計(jì)算機(jī)技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化中的應(yīng)用研究

徐曉青 孫華平

摘 要：計(jì)算機(jī)技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)和制造及其自動(dòng)化使用的發(fā)展中有著十分關(guān)鍵的用處。本文以該技術(shù)在工程機(jī)械領(lǐng)域的應(yīng)用為關(guān)鍵分析對(duì)象，對(duì)于該技術(shù)的使用和發(fā)展，將筆者在工程機(jī)械范圍里的科研經(jīng)驗(yàn)相結(jié)合，把仿真技術(shù)、3D打印技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)、人工智能技術(shù)、5G技術(shù)等相關(guān)內(nèi)容為代表，深層次分析了計(jì)算機(jī)方面對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)和制造及其自動(dòng)化使用的關(guān)鍵推動(dòng)力，與現(xiàn)在的機(jī)械工程范圍的發(fā)展走勢(shì)相結(jié)合，提出了一系列進(jìn)步方法，給相關(guān)方面的工作人員提供了幫助和協(xié)助。

關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī);機(jī)械設(shè)計(jì);自動(dòng)化應(yīng)用

中圖分類號(hào)：TH16 文獻(xiàn)識(shí)別碼：A

1計(jì)算機(jī)技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化應(yīng)用的發(fā)展現(xiàn)狀

伴隨以機(jī)械設(shè)計(jì)和制造及其自動(dòng)化使用為代表的工業(yè)制造4.0概念的創(chuàng)立，它已成為當(dāng)今社會(huì)積極發(fā)展的關(guān)鍵內(nèi)容。首先，借助該技術(shù)，可以大大提高機(jī)械工程方面的生產(chǎn)效率;其次，一般的機(jī)械設(shè)計(jì)和制造及其自動(dòng)化使用需要很多的研發(fā)時(shí)間和運(yùn)營(yíng)成本，不能符合現(xiàn)在社會(huì)的主流需要。尤其是隨著我國(guó)所有機(jī)械行業(yè)的蓬勃發(fā)展，迫切需要該技術(shù)的使用，來(lái)給機(jī)械工程行業(yè)帶來(lái)新的進(jìn)步和動(dòng)力，以符合現(xiàn)在機(jī)械行業(yè)的進(jìn)步要求。計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)、3D打印技術(shù)、大數(shù)據(jù)以及AI技術(shù)等相關(guān)內(nèi)容在機(jī)械工程范圍出現(xiàn)了十分關(guān)鍵的使用成果。

2機(jī)械制造及其自動(dòng)化應(yīng)用中的計(jì)算機(jī)技術(shù)分析

2.1仿真技術(shù)

該技術(shù)是近幾年對(duì)于個(gè)別機(jī)械工程的實(shí)際需要而進(jìn)行的使用研究。比如，在實(shí)際使用時(shí)，過(guò)去的機(jī)械設(shè)計(jì)制造在零部件的設(shè)計(jì)和特定使用數(shù)據(jù)，有可能達(dá)不到相應(yīng)的研究成果，但是在借助該技術(shù)后，能夠從根本上實(shí)行對(duì)過(guò)去機(jī)械設(shè)計(jì)制造的革新。首先篇，以該技術(shù)為基礎(chǔ)，用三維成像軟件為代表，對(duì)相關(guān)的機(jī)械零件進(jìn)行設(shè)計(jì)和處理，以及對(duì)相關(guān)的項(xiàng)目?jī)?nèi)容進(jìn)行了一定的使用分析;其次，對(duì)于該技術(shù)的使用，在一定范圍上給過(guò)去的機(jī)械部件的設(shè)計(jì)開(kāi)辟了新的發(fā)展思路，能夠降低過(guò)去的機(jī)械制造的設(shè)計(jì)時(shí)間和設(shè)計(jì)成本，此時(shí)，在該技術(shù)的幫助下，能夠在設(shè)計(jì)時(shí)發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)的問(wèn)題和不足。以當(dāng)前的物流業(yè)舉例，貨物的自動(dòng)傳送平臺(tái)的設(shè)計(jì)，就要對(duì)物品的運(yùn)輸方向以及物品的慣性、運(yùn)動(dòng)消耗等內(nèi)容進(jìn)行研究，借助該技術(shù)就能夠?qū)@些進(jìn)行合理化的研究，快速發(fā)現(xiàn)在設(shè)計(jì)過(guò)程出現(xiàn)的問(wèn)題，給后期的分析降低阻礙和困難。該技術(shù)的使用已經(jīng)不光是一般的仿制科學(xué)，而是把模擬的參數(shù)與實(shí)體進(jìn)行科學(xué)的結(jié)合，以此來(lái)找出更好的設(shè)計(jì)比例和設(shè)計(jì)計(jì)劃。

2.2 3D 打印技術(shù)

計(jì)算機(jī) 3D 打印技術(shù)，是近年來(lái)最具發(fā)展?jié)摿Φ膽?yīng)用技術(shù)。一方面，3D 打印技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)制造中產(chǎn)生了巨大的應(yīng)用成效，可以將較為復(fù)雜的機(jī)械部件進(jìn)行快速打印，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)品數(shù)據(jù)的有效調(diào)整，進(jìn)而滿足多樣化的功能需求;另一方面，3D 打印技術(shù)之所以能夠在機(jī)械設(shè)計(jì)制造領(lǐng)域中產(chǎn)生巨大的成效，源于其高效的制作速度。以機(jī)械設(shè)計(jì)制造的零部件為例，借助計(jì)算機(jī) 3D 打印技術(shù)，僅需要將設(shè)計(jì)內(nèi)容輸入到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，便可以快速得到相應(yīng)的設(shè)計(jì)模型，并且通過(guò)選用合適的材料，可以得出完整的設(shè)計(jì)內(nèi)容，無(wú)論材質(zhì)、比例、數(shù)據(jù)等方面都可以做到完美的仿制。因此，3D 打印技術(shù)被譽(yù)為新時(shí)代的工業(yè)革命技術(shù)，被譽(yù)為工業(yè) 4.0 時(shí)代的技術(shù)代表。

2.3 大數(shù)據(jù)技術(shù)

在機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化領(lǐng)域中，大數(shù)據(jù)技術(shù)的發(fā)展，為傳統(tǒng)機(jī)械領(lǐng)域提供了全方位的保障和支撐。例如，傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)制造，需要在大量的設(shè)備儀器中進(jìn)行打磨和試驗(yàn)，從而得出相應(yīng)的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)以及研發(fā)報(bào)告，因此設(shè)計(jì)出一款產(chǎn)品，需要投入大量的資源和時(shí)間，而借助計(jì)算機(jī)大數(shù)據(jù)技術(shù)，可以將同類產(chǎn)品的研發(fā)數(shù)據(jù)進(jìn)行科學(xué)的梳理和匯總，同時(shí)對(duì)一些實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行剖析和總結(jié)，幫助設(shè)計(jì)人員減少不必要的設(shè)計(jì)誤區(qū)，減少設(shè)計(jì)時(shí)間和研發(fā)成本。另外在機(jī)械部件生產(chǎn)完畢后，需要對(duì)性能以及自動(dòng)化成效進(jìn)行檢驗(yàn)和測(cè)試，而借助大數(shù)據(jù)技術(shù)，可以減少檢驗(yàn)成本和測(cè)試誤區(qū)，從而在根本上實(shí)現(xiàn)對(duì)傳統(tǒng)機(jī)械制造技術(shù)的升級(jí)和改善。

2.4AI 技術(shù)

計(jì)算機(jī) AI 技術(shù)，是利用程序代碼輸入到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，對(duì)一些常規(guī)工作進(jìn)行智能化生產(chǎn)。以機(jī)械工程中的自動(dòng)化應(yīng)用為例，在某汽車流水線加工作業(yè)過(guò)程中，利用計(jì)算機(jī) AI 技術(shù)，可以讓機(jī)械臂對(duì)不同角度、位置的設(shè)備進(jìn)行自動(dòng)化安裝，同時(shí)對(duì)安裝位置的差異性自動(dòng)化調(diào)節(jié)，可以準(zhǔn)確進(jìn)行變更和調(diào)整，確保設(shè)備流水線的安裝質(zhì)量。由于計(jì)算機(jī) AI 技術(shù)的應(yīng)用，可以在總體上降低人工制造存在的主觀問(wèn)題，尤其是相關(guān)環(huán)節(jié)的人為疏忽，會(huì)對(duì)自動(dòng)化生產(chǎn)線造成嚴(yán)重的后果，因此，在自動(dòng)化生產(chǎn)過(guò)程中，利用計(jì)算機(jī) AI 技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)極高的準(zhǔn)確性和高效性。以生產(chǎn)成本為例，應(yīng)用計(jì)算機(jī) AI 技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)作業(yè)的有效升級(jí)，將一些錯(cuò)誤問(wèn)題進(jìn)行收集和整理，保障在日后的自動(dòng)化過(guò)程不會(huì)再次發(fā)生同樣的問(wèn)題，同時(shí)隨著準(zhǔn)確率的逐步提升，生產(chǎn)效率也會(huì)進(jìn)一步改善。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，計(jì)算機(jī) AI 技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化領(lǐng)域中，所產(chǎn)生的生態(tài)成效，是傳統(tǒng)生產(chǎn)模式生產(chǎn)效率的 10 倍以上，甚至在汽車制造、手機(jī)制造等領(lǐng)域中，是人工制造效率的上百倍。另外，隨著社會(huì)大眾對(duì)機(jī)械設(shè)備的多元化需求，單一的人工模式已經(jīng)無(wú)法滿足當(dāng)前的行業(yè)發(fā)展變化，結(jié)合AI 技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)傳統(tǒng)生態(tài)的升級(jí)和創(chuàng)新?，F(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，將 AI 技術(shù)給予一定的簡(jiǎn)單智慧，因此，在開(kāi)展重復(fù)性的機(jī)械設(shè)計(jì)時(shí)，可以隨著設(shè)計(jì)內(nèi)容的復(fù)雜性，而逐步提升自身的技術(shù)水平，尤其是對(duì)設(shè)計(jì)初始的經(jīng)驗(yàn)累積，可以在后續(xù)的應(yīng)用過(guò)程中，實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)計(jì)內(nèi)容極高的準(zhǔn)確率，并且還能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)和檢查機(jī)械設(shè)計(jì)領(lǐng)域存在的問(wèn)題和錯(cuò)誤，保障設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)性和可靠性。

2.5 5G 網(wǎng)絡(luò)

通信技術(shù)范圍的前沿技術(shù)就是5G網(wǎng)絡(luò)，它也需要該技術(shù)的支持和幫助，以實(shí)現(xiàn)5G網(wǎng)絡(luò)的有效使用和普及。而該網(wǎng)絡(luò)在它的自動(dòng)化使用中的作用可能會(huì)導(dǎo)致顛覆性的創(chuàng)新方法。首先，它可以給機(jī)械工程的發(fā)展提供更好的信息和圖像傳輸比較。簡(jiǎn)而言之，一般的電子機(jī)械項(xiàng)目以圖像模式顯示在設(shè)計(jì)者面前，來(lái)進(jìn)行直觀、全面的計(jì)算技術(shù)，結(jié)合虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和現(xiàn)實(shí)增強(qiáng)技術(shù)，可以對(duì)多種內(nèi)容的多種機(jī)械設(shè)計(jì)規(guī)劃進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和檢查，然后獲得一系列測(cè)試參數(shù)，以幫助改進(jìn)和增強(qiáng)后續(xù)的相關(guān)內(nèi)容;其次它的使用可以在云端提供用于機(jī)械設(shè)計(jì)和制造的加速服務(wù)器，并以超級(jí)計(jì)算機(jī)為指導(dǎo)來(lái)提高機(jī)械設(shè)計(jì)和制造的效率和精準(zhǔn)性。利用它的高速傳輸特點(diǎn)，并在云端建立超級(jí)計(jì)算機(jī)，它可以同時(shí)為許多機(jī)械設(shè)計(jì)公司提供服務(wù)，從而實(shí)現(xiàn)了資源的合理使用。同時(shí)，每個(gè)公司都不需要購(gòu)買超級(jí)計(jì)算機(jī)，從而減小了設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)的成本，還可以獲得以后的維護(hù)保證，并減少了相應(yīng)的人員組織結(jié)構(gòu)?？梢钥闯?，它的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)能夠?yàn)橛?jì)算機(jī)技術(shù)和器械設(shè)計(jì)和制造等相關(guān)內(nèi)容來(lái)創(chuàng)建最好的發(fā)展橋梁，實(shí)現(xiàn)一般研發(fā)設(shè)計(jì)的創(chuàng)新發(fā)展，有助于機(jī)械自動(dòng)化工程的快速推廣，實(shí)現(xiàn)機(jī)械工程技術(shù)的更新和轉(zhuǎn)型。

結(jié)語(yǔ)

簡(jiǎn)而言之，該技術(shù)的進(jìn)步和使用為機(jī)械設(shè)計(jì)和制造及其自動(dòng)化方面帶來(lái)了新的前進(jìn)動(dòng)力和前進(jìn)積極性。同時(shí)伴隨對(duì)該技術(shù)的擴(kuò)展和創(chuàng)新，把生產(chǎn)效率和生產(chǎn)成本作為代表的關(guān)鍵特點(diǎn)，已經(jīng)成為促進(jìn)該領(lǐng)域持續(xù)進(jìn)步和改革的關(guān)鍵推動(dòng)力，來(lái)幫助行業(yè)的整體進(jìn)步實(shí)現(xiàn)社會(huì)制造系統(tǒng)的全面改變。

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