張帆

摘要：隨著技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代化機械制造已經(jīng)在計算機自動化應(yīng)用領(lǐng)域得到了很大的拓展。計算機技術(shù)在機械制設(shè)計制造中的應(yīng)用運用網(wǎng)絡(luò)通信等先進技術(shù)促動機械制造領(lǐng)域向著自動化、智能化方向發(fā)展邁進。機械設(shè)計制造自動化應(yīng)用已經(jīng)成為新時代的發(fā)展趨勢，在制造業(yè)中發(fā)揮著重要的作用。本文對機械設(shè)計制造和自動化計算機的應(yīng)用進行分析，期望能夠在未來看到機械設(shè)計制造自動化智能化水平登上更高的發(fā)展層次。

關(guān)鍵詞：機械設(shè)計;制造自動化;計算機

0? 引言

當(dāng)前科學(xué)技術(shù)與機械制造與自動化技術(shù)相互融合，將多種學(xué)科中的復(fù)合型技術(shù)加以整合，形成綜合性的機械設(shè)計制造自動化學(xué)科。作為機械制造的核心內(nèi)容，自動化在人們的生產(chǎn)生活中發(fā)揮出巨大的作用，機械設(shè)計制造水平不斷提升帶來了不斷擴大的生產(chǎn)力的利用價值，使得工業(yè)企業(yè)經(jīng)濟效益和社會效益得到了雙贏。

1? 機械設(shè)計制造自動化應(yīng)用現(xiàn)狀

機械自動化是工業(yè)領(lǐng)域中的一個常見詞，企業(yè)通過自動化來提高生產(chǎn)率，減少生產(chǎn)成本。上世紀(jì)90年代，我國企業(yè)開始引用自動化技術(shù)，但是在生產(chǎn)水平方面與國外存在著一定的差距。隨著技術(shù)的進步，我國的制造業(yè)在數(shù)量和質(zhì)量上取得了很大進步，但是自主產(chǎn)品較少、核心技術(shù)較為缺乏，一些關(guān)鍵零件依然要從國外進口，因此在制造方業(yè)方面，我國是開始從機械制造半自動化向自動化慢慢實現(xiàn)轉(zhuǎn)型的受到技術(shù)水平的限制，工作效率的提升速度在前期較為緩慢，但是隨著技術(shù)的發(fā)展，工業(yè)的生產(chǎn)流程逐漸的提升，采用計算機進行管理企業(yè)逐漸完成了轉(zhuǎn)型，創(chuàng)新性人才的不斷涌現(xiàn)使得機械自動化的便利性發(fā)揮了優(yōu)勢，生產(chǎn)條件逐步得到改善[1]。

我國機械設(shè)計制造技術(shù)不斷進步，相對于發(fā)達國家不斷縮短技術(shù)差距。但不容否認(rèn)的是我國在機械設(shè)計制造自動化方面起步較晚，很多技術(shù)曾經(jīng)處于不成熟的狀態(tài)，隨著更多的精力和資金的投入，技術(shù)人員經(jīng)過努力在機械設(shè)計制造自動化領(lǐng)域獲得了長足的發(fā)展，歷經(jīng)數(shù)10年的不懈努力，我國已經(jīng)實現(xiàn)了機械設(shè)計制造技術(shù)的自主知識產(chǎn)權(quán)的技術(shù)進步。當(dāng)前在領(lǐng)應(yīng)用領(lǐng)域上，機械設(shè)計制造自動化獲得了很好的水平，但是問題也是客觀存在的，例如自動化技術(shù)水平依然需要提升，再例如在人才方面我國還缺乏機械設(shè)計制造和自動化專業(yè)人才，技術(shù)力量的更迭存在斷層情況。一些創(chuàng)新能力強的人才在機械設(shè)計制造領(lǐng)域還沒有充分發(fā)揮出其才能。例如在柔性自動化生產(chǎn)技術(shù)上，如以物料儲運系統(tǒng)和數(shù)字加工技術(shù)設(shè)備協(xié)調(diào)為主的柔性自動化生產(chǎn)線的設(shè)計上還應(yīng)對動態(tài)調(diào)整加以研究。

如今通過機械設(shè)計制造水平提升后的自動化設(shè)備在工業(yè)農(nóng)業(yè)制造業(yè)都已經(jīng)發(fā)揮出巨大作用，避免了很多不安全因素影響、控制住了成本。設(shè)備的調(diào)整和維修更加方便，在安全性能上工作人員能夠及時發(fā)現(xiàn)故障，并進行解決。

計算機在控制系統(tǒng)發(fā)揮出核心作用，生產(chǎn)數(shù)據(jù)的監(jiān)管由計算機完成多層次計算機監(jiān)管任務(wù)，多層計算機運行將運行狀況監(jiān)管數(shù)據(jù)進行傳遞，生產(chǎn)行為進行逐層調(diào)整，機械設(shè)計制造自動化系統(tǒng)通過工業(yè)機器人的形式予以了人為操作的替代，實現(xiàn)了技術(shù)儲運系統(tǒng)的完全的自動化操作。

2? 機械設(shè)計制造化計算機技術(shù)的應(yīng)用

如今在進行機械設(shè)計制造自動化中計算機技術(shù)的應(yīng)用可以做到設(shè)計階段自動修正圖紙得到更精確的計算;制造階段提高了機械設(shè)計制造的生產(chǎn)質(zhì)量和效率。在設(shè)計人員的努力下計算機系統(tǒng)能夠掌握機械設(shè)備的幾何設(shè)計情況，減少工程師的工作量和工作任務(wù)，在應(yīng)用中發(fā)揮出機械設(shè)計制造的巨大優(yōu)勢，降低了機械設(shè)計零件的復(fù)雜程度，提升了機械設(shè)計制造產(chǎn)品生產(chǎn)的效率。例如傳統(tǒng)的機械設(shè)計圖紙可以通過計算機進行修正和改進。

①通過智能化技術(shù)的改進之后，借助于計算機技術(shù)實現(xiàn)了零部件電子化。一旦機械設(shè)備中某一個零件結(jié)構(gòu)或者位置需要調(diào)整，計算機技術(shù)則可以迅速的完成這項工作，提高機械設(shè)計制造工作的整體效率，計算結(jié)果更加精確，而且可以將計算結(jié)果等信息資源加以海量保存，為機械設(shè)計制造提供參考依據(jù)，有效避免人為設(shè)計和計算中出現(xiàn)的誤差。例如在數(shù)控編程中的應(yīng)用，計算機編程可以分為自動和手動兩種形式，人工完成各個階段的編程處理之后，在計算機技術(shù)的幫助下，實現(xiàn)數(shù)控技術(shù)的更新，使得計算機語言得到數(shù)控轉(zhuǎn)化。在數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展過程中，計算機在機械設(shè)備的生產(chǎn)中能夠保證二者之間的一致性，滿足數(shù)控編程的要求，自動編程可以針對一些比較復(fù)雜的零件進行人工結(jié)合，利用邊控語言實現(xiàn)對程序的處理和編寫。

②在數(shù)控加工中的應(yīng)用，CAD、CAM軟件的應(yīng)用，使得加工速度不斷提升，設(shè)計水平不斷提高，實現(xiàn)了對機械和零件質(zhì)量以及體積方面的計算。模具CAD、CAM軟件集成應(yīng)用，對復(fù)雜模具進行設(shè)計，呈現(xiàn)零件和機械的模型，繪制出計算機中的相關(guān)的模擬裝配，并通過其他技術(shù)和工藝的結(jié)合，將整個加工過程進行模擬完善，例如運用制造路徑程序完成加工制造和數(shù)控機床的運行。

③在仿真技術(shù)應(yīng)用中計算機可視技術(shù)和計算機虛擬技術(shù)的結(jié)合，可以實現(xiàn)模擬環(huán)節(jié)的應(yīng)用。例如一個零件通過三維繪圖軟件建成之后，可以進行澆注系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、排序系統(tǒng)的合理性運行，利用計算機仿真軟件模擬運行程序，在參數(shù)設(shè)計頁面將速度、界面參數(shù)以及澆注溫度加以模擬，并進入網(wǎng)格劃分頁面，將產(chǎn)品特征適應(yīng)性等加以展示，建立出仿真模擬產(chǎn)品，能夠?qū)Ψ抡婺M產(chǎn)品進行結(jié)構(gòu)設(shè)計的合理性的論證，并指出缺陷指標(biāo)值，為操作人員提供觀察和分析的界面，及時發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計中存在的問題，并經(jīng)過生產(chǎn)參數(shù)的規(guī)范和調(diào)整，保證產(chǎn)品制造的功能性和準(zhǔn)確性。

④在計算機技術(shù)的輔助功能下，利用二維制圖軟件制作CAD圖，已經(jīng)成為過去傳統(tǒng)的技術(shù)，結(jié)合具體的計算機軟件同步進行三維設(shè)計是當(dāng)前的趨勢，在頁面設(shè)計上進行功能表達，為機械設(shè)計提供便利，提高了制圖效率，使得設(shè)計結(jié)構(gòu)更加清晰，這些軟件能夠幫助設(shè)計人員進行分析和優(yōu)化，通過二維、三維之間的轉(zhuǎn)換，提高技術(shù)人員對產(chǎn)品的整體把控。對機械設(shè)計制造來說，產(chǎn)品的尺寸和技術(shù)要求是重要的，設(shè)計參數(shù)在數(shù)據(jù)不變的情況下，不會影響其他結(jié)構(gòu)的完整性，而且可以快速地標(biāo)明產(chǎn)品的尺寸，通過文字輸入的方式在頁面內(nèi)進行標(biāo)明，并通過系統(tǒng)內(nèi)部的標(biāo)來說明不同部件和結(jié)構(gòu)的名稱，讓審圖者一目了然。

3? 機械設(shè)計制造自動化相關(guān)關(guān)鍵技術(shù)

①前述柔性自動化生產(chǎn)技術(shù)的應(yīng)用，例如在物料儲運系統(tǒng)中進行數(shù)字加工技術(shù)的應(yīng)用，可以協(xié)調(diào)各個加工生產(chǎn)對象，使得控制系統(tǒng)在計算機的幫助下，完成生產(chǎn)數(shù)據(jù)的監(jiān)管，動態(tài)調(diào)整生產(chǎn)計劃，不同計算機對不同生產(chǎn)層級進行監(jiān)管，按照計算機運行的指令進行監(jiān)管、數(shù)據(jù)的傳遞，生產(chǎn)行為進行逐層調(diào)整，并逐步發(fā)布。計算機在儲運系統(tǒng)中的應(yīng)用，以工業(yè)機器人的形式完成對信息系統(tǒng)操控的功能[2]。以并聯(lián)機器人為例，并聯(lián)機器人其結(jié)構(gòu)是一個并列方式的閉環(huán)結(jié)構(gòu)，擁有機構(gòu)的最大自由度，兩個獨立的運動鏈條連接末端執(zhí)行器組成并聯(lián)機構(gòu)。并聯(lián)機器人可以廣泛應(yīng)用于汽車噴涂、飛行器制造等，其擁有固定基座和獨立運作的運動鏈，能夠進行自由度的提升。并聯(lián)機構(gòu)機器人在運行過程中負(fù)載能力較小，運動負(fù)荷小，機構(gòu)即便是較為復(fù)雜，但應(yīng)用依然十分靈活。上世紀(jì)70年代國外學(xué)者已經(jīng)進行了機器人手臂的研發(fā)，當(dāng)前并聯(lián)機器人在世界上屬于運行速度最快的機器人，可以通過高級算法進行控制，擁有靈活的機械臂，再大的工作范圍內(nèi)也可以保持平穩(wěn)的工作狀態(tài)，實現(xiàn)高速工作。通過裝配、加工、包裝和其他制造領(lǐng)域的應(yīng)用，并聯(lián)機器人的運行減少了工作時間周期，可以從運送、零部件夾取到產(chǎn)品的裝配、自動化存儲等完成全過程制造。機器人其結(jié)構(gòu)緊湊，承載能力較強，不需要很大的工作空間，幾乎是零誤差，運動的空間，無論是重量輕重都可以接近設(shè)計要求，完美的完成產(chǎn)品制造。例如在飛行模擬器的運動模擬器上，作為飛行員必備的訓(xùn)練工具，工業(yè)機器人在智能化運行過程中發(fā)揮出自動化技術(shù)的優(yōu)勢。

②計算機綜合制造系統(tǒng)屬于集成制造系統(tǒng)。當(dāng)前集成制造系統(tǒng)能夠構(gòu)建標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)模型，以全局的角度提升生產(chǎn)效率。信息分享平臺是指揮中心利用多個單項輔助技術(shù)進行結(jié)合，與現(xiàn)代材料相運用電子信息的輔助作用下，新型的自動化理論和管理理論被加以實現(xiàn)，機械生產(chǎn)控制由計算機和傳感器等設(shè)備完成，集成機械制造流程的根本反應(yīng)，在工程中強調(diào)的是生產(chǎn)需求方面對產(chǎn)品生命周期的考慮，盡量節(jié)約生產(chǎn)成本，將縮短制造周期，使得研發(fā)與設(shè)計維護等相結(jié)合，實現(xiàn)經(jīng)濟效益的最大化。

③機械制造自動化檢測技術(shù)。在計算機和傳感器的應(yīng)用中實現(xiàn)了產(chǎn)品效率的提升，通過微型計算機進行檢測，保證信息技術(shù)的準(zhǔn)確性和可靠性而為機械制造質(zhì)量基礎(chǔ)提供保障。

4? 機械制造設(shè)計自動化發(fā)展趨勢

近年來，隨著機械設(shè)計、制造化的發(fā)展，自動檢測技術(shù)、計算機綜合制造系統(tǒng)以及各項技術(shù)優(yōu)勢已經(jīng)在各個領(lǐng)域得到了體現(xiàn)，人們認(rèn)識到了機械設(shè)計制造、自動化的發(fā)展作用，同時也為其發(fā)展創(chuàng)造了條件。

①大部分機械設(shè)計制造已經(jīng)離開了設(shè)計制造的初級階段，將生產(chǎn)管理加以結(jié)合，伴隨工業(yè)生產(chǎn)的進步，將機械設(shè)計制造生產(chǎn)融合在一起實現(xiàn)高度集成化運行。

②機械設(shè)計制造與自動化是未來的一個發(fā)展目標(biāo)，智能化是機械設(shè)計制造的發(fā)展趨勢，智能化將進一步的節(jié)約人力，運用機器人形式來保證安全生產(chǎn)，提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)失誤率。同時利用智能化的技術(shù)，在工業(yè)生產(chǎn)發(fā)展中還可以實現(xiàn)節(jié)能和環(huán)境保護，達到工業(yè)生產(chǎn)與良好環(huán)境的和諧共存。在機械設(shè)計制造方面生產(chǎn)運轉(zhuǎn)將以節(jié)能材料為主要材料，最大程度的減少污染物排放，將可能利用能源加以重復(fù)利用。

③多元化的機械設(shè)計制造與自動化技術(shù)融合在一起，使得現(xiàn)在高新技術(shù)得到廣泛應(yīng)用，利用更多、更高的科技技術(shù)來發(fā)展工業(yè)，以滿足社會發(fā)展需求。

5? 結(jié)束語

機械設(shè)計制造領(lǐng)域已經(jīng)在轉(zhuǎn)型之路上，不斷的大幅度邁進自動化技術(shù)，在戰(zhàn)略目標(biāo)的實現(xiàn)上發(fā)揮出巨大作用。生產(chǎn)成本不斷被降低，自動化技術(shù)不斷的應(yīng)用，生產(chǎn)效率得到提升，使得企業(yè)在激烈的市場競爭中能夠立于不敗之地。隨著工業(yè)產(chǎn)業(yè)落后現(xiàn)狀的改善，我國的工業(yè)產(chǎn)業(yè)的自動化發(fā)展與建設(shè)將伴隨著國民經(jīng)濟的快速增長同步前進。

參考文獻：

[1]李堅.試析機械設(shè)計制造自動化的優(yōu)勢與特點[J].數(shù)碼設(shè)計（下），2019（12）：257-258.

[2]王琛越，楊潞瑤.機械設(shè)計制造及其自動化中計算機技術(shù)的應(yīng)用分析[J].數(shù)碼設(shè)計（下），2019（12）：27.

[3]王琦源.機械設(shè)計制造及其自動化中計算機技術(shù)的應(yīng)用分析[J].內(nèi)燃機與配件，2019（19）：218.