吳 濤

（甘肅鋼鐵職業(yè)技術(shù)學(xué)院，甘肅 嘉峪關(guān) 735100）

0 引 言

社會(huì)的發(fā)展促進(jìn)了機(jī)械設(shè)計(jì)行業(yè)的進(jìn)步，其中已經(jīng)應(yīng)用了各種各樣先進(jìn)的理念和技術(shù)。通常來(lái)說(shuō)，在機(jī)械設(shè)計(jì)制造領(lǐng)域要提高設(shè)計(jì)制造的綜合水平，促進(jìn)整個(gè)行業(yè)的高速發(fā)展，必然要應(yīng)用更多的資源進(jìn)行建設(shè)。其中，計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展極其快速，在不同領(lǐng)域中應(yīng)用地極為廣泛，價(jià)值十分明顯，將其應(yīng)用在機(jī)械設(shè)計(jì)制造自動(dòng)化領(lǐng)域仍存在有待提升的空間，因此需要結(jié)合實(shí)際情況來(lái)進(jìn)行判斷，了解存在的各種問(wèn)題以便改善。在此基礎(chǔ)上，分析機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化中的計(jì)算機(jī)技術(shù)的實(shí)踐情況，有利于提高我國(guó)機(jī)械設(shè)計(jì)制造行業(yè)的整體水平，促進(jìn)相關(guān)行業(yè)的穩(wěn)步發(fā)展。

1 了解機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化中計(jì)算機(jī)技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用內(nèi)涵

機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化技術(shù)作為相關(guān)工業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要基礎(chǔ)，本身蘊(yùn)含的內(nèi)容比較豐富。在機(jī)械設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)制造中合理滲透應(yīng)用現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)能夠?qū)⒃境橄?、?fù)雜的一些機(jī)械數(shù)據(jù)信息轉(zhuǎn)化為簡(jiǎn)單的信息，使其更加容易被人們所理解和認(rèn)知，充分體現(xiàn)出計(jì)算機(jī)系統(tǒng)本身所具有的數(shù)據(jù)分析和處理功能。

首先，應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)有利于提高機(jī)械設(shè)計(jì)制造企業(yè)的生產(chǎn)質(zhì)量。這種技術(shù)的應(yīng)用有利于幫助工作人員減少工作量，提高工作的準(zhǔn)確度，降低成本，加快速度，為機(jī)械設(shè)計(jì)及制造企業(yè)減少一定的資源浪費(fèi)，緩解機(jī)械制造工期緩慢的問(wèn)題，有利于推動(dòng)機(jī)械設(shè)計(jì)及制造企業(yè)的快速發(fā)展。其次，應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)可以呈現(xiàn)出更加準(zhǔn)確的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)效果，通過(guò)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的一些三維軟件呈現(xiàn)出設(shè)計(jì)成果，幫助工作人員發(fā)現(xiàn)機(jī)械設(shè)計(jì)制造環(huán)節(jié)存在的各種問(wèn)題。最后，將計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用到機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化的行業(yè)，能夠帶來(lái)更加良好的交流體驗(yàn)和感受。在計(jì)算機(jī)虛擬技術(shù)的應(yīng)用中，適當(dāng)融入先進(jìn)的創(chuàng)意理念，使機(jī)械設(shè)計(jì)制造的過(guò)程更加科學(xué)合理。例如，通過(guò)計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)能夠描述出專業(yè)的機(jī)械模型，更加形象直觀地展現(xiàn)出機(jī)械產(chǎn)品的形態(tài)以及各部分模型參數(shù)，并且通過(guò)計(jì)算機(jī)的各種功能來(lái)體現(xiàn)出更加合理的機(jī)械設(shè)計(jì)和制造效果[1]。

2 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化中應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)的實(shí)際情況

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)域中已經(jīng)體現(xiàn)出了良好的效果，產(chǎn)生著極其重要的作用，為人們提供了豐富的便利條件。與此同時(shí)，在其他一些精密儀器和零件的制造過(guò)程中，計(jì)算機(jī)發(fā)揮的作用也無(wú)可替代，能夠在一定程度上提高各種儀器的精密度?？傊?，計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用在施工設(shè)備的制造、精密儀器的制造以及武裝設(shè)備的制造等多個(gè)環(huán)節(jié)都貢獻(xiàn)了突出的表現(xiàn)。

計(jì)算機(jī)技術(shù)中，虛擬技術(shù)通過(guò)模擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境完成模擬實(shí)驗(yàn)，其應(yīng)用可以使機(jī)械設(shè)計(jì)制造環(huán)節(jié)生產(chǎn)出產(chǎn)品的可行性和實(shí)用性更強(qiáng)，同時(shí)也可以在一定程度上減少研發(fā)設(shè)計(jì)方面產(chǎn)生的成本。計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)主要是通過(guò)現(xiàn)代多媒體等技術(shù)對(duì)基線模型進(jìn)行客觀、準(zhǔn)確的描述，使其原本的物理形態(tài)模型進(jìn)行轉(zhuǎn)變，成為一種數(shù)學(xué)形態(tài)的模型，將其直接呈現(xiàn)在人們眼前，從視覺(jué)來(lái)吸引人們的目光，為后續(xù)的研究和利用創(chuàng)造更豐富的條件，最終能夠使這些設(shè)計(jì)方式更具有現(xiàn)代化和科學(xué)化，有利于促進(jìn)機(jī)械自動(dòng)化水平的提高。另外，計(jì)算機(jī)可視技術(shù)本身的功能在于轉(zhuǎn)換抽象的機(jī)械信息，使之成為更加簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)信息，為工作人員的理解和掌握提供良好條件，幫助工作人員掌握機(jī)械產(chǎn)品的性能，并且能夠更加快速地理解其中的問(wèn)題[2]。

即便計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用在現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化方面已經(jīng)產(chǎn)生了明顯的價(jià)值，也體現(xiàn)出獨(dú)特的效果，但是其中仍然著較多的問(wèn)題。首先和一些先進(jìn)國(guó)家相比較來(lái)說(shuō)，我國(guó)的計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展情況仍然比較局限，在具體的應(yīng)用過(guò)程中并沒(méi)有形成一整套完善且穩(wěn)定的流程來(lái)實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的應(yīng)用價(jià)值。這使我國(guó)計(jì)算機(jī)技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)制造行業(yè)應(yīng)用時(shí)缺乏核心競(jìng)爭(zhēng)力，如果要真正推動(dòng)機(jī)械設(shè)計(jì)制造行業(yè)快速發(fā)展，還面臨著極大的困難。另外，相關(guān)方面的人才資源仍然比較緊缺，對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化的發(fā)展產(chǎn)生了相應(yīng)的影響，對(duì)此需要我國(guó)能夠加強(qiáng)重視，努力創(chuàng)新及改造，提高相應(yīng)的效果，促進(jìn)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化過(guò)程的完善，解決其中的各種問(wèn)題[3]。計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用原理如圖1所示。

3 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化中的計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用分析

3.1 計(jì)算機(jī)3D技術(shù)的應(yīng)用分析

計(jì)算機(jī)3D技術(shù)用于機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化行業(yè)中能夠根據(jù)所提供機(jī)械設(shè)計(jì)制造產(chǎn)品的尺寸和結(jié)構(gòu)特征完成三維立體的模擬和仿真操作。全面分析機(jī)械設(shè)計(jì)制造產(chǎn)品的顏色與各種信息，了解相關(guān)產(chǎn)品的仿真檢測(cè)能力，有利于提高機(jī)械設(shè)計(jì)制造產(chǎn)品的整體效率，并且能夠節(jié)省相關(guān)的成本。將其應(yīng)用在機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化環(huán)節(jié)，可以通過(guò)激光測(cè)距原理，對(duì)采集點(diǎn)的各種數(shù)據(jù)和紋理信息進(jìn)行采集，從而生成更加真實(shí)的數(shù)據(jù)信息[4]。在這個(gè)環(huán)節(jié)使用的掃描系統(tǒng)部件主要包括便攜式激光掃描頭和數(shù)據(jù)處理器等，用于對(duì)所測(cè)物體的各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行全面性掃描，得出更加專業(yè)的數(shù)據(jù)，并且能夠?qū)⒌贸龅娜S數(shù)據(jù)信息導(dǎo)入到3D打印機(jī)中，完成打印的輸出和操作。

礦山排水用葉輪3D打?。ㄈ鐖D2）就能夠體現(xiàn)出3D技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值。在這個(gè)過(guò)程中，首先是三維掃描的環(huán)節(jié)，需要對(duì)機(jī)械零部件表面的污漬進(jìn)行清理，在零部件表面呈現(xiàn)出三維掃描的效果，進(jìn)而捕捉零件的具體位置，通過(guò)三維掃描來(lái)獲取礦山排水用葉輪存在故障的具體位置，以便于更有針對(duì)性地制定出最合理的掃描方案。掃描時(shí)通過(guò)便攜式激光掃描頭在掃描的范圍內(nèi)采集掃描的數(shù)據(jù)，并通過(guò)儀器來(lái)將數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸，完成三維圖形數(shù)據(jù)的成像和數(shù)據(jù)處理。其次需要完成數(shù)據(jù)的處理及建模工作，在對(duì)零件進(jìn)行三維掃描之后對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行后期的降噪處理，減小三維掃描方面存在的數(shù)據(jù)誤差，并修復(fù)破損的部位，將相關(guān)數(shù)據(jù)信息導(dǎo)入到3D打印機(jī)中來(lái)進(jìn)行打印。另外，針對(duì)排水用葉輪3D打印環(huán)節(jié)，通過(guò)打印技術(shù)來(lái)打印出相關(guān)的部件之后再對(duì)其進(jìn)行精細(xì)化加工操作[5]。

圖2 3D打印礦山排水用葉輪

3.2 計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)的應(yīng)用

實(shí)際中，計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化領(lǐng)域中應(yīng)用于全過(guò)程，能夠?yàn)檎麄€(gè)操作提供更新的思路和方法。通過(guò)應(yīng)用計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)來(lái)分析機(jī)械設(shè)計(jì)制造產(chǎn)品的整體結(jié)構(gòu)、形狀以及尺寸，然后了解其中存在的各種問(wèn)題，對(duì)這些問(wèn)題進(jìn)行全面繪制，并將其滲透在機(jī)械設(shè)計(jì)制造圖紙中，從而能夠展現(xiàn)出相關(guān)產(chǎn)品的性能，減少在機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化生產(chǎn)時(shí)存在的失誤，保障整體的效果[6]。

3.3 計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的應(yīng)用

計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化行業(yè)中的應(yīng)用能夠整體上反應(yīng)出設(shè)計(jì)產(chǎn)品的直觀形態(tài)，并完成模擬仿真的實(shí)驗(yàn)。實(shí)時(shí)監(jiān)控機(jī)械設(shè)備的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，簡(jiǎn)化整體流程，減小設(shè)計(jì)和修改的難度，控制整體成本，從而提高機(jī)械設(shè)計(jì)制造的科學(xué)性。在這個(gè)過(guò)程中，主要是包括機(jī)械模型的構(gòu)建、轉(zhuǎn)換以及實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)。在構(gòu)建模型時(shí)，需要先確定編輯的條件和約束的條件，通過(guò)數(shù)字化方式構(gòu)建形成更加完善的數(shù)字模型體系，把握仿真對(duì)象的不同狀態(tài)。在模型的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，可以將初始模型轉(zhuǎn)換為數(shù)字識(shí)別模式，并對(duì)其進(jìn)行進(jìn)一步的開(kāi)發(fā)和設(shè)計(jì)。而在模型實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)則需要獲得相應(yīng)的仿真結(jié)果，對(duì)仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行可靠性的評(píng)價(jià)和分析，最終呈現(xiàn)出良好的效果[7]。

3.4 數(shù)控機(jī)床加工技術(shù)的應(yīng)用

數(shù)控機(jī)床加工技術(shù)本身具有重要的價(jià)值，主要包括數(shù)控編程和數(shù)控軟件等。在對(duì)整個(gè)機(jī)械設(shè)計(jì)制造的過(guò)程進(jìn)行全方位管理時(shí)，將這些現(xiàn)代化技術(shù)應(yīng)用于模具加工制造的過(guò)程中可以體現(xiàn)出良好的效果。數(shù)控技術(shù)主要是通過(guò)數(shù)控系統(tǒng)中存在的數(shù)據(jù)采集以及分析功能，來(lái)對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)加工部件進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集、傳輸及分析處理，同時(shí)可以通過(guò)信號(hào)數(shù)據(jù)的反饋控制功能實(shí)現(xiàn)機(jī)械計(jì)制造及其自動(dòng)化設(shè)備的高效運(yùn)轉(zhuǎn)[8]。

4 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)用趨勢(shì)分析

4.1 智能化的應(yīng)用

現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的價(jià)值不容忽視，其能夠促進(jìn)我國(guó)綜合國(guó)力的提高。對(duì)于機(jī)械設(shè)計(jì)制造行業(yè)來(lái)說(shuō)，能夠使機(jī)械設(shè)計(jì)制造行業(yè)的智能化水平進(jìn)一步提高，使其滿足企業(yè)的發(fā)展需求，也會(huì)為企業(yè)實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)提供更大的方便，因此受到了廣泛的關(guān)注。在此基礎(chǔ)上，要達(dá)到智能化發(fā)展的客觀要求，就需要機(jī)械設(shè)計(jì)制造行業(yè)不斷發(fā)展，使得其智能化發(fā)展水平更高[9]。

4.2 經(jīng)濟(jì)化的發(fā)展

傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)制造環(huán)節(jié)普遍會(huì)使用人力資源實(shí)現(xiàn)機(jī)械生產(chǎn)，解決其中存在的各種問(wèn)題。機(jī)械產(chǎn)品的制造過(guò)程中，整個(gè)過(guò)程都需要通過(guò)人工的干預(yù)來(lái)完成，因此存在一定的人工誤差，這就可能會(huì)導(dǎo)致機(jī)械產(chǎn)品的生產(chǎn)效果無(wú)法保障，存在一定的不準(zhǔn)確性，同時(shí)也會(huì)浪費(fèi)人力資源，影響到機(jī)械設(shè)計(jì)制造領(lǐng)域的良性發(fā)展。為了提高機(jī)械設(shè)計(jì)及其自動(dòng)化領(lǐng)域的自動(dòng)化水平，需要明確整個(gè)行業(yè)的發(fā)展方向，彌補(bǔ)傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)存在的缺陷，并且能夠進(jìn)一步提高機(jī)械產(chǎn)品生產(chǎn)效率，減少生產(chǎn)環(huán)節(jié)的成本，實(shí)現(xiàn)各種資源的最大化使用[10]。

4.3 網(wǎng)絡(luò)化的應(yīng)用

隨著社會(huì)的發(fā)展，科學(xué)技術(shù)水平不斷提高。以互聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)，監(jiān)控體系的完善會(huì)使機(jī)械產(chǎn)品的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值更高，應(yīng)用范圍更加廣泛。通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)能夠幫助相關(guān)企業(yè)實(shí)現(xiàn)各種新型機(jī)械產(chǎn)品的宣傳推廣和銷售工作，更好地節(jié)約成本，拓展產(chǎn)品市場(chǎng)，使機(jī)械化產(chǎn)業(yè)發(fā)展更快速[11]。

4.4 微型化的應(yīng)用

當(dāng)前，我國(guó)一些機(jī)械產(chǎn)品在使用時(shí)體現(xiàn)出體積較大、功能不完善等特點(diǎn)，和企業(yè)的生產(chǎn)需求難以符合。因此需要通過(guò)機(jī)械產(chǎn)品的微型化應(yīng)用控制機(jī)械產(chǎn)品的體積，同時(shí)進(jìn)一步完善機(jī)械產(chǎn)品內(nèi)部結(jié)構(gòu)，使其功能更加豐富，提高機(jī)械產(chǎn)品的使用性能，這也會(huì)為機(jī)械產(chǎn)品的維修和養(yǎng)護(hù)提供便利的條件。

5 結(jié) 論

計(jì)算機(jī)技術(shù)本身已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了廣泛應(yīng)用，尤其在機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化中呈現(xiàn)了良好的效果，這也是未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)。本文對(duì)此進(jìn)行了分析，希望通過(guò)應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)可以使原本復(fù)雜的一些機(jī)械設(shè)計(jì)制造信息得到更簡(jiǎn)單的處理。同時(shí)也可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)在機(jī)械設(shè)計(jì)制造環(huán)節(jié)存在的各種問(wèn)題，使其得到解決，節(jié)省機(jī)械設(shè)計(jì)制造的時(shí)間，提高機(jī)械設(shè)計(jì)制造的準(zhǔn)確度，為社會(huì)的發(fā)展做出相應(yīng)的貢獻(xiàn)。