淺析機(jī)械產(chǎn)品數(shù)字化技術(shù)創(chuàng)新和發(fā)展

周龍 張?zhí)煲?/p>

摘要：機(jī)械產(chǎn)品采用數(shù)字化技術(shù)，極大地提高了產(chǎn)品的加工速度和加工質(zhì)量。數(shù)字化設(shè)計(jì)也是今后機(jī)械產(chǎn)品的發(fā)展方向，隨著時(shí)間的推移，技術(shù)的進(jìn)步，產(chǎn)品設(shè)計(jì)越來(lái)越數(shù)字化，越來(lái)越高精度，傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)必將在絕大多數(shù)方面被數(shù)字化設(shè)計(jì)所取代。

關(guān)鍵詞：技術(shù)；發(fā)展；機(jī)械產(chǎn)品；數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)

引言：

數(shù)字化技術(shù)在制造領(lǐng)域的應(yīng)用，極大的推進(jìn)了產(chǎn)品生產(chǎn)的速度，提高了機(jī)械產(chǎn)品生產(chǎn)的精度，減少了設(shè)計(jì)人員的工作量，但是同時(shí)對(duì)設(shè)計(jì)人員也有的新的要求。在經(jīng)濟(jì)全球化的時(shí)代背景下，生產(chǎn)企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)壓力越來(lái)越大，產(chǎn)品生產(chǎn)的精度和質(zhì)量都有了嚴(yán)格的把控。如何在最低成本的條件下做出最好的產(chǎn)品，是每一個(gè)生產(chǎn)商都在追求的目標(biāo)，只有運(yùn)用好數(shù)字化技術(shù)，跟上時(shí)代的潮流才能在前進(jìn)的路上走在大家的前面。

1.機(jī)械產(chǎn)品數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)分析

隨著經(jīng)濟(jì)全球化與科技的發(fā)展，產(chǎn)品的更新?lián)Q代速度越來(lái)越快，產(chǎn)品的生命周期變得越來(lái)越短，設(shè)計(jì)、生產(chǎn)，銷(xiāo)售的整個(gè)周期變得越來(lái)越短，整個(gè)的環(huán)境成為了開(kāi)放式環(huán)境，網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展也讓人們有了更多的選擇，并且用戶越來(lái)越追求個(gè)性化，小眾產(chǎn)品的銷(xiāo)路越來(lái)越好，生產(chǎn)商的壓力越來(lái)越大。例如酷睿的芯片，現(xiàn)在更新?lián)Q代的周期越來(lái)越短，高通的手機(jī)處理器也在加緊更新?lián)Q代，越來(lái)越多的人更追求訂制，根據(jù)自己的喜好來(lái)訂制產(chǎn)品，所以前期的機(jī)械設(shè)計(jì)占據(jù)了越來(lái)越重要的地位?，F(xiàn)在世界上主流的可以提高產(chǎn)品的設(shè)計(jì)效率的方法就是數(shù)字化的設(shè)計(jì)。數(shù)字化的設(shè)計(jì)是生產(chǎn)商向網(wǎng)絡(luò)化制造發(fā)展的基礎(chǔ)，擁有數(shù)字化技術(shù)的產(chǎn)品生產(chǎn)商就擁有相對(duì)的競(jìng)爭(zhēng)力，這是傳統(tǒng)的純粹制造型生產(chǎn)商所不具有的優(yōu)勢(shì)。

2.產(chǎn)品數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)應(yīng)用

2.1二維CAD技術(shù)

機(jī)械產(chǎn)品數(shù)字化技術(shù)最先運(yùn)用的就是二維CAD技術(shù)了，這種二維CAD技術(shù)在絕大多數(shù)領(lǐng)域取代了傳統(tǒng)的手繪圖紙，極大的提高了產(chǎn)品的設(shè)計(jì)速度，縮短的產(chǎn)品的設(shè)計(jì)周期，為以后的數(shù)字化設(shè)計(jì)奠定了基礎(chǔ)。

2.2曲面造型技術(shù)

曲面造型（surface modeling）是計(jì)算機(jī)輔助幾何設(shè)計(jì)（computer aided geometric design，CAGD）和計(jì)算機(jī)圖形學(xué)（computer graphics）的一項(xiàng)重要內(nèi)容，主要研究在計(jì)算機(jī)圖像系統(tǒng)的環(huán)境下對(duì)曲面的表示、設(shè)計(jì)、顯示和分析。它起源于汽車(chē)、飛機(jī)、船舶、葉輪等的外形放樣工藝。曲面造型技術(shù)采用三維+CAD的技術(shù)，為設(shè)計(jì)師提供了機(jī)械產(chǎn)品的3D模型，使設(shè)計(jì)師更好的了解產(chǎn)品。

2.3實(shí)體造型技術(shù)

實(shí)體造型技術(shù)（Solid Modeling）是計(jì)算機(jī)視覺(jué)、動(dòng)畫(huà)、虛擬現(xiàn)實(shí)等領(lǐng)域中建立3D實(shí)體模型的關(guān)鍵技術(shù)，是指描述幾何模型的形狀和屬性的信息并存于計(jì)算機(jī)內(nèi)，由計(jì)算機(jī)生成具有真實(shí)感的可視的三維圖形的技術(shù)。這是在三維線框模型和曲面造型技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展出來(lái)的，因?yàn)樵缙诘亩S交互式CAD系統(tǒng)中，計(jì)算機(jī)是沒(méi)有對(duì)產(chǎn)品零件的完整幾何描述的。這項(xiàng)技術(shù)極大的推進(jìn)的數(shù)字化設(shè)計(jì)的進(jìn)程。

2.4虛擬仿真技術(shù)

虛擬仿真又稱虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)或模擬技術(shù)，就是用一個(gè)虛擬的系統(tǒng)模仿另一個(gè)真實(shí)系統(tǒng)的技術(shù)，能夠根據(jù)機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)原型，給出虛擬仿真的模型結(jié)構(gòu)，還可以對(duì)仿真出來(lái)的機(jī)械產(chǎn)品模型進(jìn)行性能和各項(xiàng)指標(biāo)測(cè)試，極大的縮短了產(chǎn)品的設(shè)計(jì)周期，并且簡(jiǎn)化的產(chǎn)品的測(cè)試步驟，極高了制造的效率。

2.5變量化技術(shù)

我們?cè)谠O(shè)計(jì)的時(shí)候總是希望零部件能夠讓我們隨心所欲地構(gòu)建，隨心所欲的拆卸，能夠讓我們?cè)谄矫娴娘@示器上，構(gòu)造出三維立體的設(shè)計(jì)作品，而且希望保留每一個(gè)中間結(jié)果，以備反復(fù)設(shè)計(jì)和優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)使用。變量化技術(shù)就是實(shí)現(xiàn)的這一思想。在變量化技術(shù)的提出和實(shí)施過(guò)后，對(duì)于產(chǎn)品的檢測(cè)和更改起到了至關(guān)重要的作用，由于保存了每一個(gè)中間結(jié)果，所以在更改查找問(wèn)題的時(shí)候特別的方便，極大的縮短了產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)周期。

3.機(jī)械產(chǎn)品數(shù)字化技術(shù)的發(fā)展

3.1機(jī)械數(shù)字化技術(shù)的發(fā)展歷史

在18世紀(jì)60年代到19世紀(jì)60年代后期這100多年時(shí)間里，世界經(jīng)歷了一次翻天覆地的變化，兩次世界性的工業(yè)革命將人類(lèi)的科技推到了一個(gè)新高度，這也大大促進(jìn)了后來(lái)機(jī)械產(chǎn)品數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展。在第二次世界大戰(zhàn)結(jié)束之后，產(chǎn)品數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)得到了飛速發(fā)展，到后來(lái)MBD技術(shù)的出現(xiàn)，機(jī)械產(chǎn)品數(shù)字化設(shè)計(jì)又進(jìn)入了一個(gè)新的領(lǐng)域?qū)哟巍?/p>

3.2機(jī)械數(shù)字化技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

機(jī)械產(chǎn)品的種類(lèi)繁多，小到日常生活用品，大到航天航空設(shè)備，市場(chǎng)的需求量也隨著時(shí)間推移逐步加大。今年來(lái)，數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)應(yīng)用的領(lǐng)域逐漸增多，尤其在機(jī)械行業(yè)領(lǐng)域中，在其構(gòu)型方面也利用了計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)加速產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)，利用計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)行仿真操作，預(yù)測(cè)以及優(yōu)化產(chǎn)品等結(jié)構(gòu)。

在其中，最不可缺少的就是數(shù)字化設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，MBD技術(shù)的出現(xiàn)實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品數(shù)字化設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的整合，保證了產(chǎn)品數(shù)據(jù)的完整，在模型方面實(shí)現(xiàn)了共享，有力地提高了公司企業(yè)內(nèi)部的高效與協(xié)調(diào)。MBD技術(shù)也實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)與制造一體化與標(biāo)準(zhǔn)化，為今后的產(chǎn)品的設(shè)計(jì)提供了可靠的規(guī)范化系列標(biāo)準(zhǔn)。

3.3機(jī)械數(shù)字化技術(shù)未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)

理論設(shè)計(jì)，經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)，模型設(shè)計(jì)等都是機(jī)械產(chǎn)品數(shù)字化設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，在同一行業(yè)的不同企業(yè)中，數(shù)字化設(shè)計(jì)也有著一定的差別，這代表了企業(yè)各自的一個(gè)技術(shù)水平。雖然很多機(jī)械企業(yè)具備一般制造與運(yùn)用CAD/CAM的能力，且達(dá)到了一定的水平，但在技術(shù)儲(chǔ)備，設(shè)備先進(jìn)程度以及新型產(chǎn)品的研發(fā)等方面還與世界機(jī)械頂級(jí)企業(yè)存在一定的差距。在我國(guó)未來(lái)的發(fā)展中，產(chǎn)品數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)將會(huì)是一個(gè)重要并且蘊(yùn)含潛力的發(fā)展領(lǐng)域，這個(gè)行業(yè)的蓬勃發(fā)展，也會(huì)大大提高我國(guó)的生產(chǎn)力，讓我國(guó)經(jīng)濟(jì)水平進(jìn)一個(gè)更高的層次。

4.結(jié)束語(yǔ)

如今，數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)已經(jīng)在制造行業(yè)中占有一席之位，逐步成為了制造行業(yè)的核心力量，一個(gè)企業(yè)的數(shù)字化設(shè)計(jì)的水平也代表了企業(yè)在機(jī)械行業(yè)中的技術(shù)水平，機(jī)械產(chǎn)品數(shù)字化隨著時(shí)間的推移大大加快，在產(chǎn)品數(shù)量與質(zhì)量提高的同時(shí)，也為國(guó)家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展做出了貢獻(xiàn)。在今后的發(fā)展中，逐漸優(yōu)化設(shè)計(jì)的模式與方法，將數(shù)字化信息化融合，能極大促進(jìn)機(jī)械行業(yè)的創(chuàng)造出新的歷史篇章，推動(dòng)人類(lèi)社會(huì)的進(jìn)步。

參考文獻(xiàn)

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作者簡(jiǎn)介：周龍（1998—），男，四川省宜賓市，本科，西華大學(xué)，機(jī)械工程學(xué)院，機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)。

張?zhí)煲恚?997—），男，四川省自貢市，本科，西華大學(xué)，機(jī)械工程學(xué)院，機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)。

（作者單位：西華大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院）