計算機技術(shù)在機械設(shè)計制造及其自動化中的實踐探析

祝貴萍，余凱敏

（三川智慧科技股份有限公司，江西 鷹潭 335200）

計算機技術(shù)作為一種通用技術(shù)，是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中不可或缺的一部分。在機械設(shè)計制造及其自動化領(lǐng)域，計算機技術(shù)的應(yīng)用有助于提升計算精度，還促進(jìn)機械自動化技術(shù)的發(fā)展。然而，在計算機技術(shù)在機械設(shè)計制造及其自動化中的應(yīng)用過程中仍存在一定的問題，需要不斷完善優(yōu)化。

1 計算機技術(shù)在機械設(shè)計制造及其自動化中的應(yīng)用優(yōu)勢

1.1 提升生產(chǎn)效率與質(zhì)量

設(shè)計師們可以利用計算機輔助設(shè)計軟件，在虛擬的三維空間中構(gòu)建設(shè)計模型，進(jìn)行各種復(fù)雜的計算和模擬實驗。這不僅提高了設(shè)計的效率，而且大大減少了設(shè)計過程中的錯誤。同時，計算機控制的制造設(shè)備可以精確控制每一個制造步驟，確保產(chǎn)品的質(zhì)量[1]。此外，通過引入自動化技術(shù)，機械制造過程中的許多重復(fù)性、繁瑣的任務(wù)都可以由機器自動完成，不僅有助于提高生產(chǎn)效率，還能降低成本。自動化還可以實現(xiàn)24 小時不間斷的生產(chǎn)，生產(chǎn)效率得以大幅提升。

自動化和計算機技術(shù)的應(yīng)用使得機械制造過程更加可控和可預(yù)測。每一個生產(chǎn)環(huán)節(jié)都可以被精確地監(jiān)控和管理，確保所有設(shè)備都能按照既定的流程進(jìn)行生產(chǎn)。這不僅提高了生產(chǎn)效率，而且減少了生產(chǎn)過程中的浪費和出錯率。

1.2 提升計算精度

在現(xiàn)代社會，計算機技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)滲透到各個行業(yè)，包括機械制造領(lǐng)域。對于設(shè)計師來說，利用計算機技術(shù)可以更全面地考慮市場發(fā)展、經(jīng)濟效益和產(chǎn)品性能等因素，從而對機械制造流程進(jìn)行深入的分析和比較。借助計算機系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)計，構(gòu)建相應(yīng)的模型，并以大數(shù)據(jù)技術(shù)和數(shù)據(jù)庫技術(shù)為支撐進(jìn)行建模。這種建模方式有效降低了計算誤差和設(shè)計誤差，從而避免了因誤差問題導(dǎo)致的成本增加。通過這種綜合應(yīng)用計算機技術(shù)的方式，設(shè)計師可以獲得更高的設(shè)計自由度和工作效率，同時也保證了產(chǎn)品的質(zhì)量和經(jīng)濟效益。設(shè)計師可以利用計算機技術(shù)進(jìn)行更復(fù)雜的設(shè)計和模擬，更好地滿足市場需求和客戶需求。

1.3 促進(jìn)機械自動化技術(shù)的發(fā)展

計算機技術(shù)與自動化生產(chǎn)技術(shù)的深度融合，正在推動機械自動化技術(shù)進(jìn)入一個前所未有的高速發(fā)展階段。在這個新的時代，機械自動化不再僅僅是一個抽象的概念，而是一個綜合性的系統(tǒng)工程，涵蓋了從設(shè)計、制造到維護(hù)的全過程。具體而言，機械自動化就是通過信息技術(shù)，優(yōu)化和提升機械自動化系統(tǒng)的整體性能和效率。這不僅僅是在智能計算機終端上的應(yīng)用，更是對機械零件精度、性能的全面提升。無論是微小的傳動部件，還是大型的結(jié)構(gòu)件，都需要通過精密的設(shè)計和制造工藝，來確保其性能和穩(wěn)定性。通過這樣的方式可以實現(xiàn)生產(chǎn)流程的優(yōu)化，有助于提高企業(yè)的經(jīng)濟效益，也有助于推動整個行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步和發(fā)展[2]。

2 計算機技術(shù)在機械設(shè)計制造及其自動化中的應(yīng)用途徑

2.1 輔助作用

計算機技術(shù)的飛速發(fā)展，已經(jīng)深深滲透到我們生活的各個角落，其中，在機械設(shè)計制造領(lǐng)域，計算機技術(shù)的應(yīng)用更是帶來了革命性的變革。在這個數(shù)字化的時代，計算機軟件已經(jīng)成為設(shè)計師手中的有力工具。三維設(shè)計軟件（Unigraphics NX，UG）和二維設(shè)計軟件（AutoCAD，CAD）等專業(yè)軟件的廣泛應(yīng)用，使得設(shè)計師們能夠輕松地實現(xiàn)復(fù)雜的機械設(shè)計。無論是精密的齒輪設(shè)計，還是復(fù)雜的機械結(jié)構(gòu)模擬，這些軟件都能幫助設(shè)計師們快速、準(zhǔn)確地完成設(shè)計任務(wù)。此外，計算機技術(shù)的引入，極大地豐富了機械設(shè)計制造的手段和方法。通過對產(chǎn)品設(shè)計流程的預(yù)演，計算機技術(shù)可以幫助設(shè)計師們發(fā)現(xiàn)并規(guī)避設(shè)計中的缺陷，優(yōu)化產(chǎn)品的設(shè)計結(jié)構(gòu)，從而提高產(chǎn)品的設(shè)計質(zhì)量和效率。同時，計算機技術(shù)還能降低生產(chǎn)風(fēng)險，因為通過計算機技術(shù)對設(shè)計進(jìn)行模擬和驗證，可以在產(chǎn)品投入生產(chǎn)前就對其進(jìn)行全面的測試和評估，確保了產(chǎn)品質(zhì)量與性能達(dá)標(biāo)，滿足了預(yù)期的準(zhǔn)則與標(biāo)準(zhǔn)。

2.2 3D 技術(shù)

計算機技術(shù)與3D 技術(shù)的深度融合為機械設(shè)計制造及其自動化開辟了全新的可能，帶來了前所未有的發(fā)展機遇。3D 技術(shù)使得信息的呈現(xiàn)方式從平面走向立體，使得設(shè)計、生產(chǎn)到銷售的全過程實現(xiàn)了一體化。這種一體化的設(shè)計，不僅極大地提高了工作效率，還使得產(chǎn)品的每一個細(xì)節(jié)都能得到精確的呈現(xiàn)。無論是產(chǎn)品的設(shè)計還是生產(chǎn)，都可以通過3D 技術(shù)進(jìn)行模擬和驗。還可以利用3D 技術(shù)分析產(chǎn)品，及時發(fā)現(xiàn)其中存在的潛在問題，從而在產(chǎn)品出廠之前就進(jìn)行修正，確保產(chǎn)品的完美呈現(xiàn)，保證了產(chǎn)品的設(shè)計、生產(chǎn)、制造的規(guī)范性，從而提高了產(chǎn)品的實用性。傳統(tǒng)的實物驗證方式被計算機3D 技術(shù)所取代，通過連接計算機圖形數(shù)據(jù)實現(xiàn)數(shù)字化的制造，形成一個更加科學(xué)、高效的生產(chǎn)體系。這種生產(chǎn)體系有助于降低生產(chǎn)成本，為企業(yè)帶來了更大的競爭優(yōu)勢。

2.3 仿真技術(shù)

計算機是現(xiàn)代工業(yè)設(shè)計中不可或缺的工具，它擁有強大的能力，可以創(chuàng)建逼真的三維數(shù)字模型，將產(chǎn)品的特性和細(xì)節(jié)充分展現(xiàn)出來。這些數(shù)字模型不僅可以幫助人們更好地了解產(chǎn)品，還可以讓設(shè)計師對產(chǎn)品設(shè)計進(jìn)行反復(fù)的修改和優(yōu)化，從而確保產(chǎn)品最終能夠滿足規(guī)范要求。在機械產(chǎn)品設(shè)計過程中，借助計算機仿真技術(shù)可以將現(xiàn)實世界的技術(shù)與虛擬世界的技術(shù)相融合，進(jìn)行仿真實驗，為設(shè)計活動提供強有力的數(shù)據(jù)支持。三維數(shù)字建模是計算機仿真技術(shù)的重要應(yīng)用之一，通過三維數(shù)字建模直觀地展示產(chǎn)品的外觀和內(nèi)部結(jié)構(gòu)，讓設(shè)計師、工程師和客戶都能夠更好地理解產(chǎn)品的特性和功能。此外，三維數(shù)字建模還為優(yōu)化產(chǎn)品設(shè)計提供了可能。設(shè)計師可以通過不斷修改和優(yōu)化數(shù)字模型，來尋找最優(yōu)的設(shè)計方案，從而提高產(chǎn)品的性能和質(zhì)量[3]。

2.4 大數(shù)據(jù)技術(shù)

大數(shù)據(jù)技術(shù)的工作原理是利用電子計算機等先進(jìn)技術(shù)實現(xiàn)對大量電子數(shù)據(jù)的搜集、組織和處理。工業(yè)設(shè)備運行過程中產(chǎn)生的大量數(shù)據(jù)會被集中到一個特定的系統(tǒng)中，這些數(shù)據(jù)不僅可以客觀地展示機器的生產(chǎn)狀態(tài)，還能幫助技術(shù)人員及時發(fā)現(xiàn)和預(yù)防可能出現(xiàn)的常見故障。企業(yè)可以利用大數(shù)據(jù)技術(shù)，深入分析生產(chǎn)流水線各階段的數(shù)據(jù)信息，全面掌握生產(chǎn)情況。例如，通過分析生產(chǎn)線上的產(chǎn)品質(zhì)量數(shù)據(jù)實時了解產(chǎn)品的質(zhì)量狀況，及時發(fā)現(xiàn)并解決潛在的質(zhì)量問題。同時，通過對歷史生產(chǎn)數(shù)據(jù)的挖掘和分析找出影響生產(chǎn)效率的關(guān)鍵因素，能夠大幅優(yōu)化生產(chǎn)。除了對生產(chǎn)數(shù)據(jù)的分析外，還可以將大數(shù)據(jù)技術(shù)運用在產(chǎn)品研發(fā)和市場營銷上。在產(chǎn)品研發(fā)方面，企業(yè)可以利用大數(shù)據(jù)技術(shù)對用戶需求、市場趨勢等信息進(jìn)行深度挖掘，促進(jìn)新品的而設(shè)計與研發(fā)；在市場營銷方面，企業(yè)可以通過分析銷售數(shù)據(jù)、客戶反饋等信息，精準(zhǔn)把握市場動態(tài)和客戶偏好，從而制定更加有效的營銷策略。

2.5 可視技術(shù)

計算機可視技術(shù)在機械設(shè)計領(lǐng)域的應(yīng)用，主要體現(xiàn)在將復(fù)雜的抽象信息通過技術(shù)手段轉(zhuǎn)化為易于理解的數(shù)據(jù)形式。這種方式使得設(shè)計師能夠更加直觀地分析和計算，從而更好地掌握機械設(shè)計的具體要求。通過對設(shè)計過程中的各種表現(xiàn)和反饋進(jìn)行實時監(jiān)控，設(shè)計師可以及時調(diào)整和優(yōu)化產(chǎn)品性能，以確保最終產(chǎn)品具備更高的市場競爭力。這種技術(shù)手段提高了設(shè)計效率，也使得產(chǎn)品能夠更好地滿足市場需求。具體來說，可視化技術(shù)的優(yōu)勢體現(xiàn)在以下幾點：通過可視化技術(shù)，計算機技術(shù)和自動化設(shè)計制造流程得以無縫融合，為整個設(shè)計和制造過程提供有力支持。這項技術(shù)能夠?qū)C械加工工人進(jìn)行有效監(jiān)控，確保他們的技術(shù)和操作符合具體標(biāo)準(zhǔn)。借助可視化技術(shù)，設(shè)計人員和技術(shù)人員可以對整個設(shè)計流程有一個清晰的認(rèn)識，進(jìn)而分析其中的缺點和不足，對設(shè)計流程進(jìn)行優(yōu)化和改進(jìn)，從而提升效率，推動自動化的發(fā)展。同時，可視化技術(shù)也有助于提高機械產(chǎn)品的可靠性和精確性，最大限度地減少各種誤差和問題帶來的損失[4]。

3 計算機技術(shù)在機械設(shè)計制造領(lǐng)域的發(fā)展趨勢

3.1 微型化

從機械設(shè)計制造及其自動化的發(fā)展趨勢來看，未來將會持續(xù)向微型化方向邁進(jìn)。這個過程主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

首先，隨著科技的不斷進(jìn)步，機械設(shè)計制造及其自動化產(chǎn)品正朝著體積更小巧、更輕便的方向發(fā)展，這是因為人類對于空間的需求和利用效率都在不斷提高。

其次，為了實現(xiàn)更高效的能源利用，未來的機械設(shè)計制造及其自動化系統(tǒng)將更加注重降低能源消耗，通過優(yōu)化設(shè)計和使用新型材料等方式，使其能夠在保證功能性的同時，達(dá)到節(jié)能環(huán)保的效果。

最后，隨著社會的快速發(fā)展，人們對于設(shè)備的響應(yīng)速度和精度要求也越來越高，因此，未來的機械設(shè)計制造及其自動化系統(tǒng)必須具備更高的運動性能，以便更好地適應(yīng)市場需求。這種微型化的發(fā)展趨勢不僅僅局限于機械設(shè)計制造及其自動化領(lǐng)域，它還將廣泛影響到其他領(lǐng)域，例如，在醫(yī)療領(lǐng)域，微型化的機械設(shè)計制造及其自動化產(chǎn)品可以被用于制作各種精細(xì)的醫(yī)療器械，幫助醫(yī)生進(jìn)行更為精確和細(xì)致的手術(shù)操作，提高治療效果。

3.2 智能化

在未來的社會進(jìn)步中，智能化已經(jīng)成為不可逆轉(zhuǎn)的趨勢。無論是生活還是工作，都能看到智能化帶來的便利和高效。同樣，為了提升機械制造的信息化程度，機械設(shè)計朝著智能化趨勢不斷發(fā)展。為了實現(xiàn)這一目標(biāo)可以通過利用計算機信息技術(shù)，來模擬人工智能的力量。隨著科技的發(fā)展，計算機的處理能力可以模擬出越來越真實的人工智能效果。通過計算機設(shè)計出更加復(fù)雜、精密的機械結(jié)構(gòu)，同時也可以通過計算機模擬進(jìn)行各種可能性的測試，以優(yōu)化設(shè)計方案。為了達(dá)到這個目的，需要構(gòu)建一套相對完整、規(guī)范且全面的計算機應(yīng)用體系，包括計算機硬件的選擇、軟件的開發(fā)和應(yīng)用等方面。同時，也需要進(jìn)一步加強在先進(jìn)設(shè)備應(yīng)用方面的力度。隨著科技的發(fā)展，先進(jìn)設(shè)備的應(yīng)用已經(jīng)成為智能化發(fā)展的重要組成部分。通過先進(jìn)設(shè)備實現(xiàn)更高精度的生產(chǎn)、更高效的生產(chǎn)流程以及更智能的生產(chǎn)管理。

3.3 經(jīng)濟化

在過去，機械產(chǎn)品的設(shè)計和制造是一項復(fù)雜而耗時的任務(wù)，受到研發(fā)時間、設(shè)計成本、生產(chǎn)效率和人力成本等因素的制約，導(dǎo)致機械產(chǎn)品的總成本居高不下，進(jìn)而使產(chǎn)品上市后價格昂貴，對企業(yè)的市場競爭力構(gòu)成了嚴(yán)重的負(fù)面影響。隨著計算機技術(shù)的飛速發(fā)展，計算機技術(shù)和軟件工具在設(shè)計階段發(fā)揮了重要作用，借助這些工具進(jìn)行圖紙繪制與參數(shù)的快速檢測，不僅大大減少了人工工作量和相關(guān)的人力成本，還能確保技術(shù)人員在產(chǎn)品設(shè)計環(huán)節(jié)中投入更多精力，從而縮短了設(shè)計和研發(fā)的周期。在生產(chǎn)和制造階段，計算機技術(shù)以及人工智能技術(shù)也發(fā)揮了巨大的作用。借助這些技術(shù)改進(jìn)數(shù)控機床的控制系統(tǒng)，進(jìn)一步降低了生產(chǎn)成本。此外，通過計算機技術(shù)實現(xiàn)生產(chǎn)過程的自動化和智能化，減少對人力的依賴，從而進(jìn)一步控制成本[5]。

3.4 開放性

計算機技術(shù)與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的表現(xiàn)形式越來越多樣化，推動了行業(yè)的開放性發(fā)展。特別是在機械設(shè)計制造領(lǐng)域，僅僅應(yīng)用計算機技術(shù)已經(jīng)不能滿足需求，企業(yè)需要更加積極地學(xué)習(xí)和應(yīng)用其他先進(jìn)技術(shù)，如人工智能、大數(shù)據(jù)等，以提升仿真質(zhì)量和效率。通過不斷地提升產(chǎn)品的制造質(zhì)量，企業(yè)可以更好地滿足市場需求，增強自身競爭力。

總而言之，計算機技術(shù)在機械設(shè)計制造及其自動化領(lǐng)域的實踐探析具有重要意義。通過分析現(xiàn)有問題和提出有效對策，有助于我國機械設(shè)計制造及其自動化計算機技術(shù)的健康發(fā)展。在未來，隨著計算機技術(shù)的不斷進(jìn)步，我國機械行業(yè)將邁向更高水平的智能化、高效化、綠色化發(fā)展。