計(jì)算機(jī)輔助制造技術(shù)在機(jī)械制造中的應(yīng)用現(xiàn)狀分析

趙紅娟

摘要：隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域也日益廣泛，其中，計(jì)算機(jī)輔助制造技術(shù)的產(chǎn)生以及在機(jī)械制造領(lǐng)域中的應(yīng)用，對于提升機(jī)械制造的精度、效率都發(fā)揮著不容忽視的作用。文章在對計(jì)算機(jī)輔助制造技術(shù)、計(jì)算機(jī)輔助制造技術(shù)在現(xiàn)代機(jī)械制造中的地位做出分析與論述的基礎(chǔ)上，對計(jì)算機(jī)輔助制造技術(shù)在現(xiàn)代機(jī)械制造中的應(yīng)用進(jìn)行了研究與探討。

關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)輔助制造技術(shù);機(jī)械制造;地位;應(yīng)用

信息技術(shù)與管理技術(shù)的發(fā)展，為現(xiàn)代機(jī)械制造技術(shù)的發(fā)展提供了強(qiáng)有力的支撐，在此背景下，現(xiàn)代機(jī)械制造無論是在產(chǎn)品設(shè)計(jì)、產(chǎn)品加工、產(chǎn)品檢測還是產(chǎn)品銷售與產(chǎn)品使用方面都產(chǎn)生了明顯的變化，而清潔、低耗、高效以及優(yōu)質(zhì)則是現(xiàn)代機(jī)械制造技術(shù)所具有的突出特點(diǎn)，這促使現(xiàn)代機(jī)械制造技術(shù)能夠更好地適應(yīng)市場競爭，并為機(jī)械制造產(chǎn)業(yè)的發(fā)展發(fā)揮著不容忽視的助力作用。

一、計(jì)算機(jī)輔助制造技術(shù)

計(jì)算機(jī)輔助制造技術(shù)指的是依托計(jì)算機(jī)等技術(shù)完成制造流程中的生產(chǎn)準(zhǔn)備、產(chǎn)品加工等工作，其中，生產(chǎn)計(jì)劃的制定、生產(chǎn)流程的設(shè)計(jì)與生產(chǎn)質(zhì)量的控制都是計(jì)算機(jī)輔助制造技術(shù)所涵蓋的重要環(huán)節(jié)。相對于這一廣義的概念，計(jì)算機(jī)輔助制造技術(shù)也具有狹義的概念，即專指制造流程中的計(jì)算機(jī)數(shù)控編程，如對制造刀具軌跡與路徑的生成等。事實(shí)上，計(jì)算機(jī)輔助制造技術(shù)并不是單一存在的，這種技術(shù)往往與計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)、計(jì)算機(jī)輔助質(zhì)量控制技術(shù)等共同應(yīng)用，而這些技術(shù)在推動現(xiàn)代機(jī)械制造發(fā)展中都發(fā)揮著重要的推動作用。當(dāng)然，在對計(jì)算機(jī)輔助制造技術(shù)做出認(rèn)知的過程中，需要避免產(chǎn)生“唯技術(shù)論”的傾向，由于計(jì)算機(jī)是由人所控制，因此，人的主導(dǎo)作用在計(jì)算機(jī)輔助制造技術(shù)的應(yīng)用中仍舊占據(jù)著重要的地位，而人與計(jì)算機(jī)共同構(gòu)成的人機(jī)交互系統(tǒng)，則是計(jì)算機(jī)輔助制造技術(shù)在現(xiàn)代機(jī)械制造中充分實(shí)現(xiàn)自身價(jià)值的重要基礎(chǔ)。當(dāng)然，計(jì)算機(jī)輔助制造技術(shù)在汽車制造、船舶制造、飛機(jī)制造等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，與此同時，這一技術(shù)在電子、服裝、建筑等領(lǐng)域中也在逐漸推廣與普及。

二、計(jì)算機(jī)輔助制造技術(shù)在現(xiàn)代機(jī)械制造中的地位

當(dāng)前，隨著現(xiàn)代機(jī)械制造產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，機(jī)械制造產(chǎn)業(yè)對產(chǎn)品制造效率、產(chǎn)品制造質(zhì)量所提出的要求不斷提升，在此背景下，計(jì)算機(jī)輔助制造技術(shù)展現(xiàn)出了自身的價(jià)值，并在現(xiàn)代機(jī)械制造中處于核心地位。在傳統(tǒng)的機(jī)械制造工作中，無論是圖紙的設(shè)計(jì)還是加工程序的編制，都需要以人工為基礎(chǔ)，雖然自動化技術(shù)逐步得以推廣和應(yīng)用，但是效率問題、誤差問題依舊客觀存在，與此同時，產(chǎn)品的更新?lián)Q代也面臨著更多困難，在此背景下，生產(chǎn)周期與生產(chǎn)成本的提升，嚴(yán)重制約著機(jī)械制造企業(yè)快速響應(yīng)市場并迅速提升自身市場競爭力。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展，計(jì)算機(jī)能夠依托精密的數(shù)據(jù)運(yùn)算與處理能力，替代傳統(tǒng)機(jī)械制造中一些重復(fù)、繁重或者容易產(chǎn)生人工誤差的工作。對于機(jī)械制造領(lǐng)域中的工作者而言，計(jì)算機(jī)輔助制造技術(shù)在現(xiàn)代機(jī)械制造中的介入，促使他們能夠從計(jì)算機(jī)輔助制造技術(shù)可以替代的工作中得以解放，并專注于產(chǎn)品的開發(fā)以及對制造過程的模擬等，這對于推動計(jì)算機(jī)輔助制造工藝的持續(xù)優(yōu)化、進(jìn)一步提升計(jì)算機(jī)輔助制造技術(shù)在現(xiàn)代機(jī)械制造中的價(jià)值具有重要意義。

三、計(jì)算機(jī)輔助制造技術(shù)在現(xiàn)代機(jī)械制造中的應(yīng)用

從計(jì)算機(jī)輔助制造技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域來看，當(dāng)前計(jì)算機(jī)輔助制造技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域主要包括以下幾個方面：一是機(jī)械產(chǎn)品零件加工。如切削、鑄造、測量、整機(jī)裝配、包裝入庫等。如在金屬切削加工過程中，計(jì)算機(jī)輔助制造技術(shù)可以構(gòu)建基本的切削方程，并根據(jù)機(jī)床情況和測量參與，對切削速度、力度、軌跡等進(jìn)行調(diào)整，從而在確保零件加工具有較高的精度和光潔度基礎(chǔ)上，促使能源耗損、加工效率實(shí)現(xiàn)最佳效果;二是電子產(chǎn)品元器件的老練、測試與篩選;三是機(jī)電產(chǎn)品檢驗(yàn)與質(zhì)量控制。在傳統(tǒng)機(jī)械制造領(lǐng)域存在著人工方法難以完成的復(fù)雜產(chǎn)品的測試工作，而依托計(jì)算機(jī)輔助制造技術(shù)，這些測試工作不僅可以完成，而且能夠快速、大量的完成。

從計(jì)算機(jī)輔助制造技術(shù)的應(yīng)用環(huán)境來看，在現(xiàn)代機(jī)械制造過程中，計(jì)算機(jī)輔助制造技術(shù)的應(yīng)用離不開軟硬件的支撐。具體而言，計(jì)算機(jī)輔助制造技術(shù)的應(yīng)用需要具備以下技術(shù)環(huán)境：一是計(jì)算機(jī)硬件，即計(jì)算機(jī)實(shí)體。一般而言，計(jì)算機(jī)硬件分為主機(jī)與外部設(shè)備兩類;二是計(jì)算機(jī)軟件。在機(jī)械制造中，工作者可以圍繞制造需求進(jìn)行軟件系統(tǒng)的開發(fā)，從而為機(jī)械制造的自動化與智能化奠定基礎(chǔ);三是數(shù)據(jù)庫。在機(jī)械制造中，通用化的綜合性的數(shù)據(jù)集合能夠?yàn)閿?shù)據(jù)處理工作提供支撐，并且能夠?yàn)橄到y(tǒng)的運(yùn)行以及制造過程提供可靠性與安全性;四是網(wǎng)絡(luò)與通信。網(wǎng)絡(luò)包含網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、通信協(xié)議等，數(shù)據(jù)通信則是可以對原始信息進(jìn)行整理并促使其系統(tǒng)化。

當(dāng)前，計(jì)算機(jī)輔助制造技術(shù)在現(xiàn)代機(jī)械制造中發(fā)揮著重要的作用，而現(xiàn)代機(jī)械制造產(chǎn)業(yè)從業(yè)者也普遍認(rèn)識到了計(jì)算機(jī)輔助制造技術(shù)在推動現(xiàn)代機(jī)械制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展中所具有的價(jià)值。其中，計(jì)算機(jī)數(shù)值控制是計(jì)算機(jī)輔助制造技術(shù)的核心，即數(shù)控。數(shù)控技術(shù)不僅可以應(yīng)用到機(jī)械制造過的機(jī)床之上，而且能夠用于沖壓機(jī)、激光束加工、裝配機(jī)、焊接機(jī)等各種設(shè)備的控制當(dāng)中，也正因?yàn)槿绱?，?shù)控成為了計(jì)算機(jī)輔助制造技術(shù)中的基礎(chǔ)。

另外，在數(shù)控技術(shù)之外，計(jì)算機(jī)輔助制造技術(shù)呈現(xiàn)出了日益智能化的特征，具體而言，計(jì)算機(jī)輔助制造技術(shù)在現(xiàn)代機(jī)械制造中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在以下幾個方面：第一，柔性制造系統(tǒng)在現(xiàn)代機(jī)械制造中得到了應(yīng)用。柔性制造系統(tǒng)即FMS系統(tǒng)，這種系統(tǒng)將傳統(tǒng)機(jī)械制造、計(jì)算機(jī)、系統(tǒng)工程融合起來，因此也涉及到了復(fù)雜的技術(shù)，具有高度自動化的特征。通過在現(xiàn)代機(jī)械制造中應(yīng)用FMS系統(tǒng)，不僅可以滿足現(xiàn)代機(jī)械制造提出的高自動化要求，而且也能夠促使現(xiàn)代機(jī)械制造實(shí)現(xiàn)高柔性化。從這種計(jì)算機(jī)輔助制造技術(shù)的優(yōu)勢來看，較高的設(shè)備利用率、穩(wěn)定的生產(chǎn)能力、較高的產(chǎn)品質(zhì)量、顯著的經(jīng)濟(jì)效果等都是FMS系統(tǒng)在切削交工、焊接沖壓中得到廣泛應(yīng)用的重要原因;第二，人機(jī)一體化智能系統(tǒng)在現(xiàn)代機(jī)械制造領(lǐng)域展現(xiàn)出了良好的發(fā)展前景。人機(jī)一體化智能系統(tǒng)即智能制造，簡稱IM，這種智能系統(tǒng)可以替代人在機(jī)械制造中所開展的分析、判斷、推理、決策等活動，從而對人的腦力勞動進(jìn)行延伸或者部分取代。這種計(jì)算機(jī)輔助制造技術(shù)的出現(xiàn)與應(yīng)用，不僅更新了現(xiàn)代機(jī)械制造發(fā)展理念，而且也促使現(xiàn)代機(jī)械制造呈現(xiàn)出了高度集中化與智能化的特征。由于智能化是現(xiàn)代機(jī)械制造發(fā)展的重要方向，因此，IM技術(shù)在現(xiàn)代機(jī)械制造中的推廣成為了現(xiàn)代機(jī)械制造產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)變發(fā)展方式并向中高端工業(yè)邁進(jìn)的重要選擇。當(dāng)然，雖然IM技術(shù)是我國現(xiàn)代機(jī)械制造產(chǎn)業(yè)未來發(fā)展的重要支撐，但是對IM技術(shù)的研發(fā)與推廣仍舊處于探索過程當(dāng)中;第三，虛擬制造技術(shù)在現(xiàn)代機(jī)械制造中展現(xiàn)出了不容忽視的價(jià)值。虛擬制造技術(shù)即VM技術(shù)，這種技術(shù)能夠通過對機(jī)械制造中的設(shè)計(jì)過程、加工過程、成型過程、裝配過程以及維護(hù)過程進(jìn)行模擬，來發(fā)現(xiàn)這些機(jī)械制造環(huán)節(jié)中存在的問題，從而為機(jī)械制造工藝的改進(jìn)提供依據(jù)，進(jìn)而確保產(chǎn)品具有更高的質(zhì)量。由于虛擬制造技術(shù)能夠?qū)C(jī)械制造構(gòu)成總的所有要素進(jìn)行仿真，因此能夠在不消耗機(jī)械制造資源的基礎(chǔ)上就能夠深化工作人員對制造系統(tǒng)以及制造過程的了解，這對于確保工作人員做出更為科學(xué)的機(jī)械制造生產(chǎn)決策發(fā)揮著重要的作用;第四，以計(jì)算機(jī)設(shè)備為載體的輔助類技術(shù)，在平臺應(yīng)用過程中，可令整個圖形設(shè)計(jì)由二維平面轉(zhuǎn)變?yōu)槿S立體，通過對當(dāng)前數(shù)字模型進(jìn)行可視化分析與界定，可增加系統(tǒng)確認(rèn)信息的精準(zhǔn)性，同時對于工序復(fù)檢來講，工作人員也可通過系統(tǒng)基準(zhǔn)參數(shù)對當(dāng)前設(shè)計(jì)信息進(jìn)行校對，通過模型確認(rèn)，進(jìn)一步測定出模型數(shù)據(jù)是否符合當(dāng)前系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)。此外，以三維化、立體化的模型處理機(jī)制，可對設(shè)計(jì)文件本身進(jìn)行多維度分析，查證出不同加工模式下，數(shù)據(jù)信息存在的誤差系數(shù)，然后結(jié)合工業(yè)生產(chǎn)制造的誤差極限值，設(shè)定出精確性的數(shù)據(jù)模型，為后續(xù)加工提供科學(xué)性的數(shù)據(jù)支持，提供企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益;第五，以計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)為主體的技術(shù)型簡化工序，可對不同操控階段所呈現(xiàn)出的信息屬性進(jìn)行簡化處理，其不再局限于單一化的數(shù)字處理模塊，而是通過數(shù)字符號、模型符號的精簡化處理，令整個制造工序所需要的圖形信息得以簡化。通過數(shù)字模型在不同物體結(jié)構(gòu)中所呈現(xiàn)出的空間屬性，進(jìn)一步分析出不同操控狀態(tài)下，空間模型設(shè)定與實(shí)際操控存在的誤差屬性，然后通過參數(shù)校準(zhǔn)，提高實(shí)際制圖精度;第六，RPM產(chǎn)品快速開發(fā)技術(shù)在提升現(xiàn)代機(jī)械制造生產(chǎn)效率方面發(fā)揮出重要作用。RPM技術(shù)在現(xiàn)代機(jī)械制造中的應(yīng)用，可以對設(shè)計(jì)的合理性進(jìn)行快速的檢驗(yàn)。在傳統(tǒng)的機(jī)械制造過程中，如果僅以CAD模型為依據(jù)開展加工制造，則可能需要多次反復(fù)才能夠得到理想效果，這種做法不僅具有較大的風(fēng)險(xiǎn)，而且會對機(jī)械制造工作開展進(jìn)度產(chǎn)生延誤。而基于RPM技術(shù)的產(chǎn)品開發(fā)過程，不僅能夠有效降低產(chǎn)品開發(fā)成本，而且可以有效縮短產(chǎn)品開發(fā)周期，這對于提升機(jī)械制造企業(yè)的市場競爭能力發(fā)揮著重要的作用。

四、結(jié)語

綜上所述，計(jì)算機(jī)輔助制造技術(shù)在推動現(xiàn)代機(jī)械制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展過程中發(fā)揮出了不容忽視的作用，它不僅改變了傳統(tǒng)機(jī)械制造所具有的工作風(fēng)格，提升了機(jī)械制造的產(chǎn)品質(zhì)量，而且在提升機(jī)械制造效率、降低機(jī)械制造成本方面展現(xiàn)出重要價(jià)值。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)輔助制造技術(shù)的發(fā)展也不會止步，而重視計(jì)算機(jī)輔助制造技術(shù)的研發(fā)以及推廣，則是提升計(jì)算機(jī)輔助制造技術(shù)應(yīng)用價(jià)值的有效路徑。

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（作者單位：東莞南博職業(yè)技術(shù)學(xué)校）