計算機技術在機械設計制造及其自動化中的應用

張吉濤

摘 ?要：在我國經濟建設中，機械設計制造及其自動化起著非常重要的作用。隨著科技的發展，各個行業之間的競爭越來越激烈。為了在迅速發展的社會競爭中占據更好的位置，機械設計制造及其自動化行業必須積極利用計算機技術的優勢，實現可持續發展。本文就計算機技術在機械設計制造及其自動化中的應用 展開探討。

關鍵詞：機械制造及其自動化;計算機技術;應用

引言

計算機技術滲透到各行各業，為機械設計制造及其自動化帶來技術性的變革，體現出不可比擬的優勢，要充分明晰機械設計制造及其自動化的內涵，引入計算機輔助技術、計算機數控技術、3D技術和仿真技術，突顯計算機技術在機械設計制造及其自動化中的應用優勢，實現機械設計制造及其自動化與計算機技術的深度融合。

1計算機技術在機械設計制造及其自動化中應用優勢分析

計算機技術的發展為所有行業帶來技術變革，是業務創新和升級的重要技術支持。機械設計和制造以及自動開發無疑是結合計算機技術形成的新生產模式，從4個方面可以看出它的優勢。計算機輔助工程、計算機語音控制技術、計算機仿真技術和計算機3D技術。其可以改善整個制造業，提高機械產品的質量，在機械制造企業的現代化發展中起著重要作用。特別是在信息時代，迫切地需要開發和發展計算機技術。例如在機械制造中使用計算機ERP管理系統，可以優化企業的運行和管理，有效地控制業務成本，與現有管理方法相比可以更及時的處理信息和業務，計算機存儲技術使機械制造商能夠安全地存儲產品信息、產品項目等，并提了高業務信息管理的效率。

2機械設計制造及其自動化中計算機技術的應用

2.1計算機繪圖技術

在機械設計制造及自動化的過程中，從產品設計階段就需要進行非常繁瑣的計算、繪圖工作，比如機械設計中常用中徑為73.05144284，小徑71.75240474，如果采用傳統的手工繪制來達到相應的精度比較困難，利用CAD、CAM等計算機繪圖軟件，可以更加精準的繪制圖紙，并且大幅度的減少計算與繪圖方面的工作量，傳統手工繪制圖紙根本無法與其相提并論。在繪圖過程中，直接將機械的尺寸等各類數據，用輸入的方式可以直接進行精準的繪制，同時在繪制復雜的圖紙時還可以運用相關的軟件指令，節約繪圖的時間，例如：在CAD軟件繪圖過程中，如果需要繪制復雜的軸對稱圖形，那么繪制人員僅需要在CAD軟件中繪制出一半，然后執行鏡像命令即可。

2.2計算機輔助技術

在機械設計及其自動化的制造過程中利用計算機輔助技術可以在一定程度上提高機械生產的加工效率。并且在機械生產中合理的利用計算機輔助技術，還可以在短時間內找出機械產品中的缺陷和漏洞，并且根據修改計算機數據還可以補足這個漏洞，提高產品質量。另外通過計算機輔助技術還可以對機械產品的圖紙進行全面的分析和了解，這樣就可以提高機械產品制造過程中的精確性。

2.3計算機3D技術

3D技術呈現出極高的完整性和美觀性特點，能夠應用于機械設計制造及其自動化領域，根據機械設計制造產品的尺寸、結構等特征，進行三維立體化的模擬和仿真，全方位地分析機械設計制造產品的顏色、荷載能力、物理信息，實現對機械設計制造產品的仿真檢測和驗證，較好地提升機械設計制造產品的效率和質量，節約產品檢測成本。機械設計制造及其自動化中的3D數據采集技術，可以利用激光測距原理記錄被測物體表面密集點的三維坐標、反射率、紋理信息，生成被測物體的線、面、體等圖件數據。其掃描系統包括有動作捕捉儀、便攜式激光掃描頭、數據處理器、移動工作站，能夠對被測物體的各個部分進行激光掃描，并對掃描數據進行降噪、精簡等后期處理，再將三維數據導入到3D打印機中進行打印輸出。以礦山排水用葉輪3D打印為例，就充分體現出3D技術在機械零部件逆向工程中的應用特性和功能，主要應用要點包括有：①三維掃描。預先清理機械零部件表面的污漬，采用在零部件表面貼控制標靶的方式進行三維掃描，捕捉定位零件的空間位置，通過三維掃描獲悉礦山排水用葉輪的故障部位和程度，針對性地擬定最佳掃描方案。在三維掃描的過程中，手持便攜式激光掃描頭在動作捕捉儀的視野之內采集數據，并將其輸送到工作站，實現三維可亮化圖形成像和數據處理，最后導出生產所需點云格式。②數據處理及建模。在進行零件三維掃描之后，要對獲取數據進行后期處理，對數據進行降噪、精簡之后，由相關軟件完成曲面重構，甄別三維掃描中的數據誤差，并進行零件破損部位的數據修復，直接導入3D打印機中進行打印。③排水用葉輪3D打印。利用3D打印技術和反模鑄造技術，打印金屬零件毛坯，再對其進行精加工。

2.4仿真技術

經過一段時間的發展，可視化和虛擬技術已經逐步成熟，計算機仿真技術應運而生。將成熟的計算機仿真系統應用到機械設計制造行業中，可以突破煩瑣的機械設計制造過程，使之變得簡單、高效、合理。隨著AR、VR等虛擬技術的快速發展，根據實際需要在計算機系統中建立涉及制造的機械設備的數字模型并開展仿真試驗，是當代機械設計制造行業的重要環節。

2.5數控機床

數控機床就是數字控制機床的簡稱，顧名思義就是一種安裝了程序控制系統的自動化機床。數控機床的加工精度可達0.05～0.1mm，可以滿足機械產品的精度需要，并且能夠有效的解決精密、復雜、多品種的小批量零件的加工問題，是現代機床控制技術發展的趨勢。在機械設計制造及自動化的過程中，通過數控機床可以對機械的制造進行編程處理，并根據產品的情況選擇不同的編程方式。如果產品的設計制造比較復雜，就可以采取自動化編程的方式，反之就可以采用手工編程的方式。在編程的過程中，計算機平臺發揮著重要的作用，其應用主要包含兩方式，即數控編程和數控軟件。通過計算機平臺，可以靈活的轉換數控編程與計算機語言，從而促進了數控機床的發展。

結語

總的來說，將各種先進的計算機技術用于機械設計、制造和自動化不僅可以幫助設計人員更直觀地進行設計，還可以使相關的設計師查出隱藏的錯誤，及時進行更改，減少了設計時間，顯著提高了執行效率。從長遠來看，企業需要專注于計算機技術的研發。通過深入的研發，使得計算機技術與機械設計及制造很好地融合在一起，進而推動其又好又快的發展。

參考文獻

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