浅谈计算机技术在机械设计制造及自动化中的应用

张帆

摘要：随着技术的发展，现代化机械制造已经在计算机自动化应用领域得到了很大的拓展。计算机技术在机械制设计制造中的应用运用网络通信等先进技术促动机械制造领域向着自动化、智能化方向发展迈进。机械设计制造自动化应用已经成为新时代的发展趋势，在制造业中发挥着重要的作用。本文对机械设计制造和自动化计算机的应用进行分析，期望能够在未来看到机械设计制造自动化智能化水平登上更高的发展层次。

关键词：机械设计;制造自动化;计算机

0  引言

当前科学技术与机械制造与自动化技术相互融合，将多种学科中的复合型技术加以整合，形成综合性的机械设计制造自动化学科。作为机械制造的核心内容，自动化在人们的生产生活中发挥出巨大的作用，机械设计制造水平不断提升带来了不断扩大的生产力的利用价值，使得工业企业经济效益和社会效益得到了双赢。

1  机械设计制造自动化应用现状

机械自动化是工业领域中的一个常见词，企业通过自动化来提高生产率，减少生产成本。上世纪90年代，我国企业开始引用自动化技术，但是在生产水平方面与国外存在着一定的差距。随着技术的进步，我国的制造业在数量和质量上取得了很大进步，但是自主产品较少、核心技术较为缺乏，一些关键零件依然要从国外进口，因此在制造方业方面，我国是开始从机械制造半自动化向自动化慢慢实现转型的受到技术水平的限制，工作效率的提升速度在前期较为缓慢，但是随着技术的发展，工业的生产流程逐渐的提升，采用计算机进行管理企业逐渐完成了转型，创新性人才的不断涌现使得机械自动化的便利性发挥了优势，生产条件逐步得到改善[1]。

我国机械设计制造技术不断进步，相对于发达国家不断缩短技术差距。但不容否认的是我国在机械设计制造自动化方面起步较晚，很多技术曾经处于不成熟的状态，随着更多的精力和资金的投入，技术人员经过努力在机械设计制造自动化领域获得了长足的发展，历经数10年的不懈努力，我国已经实现了机械设计制造技术的自主知识产权的技术进步。当前在领应用领域上，机械设计制造自动化获得了很好的水平，但是问题也是客观存在的，例如自动化技术水平依然需要提升，再例如在人才方面我国还缺乏机械设计制造和自动化专业人才，技术力量的更迭存在断层情况。一些创新能力强的人才在机械设计制造领域还没有充分发挥出其才能。例如在柔性自动化生产技术上，如以物料储运系统和数字加工技术设备协调为主的柔性自动化生产线的设计上还应对动态调整加以研究。

如今通过机械设计制造水平提升后的自动化设备在工业农业制造业都已经发挥出巨大作用，避免了很多不安全因素影响、控制住了成本。设备的调整和维修更加方便，在安全性能上工作人员能够及时发现故障，并进行解决。

计算机在控制系统发挥出核心作用，生产数据的监管由计算机完成多层次计算机监管任务，多层计算机运行将运行状况监管数据进行传递，生产行为进行逐层调整，机械设计制造自动化系统通过工业机器人的形式予以了人为操作的替代，实现了技术储运系统的完全的自动化操作。

2  机械设计制造化计算机技术的应用

如今在进行机械设计制造自动化中计算机技术的应用可以做到设计阶段自动修正图纸得到更精确的计算;制造阶段提高了机械设计制造的生产质量和效率。在设计人员的努力下计算机系统能够掌握机械设备的几何设计情况，减少工程师的工作量和工作任务，在应用中发挥出机械设计制造的巨大优势，降低了机械设计零件的复杂程度，提升了机械设计制造产品生产的效率。例如传统的机械设计图纸可以通过计算机进行修正和改进。

①通过智能化技术的改进之后，借助于计算机技术实现了零部件电子化。一旦机械设备中某一个零件结构或者位置需要调整，计算机技术则可以迅速的完成这项工作，提高机械设计制造工作的整体效率，计算结果更加精确，而且可以将计算结果等信息资源加以海量保存，为机械设计制造提供参考依据，有效避免人为设计和计算中出现的误差。例如在数控编程中的应用，计算机编程可以分为自动和手动两种形式，人工完成各个阶段的编程处理之后，在计算机技术的帮助下，实现数控技术的更新，使得计算机语言得到數控转化。在数控系统发展过程中，计算机在机械设备的生产中能够保证二者之间的一致性，满足数控编程的要求，自动编程可以针对一些比较复杂的零件进行人工结合，利用边控语言实现对程序的处理和编写。

②在数控加工中的应用，CAD、CAM软件的应用，使得加工速度不断提升，设计水平不断提高，实现了对机械和零件质量以及体积方面的计算。模具CAD、CAM软件集成应用，对复杂模具进行设计，呈现零件和机械的模型，绘制出计算机中的相关的模拟装配，并通过其他技术和工艺的结合，将整个加工过程进行模拟完善，例如运用制造路径程序完成加工制造和数控机床的运行。

③在仿真技术应用中计算机可视技术和计算机虚拟技术的结合，可以实现模拟环节的应用。例如一个零件通过三维绘图软件建成之后，可以进行浇注系统、冷却系统、排序系统的合理性运行，利用计算机仿真软件模拟运行程序，在参数设计页面将速度、界面参数以及浇注温度加以模拟，并进入网格划分页面，将产品特征适应性等加以展示，建立出仿真模拟产品，能够对仿真模拟产品进行结构设计的合理性的论证，并指出缺陷指标值，为操作人员提供观察和分析的界面，及时发现产品设计中存在的问题，并经过生产参数的规范和调整，保证产品制造的功能性和准确性。

④在计算机技术的辅助功能下，利用二维制图软件制作CAD图，已经成为过去传统的技术，结合具体的计算机软件同步进行三维设计是当前的趋势，在页面设计上进行功能表达，为机械设计提供便利，提高了制图效率，使得设计结构更加清晰，这些软件能够帮助设计人员进行分析和优化，通过二维、三维之间的转换，提高技术人员对产品的整体把控。对机械设计制造来说，产品的尺寸和技术要求是重要的，设计参数在数据不变的情况下，不会影响其他结构的完整性，而且可以快速地标明产品的尺寸，通过文字输入的方式在页面内进行标明，并通过系统内部的标来说明不同部件和结构的名称，让审图者一目了然。

3  机械设计制造自动化相关关键技术

①前述柔性自动化生产技术的应用，例如在物料储运系统中进行数字加工技术的应用，可以协调各个加工生产对象，使得控制系统在计算机的帮助下，完成生产数据的监管，动态调整生产计划，不同计算机对不同生产层级进行监管，按照计算机运行的指令进行监管、数据的传递，生产行为进行逐层调整，并逐步发布。计算机在储运系统中的应用，以工业机器人的形式完成对信息系统操控的功能[2]。以并联机器人为例，并联机器人其结构是一个并列方式的闭环结构，拥有机构的最大自由度，两个独立的运动链条连接末端执行器组成并联机构。并联机器人可以广泛应用于汽车喷涂、飞行器制造等，其拥有固定基座和独立运作的运动链，能够进行自由度的提升。并联机构机器人在运行过程中负载能力较小，运动负荷小，机构即便是较为复杂，但应用依然十分灵活。上世纪70年代国外学者已经进行了机器人手臂的研发，当前并联机器人在世界上属于运行速度最快的机器人，可以通过高级算法进行控制，拥有灵活的机械臂，再大的工作范围内也可以保持平稳的工作状态，实现高速工作。通过装配、加工、包装和其他制造领域的应用，并联机器人的运行减少了工作时间周期，可以从运送、零部件夹取到产品的装配、自动化存储等完成全过程制造。机器人其结构紧凑，承载能力较强，不需要很大的工作空间，几乎是零误差，运动的空间，无论是重量轻重都可以接近设计要求，完美的完成产品制造。例如在飞行模拟器的运动模拟器上，作为飞行员必备的训练工具，工业机器人在智能化运行过程中发挥出自动化技术的优势。

②计算机综合制造系统属于集成制造系统。当前集成制造系统能够构建标准的数据模型，以全局的角度提升生产效率。信息分享平台是指挥中心利用多个单项辅助技术进行结合，与现代材料相运用电子信息的辅助作用下，新型的自动化理论和管理理论被加以实现，机械生产控制由计算机和传感器等设备完成，集成机械制造流程的根本反应，在工程中强调的是生产需求方面对产品生命周期的考虑，尽量节约生产成本，将缩短制造周期，使得研发与设计维护等相结合，实现经济效益的最大化。

③機械制造自动化检测技术。在计算机和传感器的应用中实现了产品效率的提升，通过微型计算机进行检测，保证信息技术的准确性和可靠性而为机械制造质量基础提供保障。

4  机械制造设计自动化发展趋势

近年来，随着机械设计、制造化的发展，自动检测技术、计算机综合制造系统以及各项技术优势已经在各个领域得到了体现，人们认识到了机械设计制造、自动化的发展作用，同时也为其发展创造了条件。

①大部分机械设计制造已经离开了设计制造的初级阶段，将生产管理加以结合，伴随工业生产的进步，将机械设计制造生产融合在一起实现高度集成化运行。

②机械设计制造与自动化是未来的一个发展目标，智能化是机械设计制造的发展趋势，智能化将进一步的节约人力，运用机器人形式来保证安全生产，提高生产效率，降低生产失误率。同时利用智能化的技术，在工业生产发展中还可以实现节能和环境保护，达到工业生产与良好环境的和谐共存。在机械设计制造方面生产运转将以节能材料为主要材料，最大程度的减少污染物排放，将可能利用能源加以重复利用。

③多元化的机械设计制造与自动化技术融合在一起，使得现在高新技术得到广泛应用，利用更多、更高的科技技术来发展工业，以满足社会发展需求。

5  结束语

机械设计制造领域已经在转型之路上，不断的大幅度迈进自动化技术，在战略目标的实现上发挥出巨大作用。生产成本不断被降低，自动化技术不断的应用，生产效率得到提升，使得企业在激烈的市场竞争中能够立于不败之地。随着工业产业落后现状的改善，我国的工业产业的自动化发展与建设将伴随着国民经济的快速增长同步前进。

参考文献：

[1]李坚.试析机械设计制造自动化的优势与特点[J].数码设计（下），2019（12）：257-258.

[2]王琛越，杨潞瑶.机械设计制造及其自动化中计算机技术的应用分析[J].数码设计（下），2019（12）：27.

[3]王琦源.机械设计制造及其自动化中计算机技术的应用分析[J].内燃机与配件，2019（19）：218.