機械設計制造及其自動化中計算機技術應用探索

李炙林

（江漢大學，湖北 武漢 430056）

計算機技術作為21 世紀推動生產力發(fā)展的重要技術要素，是當前我國機械制造產業(yè)轉型升級的技術依托。近年來的有關實踐表明，計算機技術不僅可以提高機械設計制造的效率和效果，還能夠通過自動化進程的明顯推進來提高機械設計制造的精準性，使有關工作開展更加科學、有效。顯然，計算機技術的這種功能極大地滿足了當前以及接下來一段時間我國制造業(yè)轉型升級的需要。然而，就目前的實際情況而言，計算機技術在機械設計制造及其自動化中的應用尚處于探索發(fā)展階段，諸如人工智能、大數據挖掘分析、計算機虛擬技術等先進技術在有關工作開展中的運用并不深入，需要通過有關應用性研究來逐漸拓展和豐富，以促進計算機技術在機械設計制造及其自動化中的更好應用。

1 計算機技術在機械設計制造及其自動化中應用的優(yōu)勢

計算機技術是一種廣義的技術概念，其除了包括計算機系統(tǒng)技術以外，還包括計算機器件技術、計算機部件技術、計算機組裝技術等與計算機技術應用密切關聯的技術內容。計算機技術的廣泛性為其在機械設計制造及其自動化中的應用創(chuàng)造了良好的條件，也賦予了計算機技術更多的優(yōu)勢。結合機械設計制造及其自動化實踐的實際，可以將計算機技術應用的優(yōu)勢歸納為以下兩點。

1.1 實現機械設計制造工作的自動化

自動化是現代機械設計制造需要實現的基礎性功能，也是提高機械設計制造工作精準性和有效性的關鍵性工作。包括計算機軟件技術、大數據技術、人工智能技術在內的一系列自動化技術，主要是通過對諸多計算機軟硬件的集成化設計與整合，來實現機械設計制造指令生產、傳送、執(zhí)行的自動化。在計算機技術的支持下，機械設計制造系統(tǒng)可以通過上下料自動化、裝卡自動化、換刀自動化、加工自動化、零件檢驗自動化等一系列的自動化操作來實現整個設計制造鏈條的自動化運行，從而滿足機械設計制造工作自動化的需要。

1.2 提高機械設計制造的可靠性

機械設計制造的可靠性是指機械制造產品在特定條件下運作時，某段時間內運作中沒有出現問題或者處于穩(wěn)定狀態(tài)的新能，該參數主要是對機械設計制造產品是否標準進行的衡量。在當前機械設計制造需求日趨標準化和精準化的情況下，僅依靠傳統(tǒng)的機械設計制造工藝難以完全滿足所有的需求，這就需要從機械設計制造的可靠性方面著手尋求新的工藝。計算機技術作為計算能力超強、計算精準度極高的技術類型，將其應用到機械設計制造及其自動化中，不僅可以有效提高機械設計制造的精確度，同時也可以根據不同的需求場景進行靈活的模型仿真，最終確定真正適合需要的產品。

2 計算機技術在機械設計制造及其自動化中的具體應用

隨著機械設計制造及其自動化實踐的多樣化、深入性發(fā)展，計算機技術在有關實踐中的應用也愈加廣泛，并且具體的應用也表現出各種差異。綜合而言，計算機技術的具體應用主要體現在以下幾個方面。

2.1 計算機繪圖技術在機械設計制造及其自動化中的應用

計算機繪圖技術是利用計算機圖形處理技術來實現繪制和顯示機械圖形的技術類型。相較于傳統(tǒng)的手工繪圖方式而言，計算機繪圖技術是將計算機圖形處理的技術運用到繪圖工作中，實現繪圖的自動化、流程化、信息化。目前，在繪圖過程中應用比較多的計算機技術主要有CAD 技術、CAM 技術等，這些技術軟件中的龐大功能基本滿足了機械設計制造過程中的繪圖需求，并且將傳統(tǒng)手工繪圖中的一些龐雜、繁瑣的內容交由技術進行簡單的處理，極大地提高了繪圖的效率。例如，在CAD 繪圖過程中，如果需要繪制復雜的軸對稱圖形，繪圖人員只需要在軟件中繪制出一半的圖形，然后利用軟件中的鏡像命令，就可以直接復制出另外一部分圖形。

2.2 計算機控制技術在機械設計制造及其自動化中的應用

計算機控制技術是利用計算機網絡實現機械設計制造中的低誤差、零誤差等精密化目標，從而提高生產設備的多量信息化和過程自動化的技術類型。目前，在機械設計制造及其自動化中應用比較廣泛的是PLC 機電一體化技術，該技術主要借助單片機輸入輸出電路以及網絡通信系統(tǒng)、反饋系統(tǒng)，對機械產品生產中的刨具、磨具等工具操控，以及機械自動化生產中的溫度、塵屑、轉動模塊進行科學的控制，以保證設計、制造過程中不同模塊、程序的有效銜接。

2.3 計算機仿真技術在機械設計制造及其自動化中的應用

計算機仿真技術是針對機械設計制造中的具體產品建立數學模型，并根據模型對機械設計制造及自動化水平進行分析評價，從而提高機械設計制造及自動化的科學性，保證產品生產的合理性。計算機仿真技術在機械設計制造及其自動化中的應用通常伴隨不同的階段和過程。在產品設計中的數據分析階段，設計人員通過構建相應的產品模型，可以對設計的產品進行數據分析，為后續(xù)的產品設計和圖紙繪制提供科學的信息支持。在產品優(yōu)化階段，設計人員會通過3D 技術等計算機方針技術對產品的尺寸、特征進行模擬仿真，及時發(fā)現設計中出現的問題，并進行持續(xù)的改進優(yōu)化，直至產品符合設計的要求。

2.4 大數據技術在機械設計制造及其自動化中的應用

大數據技術是借助計算機等設備實現收集、組織、處理批量數據的計算機技術類型。在機械設計制造自動化的過程中，海量的機械設備運行數據通過特定的系統(tǒng)匯總在一起，這些數據既是對機械設備生產運行狀態(tài)的反映，也是了解有關設備運行中可能存在的問題的重要途徑。在具體的機械產品設計制造過程中，企業(yè)可以運用大數據技術對流水線上的各環(huán)節(jié)的數據進行深入的分析，掌握生產的實際情況，對當下機械產品設計、加工與生產方面可能存在的問題進行數據分析，并根據問題分析做出相關的機械設備乃至整個流水線的檢查維護，從而保證生產活動的持續(xù)、穩(wěn)定開展。

3 計算機技術在機械設計制造及其自動化中應用需要注意的有關問題

通過上述分析可以看出，計算機技術在機械設計制造及其自動化中具有廣泛的應用空間和價值，并且在相關應用中超越傳統(tǒng)的人工操作。但是，當前計算機技術的應用尚處于較為粗淺的階段，需要有關主體結合機械設計制造及其自動化研究與實踐的實際情況進行持續(xù)性的深入。結合實踐活動，在計算機技術應用過程中，需要注意處理好以下幾方面的問題。

3.1 要有充足的應用計算機技術的動能

機械設計制造及其自動化是一項非常復雜、繁瑣的工作，企業(yè)在選擇和應用計算機技術過程中要保持堅定的決心和充足的信息，避免因為一時的錯誤或者失敗而否定計算機技術應用的必要性和重要性。例如，部分企業(yè)雖然認識到計算機技術的強大優(yōu)勢，但由于當前企業(yè)所采用的技術、設備能夠基本滿足生產的需要，并且沒有大的瑕疵，就忽視計算機技術，顯然，一旦同行業(yè)的其他企業(yè)采用了計算機技術，企業(yè)就會失去生產的優(yōu)勢，競爭力也就會喪失。

3.2 要有明確的應用目標

計算機技術應用需要有充分的軟件、硬件，以及人才支持，并且成本相對比較高。因此，企業(yè)等主體在選擇應用計算機技術之前，要先確定明確的技術需求，并據此確定明確的應用目標，避免盲目的技術引入導致資源的浪費和效益的降低。例如，企業(yè)可以邀請相關方面的專家進行技術論證，為計算機技術的引入提供客觀、科學的信息指導。

4 結語

機械產品設計制造及其自動化，是制造業(yè)轉型升級的內在要求，也是企業(yè)等主體適應產業(yè)發(fā)展的必要選擇。計算機技術在機械設計制造及自動化中應用所具有的明顯優(yōu)勢，以及應用范圍的廣泛性表明，將計算機技術應用到機械設計制造及自動化中具有明顯的必要性和良好的可行性。但是，對于具體的企業(yè)來說，在計算機技術應用過程中，要有充足的應用計算機技術的動能和明確的應用目標，確保計算機技術應用的科學性和有效性，使機械設計制造及自動化有明顯的進步和突破。