機械設計制造及其自動化中計算機技術的應用

林顯江，靳 毅

(共享鋼構有限責任公司，海南 海口 570100)

0 引言

我國國民經濟飛速發展，各個行業發展勢頭十分迅猛，計算機技術對于各個行業的發展做出了突出的貢獻。對于機械設計制造及其自動化的研究工作與生產環節，計算機技術的應用也不斷深入，推動了機械制造業不斷朝著微型化、智能化和網絡化方向發展。但由于計算機技術自身仍處于不斷優化發展的進程之中，機械設計制造也要緊跟其發展潮流，搭上智能化的飛速列車。文章將從我國的計算機技術在機械設計制造的應用現狀開始剖析，對計算機的具體應用進行研究與分析。

1 機械設計制造及其自動化中計算機技術的應用現狀

由歷史經驗可以看到，科學技術的進步是推動人類社會發展的強大推動力。近年來，國家也高度重視科學技術的發展，并推動其應用到社會各大領域，取得了顯著的成效。尤其是在機械設計制造及其自動化領域，隨著世界進入互聯網信息時代，在該領域中運用計算機技術，全面促進了機械設計制造及其自動化設計及產業的發展。

不可否認，計算機技術在機械設計制造及其自動化領域發揮了巨大的作用，使機械設計制造及其自動化取得了空前的新發展，但同時也要看到高科技計算機技術在該領域的滲透度依舊極低。由于我國在計算機技術與機械制造結合生產運用的研究方面起步較晚，研究深度不夠，運用程度不足，對比世界上一些發達國家，還相差甚遠。并且在現今的教學系統中，教師還是以傳統的機械設計制造及其自動化的講解為主，結合現代計算機技術的內容很少，造成機械設計制造及其自動化人才缺乏計算機技術運用技能[1]。

2 計算機技術在機械設計制造及其自動化中的作用

2.1 計算機技術提高了機械設計制造的效率

以前的機械設計制造業大都還用傳統的方式，即主要依靠人力來完成工作。但在機械設計過程中，會有很多微小的器件或者十分復雜的立體形狀處理是人力難以完成的，如果仍舊用人力來強行完成，不僅耗費的時間很長，而且質量難以保證。但若運用計算機技術來輔助機械設計，就可以把人力難以完成的復雜任務轉換為有條理的編程，讓計算機軟件系統代替人力完成任務。這樣可以極大地縮減相關工作人員的工作時間，提高了生產效率。

2.2 計算機技術提高了機械制造產品的質量

產品質量對于任何領域都是最為重要的指標，機械制造行業當然也不例外。對于機械制造產品來說，尺寸可以說是極其重要的，制造出來的產品因為尺寸的原因而無法組裝或者無法使用，那制造出的產品都成了廢品。所以在產品制造出來之前就要確保尺寸絲毫不差，顯然人工是無法保證做得到的，而利用計算機技術就可以輕易完成[2]。例如可以應用計算機軟件對產品進行建模，在計算機中可以看到產品的整體外觀及尺寸等重要信息，并且可以隨意修改。當模型建好了之后，應用3D打印技術可以將產品模型打印出來，進行拼接、組裝等，進而可以發現存在的問題，修改之后再付之批量產品的生產。這樣就可以保證產品設計無誤，質量得到了充分的保證，同時減少了成本。

3 計算機技術在機械設計制造及其自動化中的具體應用

3.1 計算機技術的輔助功能應用

計算機技術范疇很廣，所涉及的門類眾多，通過應用各種專業化的計算機軟件，比如二維平面設計軟件CAD和三維立體設計軟件UG等，可以輔助相關人員的學習和設計。機械設計制造從始至終的過程中，設計尤為重要，設計的好壞決定了產品的好壞，而產品外形結構的設計及產品功能的設計與仿真都離不開計算機技術的應用。使用計算機軟件進行設計與模擬，極大地提高了機械設計制造的可視化，降低了設計生產成本，同時還顯著提高了質量與效率。通過計算機技術可以提高機械設計制造的精準性。人的眼睛或肢體總是不能保證絲毫不差，但有些設計參數，如產品尺寸以及一些技術標準，對于機械生產來說是越精確越好的，所以，現在人們就可以運用計算機技術來操控，最大限度地保證產品細節的準確性。同時，計算機技術還可以幫助相關技術設計人員及時優化和改善產品，通過計算機軟件控制機械產品的生成，調制方案中的差錯，改正產品存在的問題與缺陷。

3.2 計算機數控機床技術的應用

機械設計制造及其自動化與計算機技術很好地結合部分在于自動化的實現，通過計算機技術控制機械實現自動化生產，極大地提高了生產效率，在機械設計中運用計算機數控機床可以說是機械制造自動化的充分體現[3]。通過編程和計算機軟件的操控，控制機械生產加工，減少了人工的運用，提高了生產智能化，且對于生產中一些零碎、細小的部件加工具有極大的效果。隨著計算機相關技術的不斷進步，數控機床操控語言逐漸簡易化，使得計算機數控機床的應用更為普遍，給機械設計制造企業帶來了極大的效益。

3.3 計算機模擬仿真技術的應用

計算機模擬仿真技術自產生便得到了極大的重視，并在機械設計制造及其自動化的生產加工過程中得到了廣泛的運用，提高了機械設計制造的科學性和合理性。通過計算機軟件對產品進行建模，提前感知產品的形態與特點，并對其優缺點進行全面綜合分析，確保產品設計的可行性與完備性，保證產品制造的有效性與可用性。除此之外，仿真技術還可以完成產品的功能實現，即不單單只設計出靜態產品，而是可以讓產品動起來，模擬現實存在的功能。例如，可以編程模擬現實環境，讓模型進行功能實現，然后通過運行反饋的數據來判斷設計功能的可行性與完備性，進而可以進行修改。同時，由于計算機幾乎可以模擬現實存在的可以想象的環境，所以可以對模型進行多環境全方位全面測試，確保產品的環境適應性，防止產品應用過程的毀壞。由此可見，應用計算機模擬仿真技術可以最大程度降低資金投入，最大限度地提高經濟效益。

3.4 計算機3D打印技術的應用

3D打印機在我們的日常生活中已經較為普遍，在實驗室中更是應用很廣。3D技術作為計算機技術中十分重要且較為新奇的分支，它的應用可以說對機械設計制造十分關鍵。前面所提到的技術大都是通過計算機屏幕呈現的，3D技術則能夠將模型打印出來，經過拼接便能夠完成最初的實體產品，它現實存在。3D技術運用到機械制造中，使設計者對產品的大小、尺寸以及其他細節部分有了直觀的感受，便于設計者直接看到產品制作出來之后的問題所在，也就便于模型的改進與完善。同時也避免了設計初期產品設計失敗所帶來的潛在損失，提高質量，降低成本，一舉兩得。

4 機械設計制造及其自動化中計算機技術的發展趨勢

4.1 機械設計制造微型化

就目前的機械制造行業來說，大器件的生產技術已經較為成熟，而小型甚至微型器件的生產仍存在一些問題。所以，相關科研技術人員也逐漸調整研究方向，逐步向微型化方向邁進[4]。在這個過程中，計算機技術可以說是不可或缺，促進了機械設計微型化，降低了器件應用時的能耗，提高了產品總體空間利用。

4.2 機械設計制造智能化

計算機技術本身也在迅速更新換代，邁向更加智能化的方向，而機械制造及其自動化生產搭載計算機技術這趟列車，必然也是朝著更加智能化的方向發展的。差錯對于人工操作來說是必然存在的，運用智能設備進行生產將會使差錯概率降至最低，且一定程度上提高了產品設計方案的保密性。智能產品將不斷涌入企業生產流程，工廠里的生產器械不斷智能化，計算機控制系統也在不斷智能化，今后的智能化需求也必然會越來越多，而相關工作人員也將在智能化生產的研究方面不斷深入，推動行業智能化發展勢頭。

4.3 機械設計制造網絡化

當今世界不斷發展，萬物互聯，計算機技術可以將整個機械設計制造系統連接在一起，形成一個大網絡，使生產更加條理，更加和諧，更加高效。并且在后期的產品整合階段，多個企業生產的零件也在同一個大網絡下進行組裝制造。

5 結語

綜上所述，文章主要分析了機械設計制造及其自動化中計算機技術的應用，并對計算機方面的相關技術應用做了簡單分析，其中包括計算機的輔助功能、數控機床、模擬仿真技術及3D打印技術的應用，總結了計算機技術應用的發展前景，旨在推動機械設計制造相關人員重視計算機技術的應用。