计算机技术在机械设计制造及其自动化中的应用

郝国奇

（昇力恒（宁夏） 真空科技股份公司，宁夏 石嘴山 753000）

目前随着我国科技运用在机械制造业中的比重增加，我国工厂机械设计制造业己由传统的人工向自动化方面进行转变。当机械设计制造中运用自动化的程序来取代人工操作，那么势必计算机技术在机械产品自动化设计制造过程中需要重点的运用。但由于目前我国机械设计制造及其自动化中运用计算机技术刚处于初始阶段。

1 机械设计制造及其自动化概述

在我国机械制造的发展过程中，需要很多先进技术的支持和助力。比如计算机技术、仿真技术等，而机械设计制造及其自动化所需的这些先进技术，在国外的发达国家已经处于一个比较完善的阶段，但对于我国的工业化生产技术来说，其水平仍然存在着很多需要改进和完善的地方。当然我国也并没有甘心于止步不前，国家和政府也一直保持着鼎力支持的态度，投入大量的人力、物力、财力，力求将计算机技术、仿真技术等诸多先进的技术引进国内，致力于打造一个更加强大的工业化生产体系，逐渐向着自动化、一体化、科学化以及国际化的水平发展。然而，随着机械设计制造及其自动化市场不断变化，采用原来一成不变的计算机技术已经无法满足现如今数控机床又或是仿真技术的需求，为此，计算机技术研发人员还应该从我国机械设计制造发展的实际角度出发，对技术进行改进，从而推动行业的发展。

2 机械设计制造及其自动化中计算机技术的应用

2.1 计算机辅助技术的具体应用

计算机辅助技术可以满足机械设计开发、制造和自动化的所有需求，应用于许多领域，尤其是在机械设计制造企业中，计算机辅助技术可以提高成品设计的准确性和可靠性，并为用户和生产者带来社会利益和经济效益。首先，计算机辅助技术具有分析机械设计的基本原理和结构以及机械产品的尺寸和形状的功能。通过解决常见的机械设计问题提高机械设计的效率和水平。其次，在该领域中使用计算机辅助技术的主要目的是辅助各种机械设计工作。

2.2 仿真技术的应用

经过一段时间的发展，可视化和虚拟技术已经逐步成熟，计算机仿真技术应运而生。将成熟的计算机仿真系统应用到机械设计制造行业中，可以突破烦琐的机械设计制造过程，使之变得简单、高效、合理。随着AR、VR 等虚拟技术的快速发展，根据实际需要在计算机系统中建立涉及制造的机械设备的数字模型并开展仿真试验，是当代机械设计制造行业的重要环节。

2.3 数控机床在机械设计制造及其自动化中的应用

数控机床就是数字控制机床的简称，顾名思义就是一种安装了程序控制系统的自动化机床。数控机床的加工精度可达0.05～0.1mm（0.008-0.1mm），可以满足机械产品的精度需要，并且能够有效的解决精密、复杂、多品种的小批量零件的加工问题，是现代机床控制技术发展的趋势。在机械设计制造及自动化的过程中，通过数控机床可以对机械的制造进行编程处理，并根据产品的情况选择不同的编程方式。如果产品的设计制造比较复杂，就可以采取自动化编程的方式，反之就可以采用手工编程的方式。在编程的过程中，计算机平台发挥着重要的作用，其应用主要包含两方式，即数控编程和数控软件。

2.4 计算机3D 技术的应用

3D 技术呈现出极高的完整性和美观性特点，能够应用于机械设计制造及其自动化领域，根据机械设计制造产品的尺寸、结构等特征，进行三维立体化的模拟和仿真，全方位地分析机械设计制造产品的颜色、荷载能力、物理信息，实现对机械设计制造产品的仿真检测和验证，较好地提升机械设计制造产品的效率和质量，节约产品检测成本。机械设计制造及其自动化中的3D 数据采集技术，可以利用激光测距原理记录被测物体表面密集点的三维坐标、反射率、纹理信息，生成被测物体的线、面、体等图件数据。其扫描系统包括有动作捕捉仪、便携式激光扫描头、数据处理器、移动工作站，能够对被测物体的各个部分进行激光扫描，并对扫描数据进行降噪、精简等后期处理，再将三维数据导入到3D打印机中进行打印输出。以矿山排水用叶轮3D 打印为例，就充分体现出3D 技术在机械零部件逆向工程中的应用特性和功能，主要应用要点包括有：1） 三维扫描。预先清理机械零部件表面的污渍，采用在零部件表面贴控制标靶的方式进行三维扫描，捕捉定位零件的空间位置，通过三维扫描获悉矿山排水用叶轮的故障部位和程度，针对性地拟定最佳扫描方案。在三维扫描的过程中，手持便携式激光扫描头在动作捕捉仪的视野之内采集数据，并将其输送到工作站，实现三维可亮化图形成像和数据处理，最后导出生产所需点云格式；2） 数据处理及建模。在进行零件三维扫描之后，要对获取数据进行后期处理，对数据进行降噪、精简之后，由相关软件完成曲面重构，甄别三维扫描中的数据误差，并进行零件破损部位的数据修复，直接导入3D 打印机中进行打印；3） 排水用叶轮3D 打印。利用3D 打印技术和反模铸造技术，打印金属零件毛坯，再对其进行精加工。

3 结语

综上所述，作为称职的设计人员应该认识到，在机械设计制造及自动化的发展过程中，不仅仅只依赖于国外的先进技术，更多的是需要自己不断地前进和摸索，且结合自身国情和自身的机械制造发展情况，走一条自主研发和设计的路线。相信我国的工业生产发展会走向更大更高的舞台，得以快速发展。