機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化中計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用分析

摘 要：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化在我國(guó)的國(guó)民經(jīng)濟(jì)中處于不可替代的重要地位。它支撐著其他領(lǐng)域的發(fā)展，是國(guó)民經(jīng)濟(jì)中其他行業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)。在機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化中使用計(jì)算機(jī)技術(shù)能夠有效提高機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化的效率，并降低生產(chǎn)成本。本文主要從機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化的內(nèi)涵、機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化中計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用概況、應(yīng)用的具體狀況以及發(fā)展前景等方面對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化中計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用問題進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：機(jī)械設(shè)計(jì)制造；自動(dòng)化；計(jì)算機(jī)技術(shù)；應(yīng)用

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.07.131

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)、新材料及能源技術(shù)以及微電子技術(shù)的不斷革新和飛速發(fā)展，其在各領(lǐng)域的應(yīng)用也越來越廣泛。在機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化行業(yè)中，計(jì)算機(jī)技術(shù)的普及程度逐漸加深，使得機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化得到了質(zhì)的飛躍和發(fā)展，提高了機(jī)械設(shè)計(jì)及制造的效率，節(jié)省了生產(chǎn)時(shí)間及成本，促使機(jī)械設(shè)計(jì)及制造的自動(dòng)化進(jìn)程不斷加快。同時(shí)它也使我國(guó)的機(jī)械設(shè)計(jì)制造在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中具有較強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)。機(jī)電產(chǎn)品一體化、微型機(jī)電系統(tǒng)等等都是計(jì)算機(jī)技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化領(lǐng)域中進(jìn)行應(yīng)用而出現(xiàn)的典型成果。

1 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化的內(nèi)涵

機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化是一門對(duì)各種工業(yè)機(jī)械、設(shè)備以及機(jī)電產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、制造、運(yùn)行、控制等過程以及相關(guān)企業(yè)綜合管理技術(shù)進(jìn)行研究的學(xué)科。機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化主要以機(jī)械設(shè)計(jì)和制造為基礎(chǔ)，同時(shí)將計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、信息技術(shù)進(jìn)行有機(jī)融合，使得計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)以及信息技術(shù)能夠更好的解決現(xiàn)代工程領(lǐng)域中存在的較為復(fù)雜的技術(shù)問題，從而促進(jìn)機(jī)械設(shè)計(jì)、制造及自動(dòng)化的發(fā)展，同時(shí)實(shí)現(xiàn)機(jī)械產(chǎn)品的智能化。

2 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化中計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用概況

在機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化領(lǐng)域，計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用范圍非常廣泛。例如依賴計(jì)算機(jī)技術(shù)使得各種大型成套設(shè)備被研發(fā)成功，這些設(shè)備對(duì)與之相對(duì)應(yīng)的重點(diǎn)工程的建設(shè)發(fā)揮了不可估量的重要作用；計(jì)算機(jī)技術(shù)使得機(jī)械設(shè)計(jì)及制造的精密程度大大增加，帶動(dòng)了計(jì)算機(jī)工業(yè)的發(fā)展，使得集成電路的制造能夠?qū)崿F(xiàn)高度集成，且存儲(chǔ)器的容量也不斷增加；各種航空航天設(shè)備、高科技武器裝備以及科技等的發(fā)展也都有賴于計(jì)算機(jī)技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)制造領(lǐng)域的應(yīng)用。具體來說，機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化領(lǐng)域?qū)τ?jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用主要體現(xiàn)在對(duì)計(jì)算機(jī)可視技術(shù)、虛擬技術(shù)及仿真技術(shù)的應(yīng)用方面。

計(jì)算機(jī)可視技術(shù)是指將抽象的機(jī)械信息及數(shù)據(jù)通過計(jì)算機(jī)技術(shù)轉(zhuǎn)換為直觀的、便于理解的數(shù)據(jù)及信息，使得設(shè)計(jì)制造人員能夠通過對(duì)這些直觀且便于理解的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、計(jì)算，從而掌握所設(shè)計(jì)出的機(jī)械產(chǎn)品所具有的性能，并對(duì)其動(dòng)態(tài)進(jìn)行掌握，及時(shí)了解需要優(yōu)化、改造之處。計(jì)算機(jī)可視技術(shù)對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)制造領(lǐng)域的發(fā)展具有兩方面的優(yōu)勢(shì)，一是通過將計(jì)算機(jī)可視技術(shù)與機(jī)械設(shè)計(jì)制造相結(jié)合，能夠起到輔助設(shè)計(jì)的作用，從而避免人工設(shè)計(jì)中存在的誤差及，降低誤差出現(xiàn)的概率，使得機(jī)械的可靠性、精確性更加有保障；二是計(jì)算機(jī)技術(shù)的設(shè)計(jì)、制造等的速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于人力設(shè)計(jì)及制造，因此能夠大大提高工作效率，節(jié)省工作時(shí)間，并加速自動(dòng)化的進(jìn)程。

計(jì)算機(jī)虛擬技術(shù)是指使用計(jì)算機(jī)技術(shù)，創(chuàng)建與現(xiàn)實(shí)環(huán)境相似度非常高的機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化環(huán)境，并進(jìn)行模擬體驗(yàn)的技術(shù)。這一技術(shù)能夠?qū)⑷说脑O(shè)計(jì)理念先在虛擬環(huán)境中進(jìn)行模擬，使人的設(shè)計(jì)理念與計(jì)算機(jī)技術(shù)相結(jié)合來驗(yàn)證設(shè)計(jì)的可行性，使人和機(jī)械設(shè)計(jì)制造之間的交流更加高級(jí)，從而使得機(jī)械設(shè)計(jì)的過程更加科學(xué)合理，同時(shí)還能減少對(duì)設(shè)計(jì)出來的產(chǎn)品進(jìn)行實(shí)踐檢驗(yàn)階段的費(fèi)用。

計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)是指使用媒體形態(tài)對(duì)機(jī)械模型進(jìn)行描述，使得產(chǎn)品的系統(tǒng)形態(tài)、數(shù)學(xué)模型及物理模型等更加清晰形象的展現(xiàn)出來，為具體的設(shè)計(jì)及操作過程提供依據(jù)和參考，同時(shí)利用計(jì)算機(jī)的輸入、輸出功能推動(dòng)機(jī)械設(shè)計(jì)及制造的自動(dòng)化，使得機(jī)械設(shè)計(jì)手段更加科學(xué)、自動(dòng)化程度更高的技術(shù)。

3 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化中計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用的具體狀況

3.1 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化中計(jì)算機(jī)技術(shù)的輔助功能

機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化過程非常復(fù)雜，計(jì)算機(jī)技術(shù)自身所具備的優(yōu)勢(shì)決定了其在機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化中的重要地位和作用。同時(shí)這也是計(jì)算機(jī)技術(shù)和機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化不斷發(fā)展的必然結(jié)果。計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)功能除了在服裝、報(bào)刊等的設(shè)計(jì)中占有一席之地，而且在機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化中的作用也不可小覷。在機(jī)械行業(yè)中，計(jì)算機(jī)輔助功能的具體作用主要體現(xiàn)在：首先，在機(jī)械設(shè)計(jì)制造過程中，會(huì)涉及到一些非常復(fù)雜的機(jī)械圖的繪制。而CAD、CAM等都是非常有用的計(jì)算機(jī)繪圖軟件，能夠降低手工繪圖的復(fù)雜性，同時(shí)也能提高繪圖效率；其次，計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)能夠?qū)C(jī)械的結(jié)構(gòu)、形狀、尺寸以及工作原理等進(jìn)行詳細(xì)的描述，有利于設(shè)計(jì)者更加快速的找出設(shè)計(jì)中存在的問題；最后，在計(jì)算機(jī)輔助功能中對(duì)圖紙進(jìn)行修改、再次編輯等都非常容易簡(jiǎn)捷，可以省略掉手工繪圖中一些不必要的環(huán)節(jié)，提高機(jī)械設(shè)計(jì)的效率。

3.2 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化中計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的應(yīng)用

計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)是計(jì)算機(jī)可視技術(shù)和虛擬技術(shù)繼續(xù)進(jìn)步的結(jié)果，可視技術(shù)及虛擬技術(shù)是其不斷發(fā)展的基礎(chǔ)。仿真軟件通過對(duì)研究對(duì)象建立數(shù)學(xué)模型，使其將研究對(duì)象的各項(xiàng)數(shù)據(jù)及信息真實(shí)、全面、具體、直觀的呈現(xiàn)出來，然后使用計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)行分析研究，一方面使得研究對(duì)象的性能更加安全可靠，另一方面也能使修改過程的操作更加簡(jiǎn)單。而且，仿真軟件將現(xiàn)實(shí)與模擬進(jìn)行結(jié)合，對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，使得機(jī)械產(chǎn)品的質(zhì)量更加有保障。

4 我國(guó)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化的發(fā)展前景

隨著科教興國(guó)戰(zhàn)略的不斷深入推進(jìn)，我國(guó)的機(jī)械設(shè)計(jì)制造業(yè)取得了長(zhǎng)足發(fā)展，獲得了一系列豐碩的成果。但不可否認(rèn)，目前我國(guó)的機(jī)械設(shè)計(jì)制造業(yè)的發(fā)展仍落后于發(fā)達(dá)國(guó)家，必須持續(xù)不斷的繼續(xù)向前發(fā)展。在未來，計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)、新材料等技術(shù)將會(huì)成為機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化的主要推動(dòng)力，其在機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化中的應(yīng)用也必然會(huì)越來越深入?？傮w來說，未來的機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化的發(fā)展趨勢(shì)可呈現(xiàn)出以下幾方面特征。從以下特征不難看出，計(jì)算機(jī)技術(shù)貫穿于未來機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化的始終。

4.1 微型化

計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展使得在未來機(jī)械設(shè)計(jì)制造也朝著微型化的方向邁進(jìn)。微型化使得機(jī)械產(chǎn)品的體積更小、運(yùn)動(dòng)更靈活、能耗更低，從而節(jié)省資源及能源并降低生產(chǎn)成本。尤其是在生物、醫(yī)療、軍事等領(lǐng)域，微型化所具有的優(yōu)勢(shì)越來越明顯，很好的促進(jìn)了相關(guān)領(lǐng)域向著更高端及精細(xì)的方向發(fā)展。

4.2 網(wǎng)絡(luò)化

網(wǎng)絡(luò)技術(shù)促進(jìn)了經(jīng)濟(jì)全球化的發(fā)展，同時(shí)也使得未來的機(jī)械設(shè)計(jì)制造更加全球化。例如新產(chǎn)品能夠以最快速度在世界范圍內(nèi)傳播推廣。而且，隨著各種以網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)的遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)的不斷更新和完善，機(jī)械設(shè)計(jì)制造將會(huì)更加便捷。

4.3 智能化

未來的機(jī)械設(shè)計(jì)制造將會(huì)在計(jì)算機(jī)技術(shù)的基礎(chǔ)上，將各種新思想及方法相結(jié)合，使用計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)人類智能進(jìn)行模擬，使得機(jī)器行為的推斷能力、邏輯能力及自主決策能力增強(qiáng)，從而推動(dòng)機(jī)械設(shè)計(jì)制造過程更加自動(dòng)化及智能化。

5 結(jié)束語

綜上所述，在機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化中，計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用是大勢(shì)所趨。它不但能將設(shè)計(jì)非常直觀的呈現(xiàn)出來，使設(shè)計(jì)人員更加清晰的發(fā)現(xiàn)其中存在的錯(cuò)誤并進(jìn)行改正，而且能對(duì)設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行再次編輯及修改，從而節(jié)省了設(shè)計(jì)時(shí)間，提高了工作效率。同時(shí)它還能對(duì)設(shè)計(jì)作品進(jìn)行仿真模擬，對(duì)其性能進(jìn)行檢測(cè)。因此在未來要加大對(duì)相關(guān)技術(shù)的研發(fā)力度，使計(jì)算機(jī)技術(shù)能夠更好的與機(jī)械設(shè)計(jì)及制造進(jìn)行融合，從而促進(jìn)其更加快速的發(fā)展。

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作者簡(jiǎn)介：何楠（1991-），男，陜西延長(zhǎng)人，研究方向：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化。