計算機技術在機械設計制造及其自動化中的實踐探究

孟楊霞 史 磊

（南陽科技職業學院，河南南陽 474150）

0 引言

在機械設計制造領域，計算機技術的應用促進了我國工業經濟的發展，尤其是我國繼續實施對外開放政策，機械制造企業要想提升自身的市場競爭力，須樹立前瞻性思維，提升機械制造信息化和自動化水平。我國的機械設計制造及其自動化與發達國家相比還有一定的差距，需要不斷完善發展策略。

1 機械設計及其自動化概述

隨著社會經濟的飛速發展，很多工業設備的原件和機電產品被用于工業生產領域，事實上這些工業設備原件就是機械設計和自動化，可以理解為產品設計、制造到生產的統稱。把計算機技術用于機械設計和自動化可以解決生產實踐中的技術問題，降低了生產勞動強度，提升了產品生產的智能化水平，促進了機械設計自動化發展水平，促進了諸多領域的發展，對社會經濟的發展也起到了巨大的推動作用[1]。

2 機械設計制造中計算機技術的應用優勢

計算機技術是廣義的技術概念，不僅包括計算機系統技術，還包括計算機組裝技術、計算機器件技術等技術內容。計算機技術在機械設計制造領域具有重要作用，主要體現在以下方面。

2.1 實現機械設計制造工作自動化

在現代機械設計制造環節，自動化是基礎性功能，也是提升機械制造設計有效性的關鍵，包括人工智能技術、大數據技術、計算機軟件技術等自動化技術，在計算機軟件和硬件的支持下實現集成、整合，自動化地進行指令生產、傳送、執行。比如，在機械設計制造系統中，通過上下料、裝卡、換刀、加工、零件檢驗等自動化操作實現整個設計制造鏈條運行，提高機械設計制造水平。

2.2 提高機械設計制造的可靠性

對機械設計制造可靠性來說，主要是在特定條件運作時，如果某時間運作處于穩定狀態或者沒有出現問題，那么該參數可以作為衡量機械設計制造產品的標準。如今的機械設計制造具有精細化和標準化特點，只依靠傳統的機械設計制造難以滿足實際需要，所以要從工藝的可靠性出發，計算機技術有著強大計算能力和分析能力，將其用于機械設計制造及其自動化，結合不同的需求場景進行仿真模擬，得到需求產品[2]。

3 機械設計制造及其自動化中計算機技術的應用

在實際應用前要明確應用的基本思路，企業要將生產期間的各項數據整合起來，在計算機采集信息后，將設備得到的開關量和模擬量數據整合到計算機系統，并統一處理。計算機技術在生產環節可以直觀地呈現生產過程，并且可以實時呈現系統的運行情況，便于技術人員了解相關參數、模擬開關量、隔離開關運行狀態、系統檢修信息。此外，在機械設計制造環節需要借助計算機技術對機械設計制造過程進行全面監督，實現遠程自動化設計與電動隔離開關的處理，使操作更加智能化，避免人為因素帶來的安全問題，詳細記錄設備出現的故障，為設備的安全運行提供幫助[3]。

3.1 輔助技術

機械設計制造和自動化技術與諸多領域相關，在實際操作中復雜性較強，借助計算機技術簡化了操作過程，大大提升了生產效率，促進了機械設計制造及自動化技術的發展。如今，計算機輔助技術在機械、服裝制作等領域發揮了重要作用，可以詳細分析產品的尺寸、形狀與結構信息，發現設計中存在的問題，強化設計質量，提升生產精度。此外，機械產品設計時需要應用較多的特殊符號，對設計提出了較高的要求，而輔助設計可以對特殊符號進行特殊處理，節約工作時間。總體來說，計算機輔助技術可以全方位呈現機械生產智能化，帶來巨大的經濟效益和社會效益[4]。

3.2 3D 技術

在機械制造企業中應用3D 技術可以提升產品的美觀性和生產過程的完整性，對提升設計和生產質量具有積極作用。在實際設計中，3D 技術可以結合產品的特征、尺寸建立模型，幫助設計人員發現設計問題，并進行及時修改。比如，分析荷載能力、顏色，最終完善機械產品的設計水平，提升產品質量。以往的機械設計制造模式主要采用物理或化學實驗分析產品質量，而3D 技術的應用不僅保證了生產質量，還大大節約了檢驗成本。

3.3 仿真技術

在機械產品的制造環節，計算機仿真技術解決了成本高和維修困難等問題，簡化了制造過程，可以實時監控機械的運動情況。從某種程度上講，計算機仿真技術實現了虛擬技術與可視化技術的融合，通過計算機建立數學模型，進行產品的仿真處理，仿真技術用于機械設計和自動化過程，使機械產品在設計與修改環節更為便利，仿真技術在機械制造領域可以結合虛擬技術模擬仿真實驗，提升產品質量。此外，設計控制草圖模式應根據集合工程系統基本工作原理，結合元件庫、各個元件圖表建立系統模型，在子模型中可以對各個元件進行選擇，以確保元件的適用性。在參數模式下設定活塞直徑等元件參數，設置仿真實踐與各項舒適條件[5]。

3.4 數控技術

在機械設計和自動化領域應用數控技術，完善了自動化制造過程，這一技術主要包括兩大模式，即數控編程和數控軟件，這兩種模式實現了計算機軟件編程自動化。數控編程在機械產品的生產與加工環節，借助數控軟件，編制運行程序。在數控機床中，如果存在運行故障問題，可通過數字化控制方式處理，保證工作的自動化處理，提高產品質量，滿足市場發展需求，實現大規模生產。在數控編程方面，利用數控編程軟件編寫程序，輸入執行指令后依托軟件和硬件處理，自動編寫和測試程序。當前，我國數控技術的實際應用效果較為理想，實現了全面優化，實現了計算機數控編程和語言的有效轉換，實現了機械生產效率的提升。此外，PLC 機電一體化技術也是機械設計制造及其自動化中應用比較廣泛的技術，這一技術是借助單片機輸入輸出電路、網絡通信系統和反饋系統，操控機械產品生產中的刨具、磨具，控制機械自動化生產中的溫度、塵屑、轉動模塊，進而實現設計和制造過程不同模塊的銜接[6]。

3.5 大數據技術

大數據技術的原理是借助計算機技術采集、處理和量化，在機械設計制造的自動化階段，可以將機械設備運行階段產生的數據信息匯集到系統中，再通過數據客觀地呈現設備生產運作狀態，幫助技術人員及時了解設備運行故障。機械設計制造企業通過大數據掌握流水線各個環節的數據信息和企業的生產情況，分析產品設計、加工和生產過程中存在的問題，再根據結果進行設備和流水線的檢修，使產品設計制造更加穩定和持久。

3.6 計算機繪圖技術

與傳統的手工繪圖方式相比，計算機繪圖技術參與機械產品圖紙設計，可以使繪圖過程更智能化和自動化。在計算機繪圖環節，CAD 技術得到了廣泛使用，這一技術有著強大的功能，能夠滿足機械設計和繪圖要求，降低手工繪圖工作量。比如，通過CAD 繪圖軟件處理較為復雜的圖形，可以繪制一半進行鏡像處理。

4 計算機技術在機械設計制造及其自動化中應用的要點

計算機技術在機械設計制造及其自動化過程中有著巨大的價值。當前，計算機技術應用尚不成熟，還需要結合機械制造和自動化實踐進行深入研究，需要處理幾方面的問題：其一，有充足的應用計算機技術動能。機械設計制造及其自動化具有復雜和繁瑣的特點，企業要重視信息搜集，提升技術應用的整體質量，不斷挖掘其價值，如果同行業熟練應用這一技術，就會逐漸導致自身失去市場競爭力；其二，有明確的應用目標。計算機技術的應用離不開硬件、軟件和技術人員的支持，并且計算機運維成本較高，需要企業在選擇計算機技術前明確技術需求和應用目標。比如，邀請相關專家進行技術論證，提供客觀的指導。

5 計算機技術在機械設計制造領域的發展趨勢

5.1 智能化

對于機械制造領域來說，今后的發展依舊需要先進的技術支持，機械設計制造的自動化和智能化發展不僅有利于制造企業的穩定發展，還提升了我國的綜合國力。在工業生產過程中，進一步提高機械設計技術水平，減少人工設計人力成本和誤差，在規范的計算機技術應用體系基礎上采用先進設備，實現機械行業的智能化發展。隨著信息技術的飛速發展，機械制造的智能化程度進一步加強，這也是機械制造行業的一大趨勢[7]。

5.2 微型化

受到科學技術發展水平的影響，部分大型機械設備存在體型龐大和功能不完善的問題，逐漸不能滿足時代發展的需求，機械設計制作的微型化發展，可以在縮小設備體積的同時，保證設備性能。實現計算機技術微型化不僅擴大了計算機技術的應用范圍，提高了醫療、生物、軍事等領域的應用程度，還能減少了運行能耗，降低了生產成本。因此，在實際生產和制造的過程中，需要對軟件和硬件進行優化，進一步滿足社會發展需求。

5.3 網絡化

網絡技術助力監測技術的發展，使機械產品的傳播范圍進一步擴大，使信息的傳播不再受時空限制。隨著信息傳輸技術水平的進步，網絡化技術的應用提升了機械設計制造及其自動化效率，在遠程設計、遠程控制、遠程維護等方面都具有重要作用，網絡化技術還加強了行業之間的溝通，提升了市場競爭力。機械制造企業可以在網絡環境下進行機械產品的銷售和推廣，提升了經濟效益和企業知名度。因此，在企業未來的發展中需要重視網絡化發展，擴寬機械產品的銷路。

5.4 經濟化

以往的機械產品設計、制造受到研發時間、設計成本、生產效率、人力成本等因素的影響，導致產品總成本較高，并且產品進入市場后價格偏高，不利于提升企業的競爭力。在計算機技術支持下優化設計和生產環境，有效地控制成本。比如，在設計階段，可以利用計算機技術和軟件工具進行圖紙繪制與參數的檢測，減少了人工工作量和人力成本，使相關人員將更多的精力放在設計方面，縮短了設計和研發的時間；在生產和制造階段，借助計算機技術及人工智能技術改進數控機床的控制系統，降低了生產成本。

5.5 開放性

如今，我國的計算機技術和互聯網技術逐漸成熟并且表現形式多樣化，促進了機械制造行業的開放性發展，而機械設計制造業在產品的設計以及制造過程中，不能局限于應用計算機技術，要善于學習和應用其他先進技術，提升仿真質量，對信息進行高效處理，不斷提升產品的制造質量。

6 結語

在社會各行各業中，計算機技術得到了不同程度的應用，并且計算機技術已經廣泛應用于機械設計制造及其自動化領域，滿足了機械設計制造企業的發展需求，這是時代發展的必然趨勢。我國正處于社會轉型發展的關鍵時期，發展工業經濟的過程中，除了加強技術創新，還需要國家政策的支持。當前，我國的計算機技術在機械制造領域應用的深化，有利于解決設計和制造中的不足，為企業帶來更大的經濟效益，促進社會的健康發展。