機(jī)械自動(dòng)化領(lǐng)域中計(jì)算機(jī)技術(shù)運(yùn)用探析

袁迎春

（江蘇省通州中等專業(yè)學(xué)校， 江蘇 通州 226300）

引言

機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)與現(xiàn)代科技的整合，逐步形成了綜合性的自動(dòng)化制造技術(shù)。計(jì)算機(jī)技術(shù)是常見(jiàn)的新興科技，在機(jī)械自動(dòng)化領(lǐng)域的應(yīng)用價(jià)值較高，通過(guò)相互融合發(fā)展，更利于提高企業(yè)效益和社會(huì)效益。但計(jì)算機(jī)技術(shù)在機(jī)械自動(dòng)化領(lǐng)域中的應(yīng)用仍處于發(fā)展階段，存在諸多的問(wèn)題，有較大的完善空間，值得深入研究。

1 機(jī)械自動(dòng)化概述

機(jī)械自動(dòng)化領(lǐng)域涉及的范圍較廣，涉及工業(yè)機(jī)械與機(jī)電設(shè)備設(shè)計(jì)等方面的內(nèi)容。在系統(tǒng)性、綜合性、可維護(hù)性和生產(chǎn)精度等方面的優(yōu)勢(shì)特征，都是傳統(tǒng)設(shè)計(jì)制造不能比擬的。機(jī)械自動(dòng)化行業(yè)的發(fā)展，需緊跟時(shí)代發(fā)展步伐，靈活運(yùn)用計(jì)算機(jī)等現(xiàn)代科技合理解決不足之處，推動(dòng)自動(dòng)化與智能化的順利發(fā)展。計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用，能夠拓展機(jī)械自動(dòng)化的優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)機(jī)械設(shè)計(jì)制造的高效化、環(huán)保化和科學(xué)化。我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)體制的不斷完善，為機(jī)械自動(dòng)化行業(yè)的現(xiàn)代化發(fā)展提供了機(jī)遇與挑戰(zhàn)，在行業(yè)改革發(fā)展進(jìn)程中，合理應(yīng)用信息技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)等現(xiàn)代科技，更利于夯實(shí)行業(yè)發(fā)展的技術(shù)保障基礎(chǔ)。

2 計(jì)算機(jī)機(jī)械自動(dòng)化應(yīng)用的現(xiàn)狀

2.1 計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用的積極影響

在機(jī)械自動(dòng)化領(lǐng)域應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)的意義，主要體現(xiàn)在以下幾方面：

1）提高設(shè)計(jì)可行性。計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用，可解決以往人工設(shè)計(jì)中的各種問(wèn)題，同時(shí)人工操作逐步由軟件系統(tǒng)和機(jī)械設(shè)備取代，繪圖、材料分析和數(shù)據(jù)計(jì)算等工作的效率逐步提高。機(jī)械設(shè)計(jì)方案完成后，利用虛擬仿真技術(shù)模擬方案的生產(chǎn)過(guò)程，直觀分析與發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程中的不足，更利于設(shè)計(jì)方案的逐步調(diào)整、優(yōu)化，從而提高機(jī)械設(shè)計(jì)的完整性與可靠性，夯實(shí)后續(xù)產(chǎn)品高質(zhì)量生產(chǎn)制造的基礎(chǔ)，加速機(jī)械自動(dòng)化領(lǐng)域的改革創(chuàng)新發(fā)展[1]。

2）實(shí)現(xiàn)智能化生產(chǎn)。在機(jī)械自動(dòng)化領(lǐng)域，大部分制造企業(yè)具備自身的自動(dòng)化產(chǎn)品生產(chǎn)線，基本實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)自動(dòng)化。而計(jì)算機(jī)技術(shù)的合理運(yùn)用，更利于提高生產(chǎn)的自動(dòng)化與智能化水平。在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)引入計(jì)算機(jī)技術(shù)，運(yùn)用各種設(shè)計(jì)軟件與設(shè)計(jì)模型，可協(xié)助設(shè)計(jì)人員高效完成零部件與產(chǎn)品的設(shè)計(jì)，使機(jī)械設(shè)計(jì)制造更加智能化與便捷化。如3D 打印技術(shù)的應(yīng)用，數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)各種三維數(shù)據(jù)模型后，設(shè)計(jì)人員可在數(shù)據(jù)庫(kù)中獲取各種材料設(shè)計(jì)方案與模型，自動(dòng)、高效地展開(kāi)材料設(shè)計(jì)。在制造環(huán)節(jié)引入計(jì)算機(jī)技術(shù)，可全過(guò)程監(jiān)控產(chǎn)品的生產(chǎn)制造環(huán)節(jié)，實(shí)時(shí)獲取設(shè)備運(yùn)行參數(shù)，通過(guò)智能調(diào)控，使機(jī)械設(shè)備充分發(fā)揮自愈功用，自主發(fā)現(xiàn)與處理機(jī)械設(shè)備的故障，主動(dòng)規(guī)避生產(chǎn)線的大型機(jī)械故障，帶動(dòng)產(chǎn)品制造的自動(dòng)化與智能化程度。

3）提升綜合效益。在機(jī)械自動(dòng)化領(lǐng)域應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)，可確保設(shè)計(jì)的科學(xué)性與生產(chǎn)的智能化，更利于提高機(jī)械設(shè)計(jì)的制造效率，實(shí)現(xiàn)制造環(huán)節(jié)材料的高效利用，推動(dòng)產(chǎn)品質(zhì)量持續(xù)改進(jìn)，通過(guò)降低生產(chǎn)成本，盡快達(dá)到降本增效等目的。在科學(xué)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)人員根據(jù)產(chǎn)品加工工藝的環(huán)保性與經(jīng)濟(jì)性等要求，加強(qiáng)對(duì)設(shè)計(jì)方案的優(yōu)化，促使產(chǎn)品生產(chǎn)達(dá)到環(huán)保、降耗和綠色等標(biāo)準(zhǔn)，有利于提升制造企業(yè)的綜合效益。

2.2 發(fā)展困境

隨著科學(xué)技術(shù)水平的不斷提升以及改革與創(chuàng)新，我國(guó)的機(jī)械自動(dòng)化制造水平與國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家仍存在較大的差距。因此，在互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，機(jī)械自動(dòng)化領(lǐng)域的現(xiàn)代化發(fā)展應(yīng)當(dāng)注重與計(jì)算機(jī)技術(shù)的深度融合，促進(jìn)機(jī)械制造行業(yè)的自動(dòng)化水平，逐步縮短與發(fā)達(dá)國(guó)家的差距。隨著我國(guó)在機(jī)械設(shè)計(jì)及其自動(dòng)化方面研究的逐步深入，取得了大量的研究與應(yīng)用成果，但分布在高新技術(shù)領(lǐng)域中的自動(dòng)化技術(shù)仍存在明顯的滯后性特征，國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家的機(jī)械制造技術(shù)，早已實(shí)現(xiàn)了與數(shù)控技術(shù)和納米技術(shù)等高新技術(shù)的整合，機(jī)械設(shè)計(jì)技術(shù)領(lǐng)域的現(xiàn)代化發(fā)展進(jìn)度較快。我國(guó)機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)的研發(fā)與應(yīng)用起步較晚，在研究上相對(duì)淺顯。尤其是專業(yè)人才的缺乏，造成了我國(guó)機(jī)械設(shè)計(jì)領(lǐng)域改革創(chuàng)新進(jìn)程緩慢，計(jì)算機(jī)技術(shù)與機(jī)械自動(dòng)化設(shè)計(jì)的結(jié)合有待深入，機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展缺乏計(jì)算機(jī)技術(shù)的支撐，使我國(guó)機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)的智能化水平明顯滯后于國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家[2]。

3 機(jī)械自動(dòng)化領(lǐng)域中計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用體現(xiàn)

3.1 計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)

計(jì)算機(jī)技術(shù)憑借獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)特征，在機(jī)械自動(dòng)化領(lǐng)域的應(yīng)用越發(fā)成熟與自如，機(jī)械制造設(shè)計(jì)領(lǐng)域與計(jì)算機(jī)技術(shù)的融合，通過(guò)優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，發(fā)揮協(xié)同效應(yīng)，更利于推動(dòng)機(jī)械自動(dòng)化領(lǐng)域的現(xiàn)代化發(fā)展進(jìn)程。計(jì)算機(jī)技術(shù)領(lǐng)域與機(jī)械自動(dòng)化領(lǐng)域的發(fā)展融合，不僅是制造企業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的現(xiàn)實(shí)需要，也是提高綜合效益與提高產(chǎn)品質(zhì)量的內(nèi)在需求，更是機(jī)械制造技術(shù)迎合環(huán)保與節(jié)能等政策號(hào)召的必然選擇。在計(jì)算機(jī)技術(shù)與機(jī)械自動(dòng)化領(lǐng)域的融合發(fā)展進(jìn)程中，逐步衍生了CAD 與CAM等計(jì)算機(jī)繪圖軟件，以及機(jī)械制圖所需要的計(jì)算機(jī)應(yīng)用程度等成果，促使人工繪圖的工作強(qiáng)度與難度隨之降低，利于得到理想的繪圖效果。在計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)的支持下，可全面清晰地掌握機(jī)械的結(jié)構(gòu)、形狀和尺寸等構(gòu)成要素，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)并解決各種設(shè)計(jì)問(wèn)題，帶動(dòng)設(shè)計(jì)方案逐步改進(jìn)、優(yōu)化。計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)的應(yīng)用，逐步取代了以往的手工操作環(huán)節(jié)，確保了圖紙編輯與修改的工作效率，利于計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)作用價(jià)值的充分發(fā)揮。計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)能夠支撐機(jī)械制造設(shè)計(jì)零部件產(chǎn)品的多次檢測(cè)等操作，如對(duì)機(jī)械產(chǎn)品的受力檢測(cè)，可充分了解零部件的受力情況，利于在出廠前及時(shí)發(fā)現(xiàn)機(jī)械制造產(chǎn)品的質(zhì)量問(wèn)題，以提高機(jī)械制造產(chǎn)品的完美度。如在機(jī)械設(shè)備的維修階段，為及時(shí)發(fā)現(xiàn)機(jī)械設(shè)備的故障問(wèn)題，降低維修成本，可以先用紅外檢測(cè)技術(shù)，將傳感器與計(jì)算機(jī)連接，利用紅外測(cè)溫技術(shù)檢測(cè)設(shè)備表面的溫度，通過(guò)熱成像原理了解設(shè)備運(yùn)行情況，可有效降低故障的發(fā)生。再利用計(jì)算技術(shù)的RCM邏輯樹(shù)分析法，分析設(shè)備的重要程度與磨損程度，制定可行性方案，減少機(jī)械設(shè)備的維修成本。最后利用先進(jìn)的設(shè)備維修技術(shù)，選擇不同的維修的方式，根據(jù)磨損情況進(jìn)行維修。

3.2 三維建模技術(shù)

機(jī)械產(chǎn)品建模處理是機(jī)械設(shè)計(jì)制造的重要環(huán)節(jié)，直接影響機(jī)械產(chǎn)品整體質(zhì)量與加工制造成效。因此，采取多措并舉的方式，帶動(dòng)機(jī)械制造產(chǎn)品建模處理水平的提升顯得尤為重要。三維建模技術(shù)包括表面模型與實(shí)體模型等，隨著三維建模技術(shù)水平的不斷提升，其應(yīng)用也越來(lái)越普及，可輕松完成球體、圓柱體及方體等模型的構(gòu)建。在計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)的支持下，建模體系可對(duì)上述各體系輕松進(jìn)行分解與組裝，從而獲取更加精準(zhǔn)的機(jī)械產(chǎn)品。

3.3 計(jì)算機(jī)可視技術(shù)

計(jì)算機(jī)技術(shù)推動(dòng)了各領(lǐng)域的現(xiàn)代化發(fā)展，尤其是計(jì)算機(jī)可視技術(shù)在機(jī)械自動(dòng)化領(lǐng)域的應(yīng)用，利用抽象轉(zhuǎn)化手段，機(jī)械設(shè)備可直接獲取計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)信息，設(shè)計(jì)人員通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)的計(jì)算分析，利于掌握機(jī)械設(shè)計(jì)的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)和性能參數(shù)等。計(jì)算機(jī)可視技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，主要體現(xiàn)在兩方面：通過(guò)計(jì)算機(jī)可視技術(shù)與機(jī)械設(shè)計(jì)制造技術(shù)的整合，有利于提升計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)水平。應(yīng)用于機(jī)械自動(dòng)化領(lǐng)域，可降低設(shè)計(jì)誤差，確保機(jī)械產(chǎn)品制造的精準(zhǔn)度與可靠性。計(jì)算機(jī)可視技術(shù)在機(jī)械自動(dòng)化設(shè)計(jì)中的深入應(yīng)用，使計(jì)算機(jī)的設(shè)計(jì)制造質(zhì)量與效率得到持續(xù)改進(jìn)。

3.4 計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)

計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)是可視技術(shù)與虛擬技術(shù)的結(jié)合產(chǎn)物，是模擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備工作狀態(tài)與加工環(huán)境的仿真培訓(xùn)系統(tǒng)。計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)憑借獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)特征，在機(jī)械自動(dòng)化領(lǐng)域的應(yīng)用越發(fā)深入。完成機(jī)械零件的建模后，在計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的支撐下，計(jì)算機(jī)內(nèi)部完成參數(shù)設(shè)置，在仿真產(chǎn)品模型中可及時(shí)發(fā)現(xiàn)存在或潛在的缺陷，利用重新模擬技術(shù)即可觀察產(chǎn)品的設(shè)計(jì)問(wèn)題。運(yùn)用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)改進(jìn)機(jī)械產(chǎn)品，更利于提高機(jī)械產(chǎn)品的質(zhì)量與性能。合理應(yīng)用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)，可提高操作者的操作水平與機(jī)械制造環(huán)節(jié)的安全系數(shù)。數(shù)控生產(chǎn)企業(yè)在發(fā)展過(guò)程中，需加強(qiáng)對(duì)計(jì)算機(jī)仿真相關(guān)理論知識(shí)與技能操作的培訓(xùn)，提高操作者的職業(yè)素養(yǎng)與業(yè)務(wù)能力，工作更得心應(yīng)手，逐步夯實(shí)企業(yè)的自動(dòng)化生產(chǎn)的基礎(chǔ)[3]。

3.5 計(jì)算機(jī)編程技術(shù)

數(shù)控編程的形式，主要體現(xiàn)在自動(dòng)編程與手工編程兩種。手工編程是指加工過(guò)程各階段的編程工作由人工完成的。自動(dòng)編程是指對(duì)形狀復(fù)雜的零件，利用計(jì)算機(jī)技術(shù)與數(shù)控語(yǔ)言編寫(xiě)程序，經(jīng)處理后形成加工程序。加強(qiáng)對(duì)計(jì)算機(jī)前沿知識(shí)與實(shí)際操作技能的把握，才能滿足機(jī)械自動(dòng)化系統(tǒng)的發(fā)展需求，充分發(fā)揮數(shù)控編程的作用和價(jià)值。數(shù)據(jù)技術(shù)是機(jī)械制造技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)結(jié)合的典型代表，在機(jī)械制造設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，可彌補(bǔ)傳統(tǒng)生產(chǎn)過(guò)程中的不足，帶動(dòng)機(jī)械自動(dòng)化生產(chǎn)效率水平的不斷提升。

4 機(jī)械自動(dòng)化設(shè)計(jì)領(lǐng)域應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

4.1 經(jīng)濟(jì)化

計(jì)算機(jī)技術(shù)在機(jī)械自動(dòng)化領(lǐng)域中的應(yīng)用，能夠帶動(dòng)機(jī)械制造效率的不斷提升，促使產(chǎn)品性能與質(zhì)量得到持續(xù)改進(jìn)。經(jīng)濟(jì)化是機(jī)械自動(dòng)化領(lǐng)域與計(jì)算機(jī)技術(shù)融合發(fā)展的重要方向，可有效降低應(yīng)用與設(shè)計(jì)成本，促使我國(guó)機(jī)械自動(dòng)化制造的發(fā)展藍(lán)圖盡快實(shí)現(xiàn)。

4.2 智能化

計(jì)算機(jī)技術(shù)的合理運(yùn)用，有效推動(dòng)了各領(lǐng)域的智能化發(fā)展水平，而智能化發(fā)展也是社會(huì)的主流發(fā)展趨勢(shì)。智能化的機(jī)械設(shè)計(jì)，能夠推動(dòng)機(jī)械自動(dòng)化領(lǐng)域向更深層次的方向發(fā)展。我國(guó)的機(jī)械設(shè)計(jì)制造的發(fā)展前景廣闊，應(yīng)注重機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)的整合發(fā)展，打破融合發(fā)展的瓶頸與困境，逐步提升其智能化發(fā)展水平。

4.3 微型化

隨著運(yùn)動(dòng)靈活、體積小和能耗低的機(jī)械自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備的逐步出現(xiàn)，加速推動(dòng)了我國(guó)機(jī)械自動(dòng)化產(chǎn)業(yè)微型化發(fā)展進(jìn)程，尤其是計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用，對(duì)機(jī)械自動(dòng)化行業(yè)的改革創(chuàng)新發(fā)展有著積極的推動(dòng)作用。

5 結(jié)語(yǔ)

我國(guó)的機(jī)械產(chǎn)業(yè)發(fā)展勢(shì)頭正猛，由于起步較晚，研究層面淺顯，整體的技術(shù)水平與西方發(fā)達(dá)國(guó)家存在一定的差距。本著引進(jìn)來(lái)與走出去的原則，借鑒先進(jìn)的做法與經(jīng)驗(yàn)，合理利用計(jì)算機(jī)可視技術(shù)、計(jì)算機(jī)編程技術(shù)和計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)等計(jì)算機(jī)技術(shù)，不斷改進(jìn)和創(chuàng)新，有效提高機(jī)械自動(dòng)化生產(chǎn)效率，促進(jìn)企業(yè)高效發(fā)展。