖樣的設計過程中，運用計算機3D技術來對三維模型進行構建，優化后的驢頭三維模型如圖1所示。

將驢頭模型導入到Solid Works中，通過3D打印模塊進行設置，對模擬圖樣進行打印，或者將文件保存為二進制STL文件，轉到3D打印機，然后進入打印程序。從實際的應用效果來看，運用計算機技術能夠有效的避免焊接殘余應力問題，減少焊接的作業量，能夠實現快速的設計與制造。

圖1 優化后的驢頭三維模型

4.2 減速器部件設計

對于減速器的設計，傳統工藝首選需要開展鑄造作業，由于加工量較大并且供貨周期較長，所以需要花費大量的人力物力。計算機3D打印技術的應用，能夠實現一步鑄造成型，省去機加工序與劃線工序，提高產品生產的精準度，生產出強度達標的齒輪，有效提高產品成品率。

5 計算機技術在機械設計制造及其自動化中應用的發展趨勢

5.1 經濟化發展

在機械設計制造及自動化設計中運用計算機技術，不僅僅是為了提升機械制造的質量與效率，更多的是為了節約設計與投產過程中的成本。在我國機械設計制造及自動化領域中，生產效率與產品質量存在非常重要的意義，但是如果是建立在付出大量成本的基礎上，那么質量與效率也就不顯得那么突出，所以，未來計算機技術在機械設計制造及自動化領域的應用一定會向經濟化的方向發展，以降低設計成本與生產成本為主要趨勢，只有這樣，我國機械設計制造企業才能實現長期可持續發展的藍圖。

5.2 智能化發展

隨著社會的進步與發展，智能化理念已經成為計算機技術研究中比較熱門的話題，未來計算機技術在機械設計制造及自動化領域中的應用，智能化也會成為主要發展方向，智能化的機械設計制造會使該領域提升一個層次，雖然當前我國在機械設計制造領域還處于起步階段，但是隨著對自動化技術與計算機技術的重視，在機械設計制造教育中融入計算機學科、人工智能學科等，機械設計制造及自動化中計算機技術應用的智能化發展會得到很大突破。

5.3 微型化發展

針對機械設計制造及自動化發展的角度來講，將會不斷的向微型化的方向發展，所設計的產品要保證體積更小、能源消耗更低、運動更加靈活，通過計算機技術來推動該行業的快速發展，機械設計制造及自動化領域中計算機技術的應用要做好高效、便捷的把控，為機械生產制造提供有效的技術支持。

6 結束語

計算機技術與機械制造行業的融合，能夠實現加工項目的自動化生產，使生產工藝變得更加精細，促使機械生產具有更高的安全性。另外，機械設計制造的自動化生產能夠有效的節約人力物力，有效提升勞動生產率，使企業獲得更多利潤。隨著計算機技術的發展，會對機械設計制造領域帶來更大的技術支持，在后續的計算機技術應用中，需要不斷強化技術研究、完善技術標準，與時俱進，促進我國機械設計制造及其自動化領域快速發展。