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      計算機技術在機械設計制造及自動化中的運用

      1 機電一體化的發展和計算機的應用 1.1 機電一體化的發展 工業革命推動了人類社會的進步和發展,1971 年, 提出了機電一體化的概念,其目的就是將人力勞動從生產中解放出來,實現更高的生產效率和效益。1984 年,對機電一體化提出了初步的定義,其中計算機信息網絡協調
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      摘要

        1 機電一體化的發展和計算機的應用

        1.1 機電一體化的發展

        工業革命推動了人類社會的進步和發展,1971 年, 提出了“機電一體化”的概念,其目的就是將人力勞動從生產中解放出來,實現更高的生產效率和效益。1984 年,對機電一體化提出了初步的定義,其中“計算機信息網絡協調與控制”成為機電一體化的核心內容,計算機技術在工業生產制造中的應用優勢得到了廣泛的認可。 機械設計及其自動化與計算機應用結合,使其有了更大的發展空間。 一方面,機械設計制造是個極復雜、極繁瑣的過程,計算機的應用,使人力得到了解放,同時其強大的數據存儲、數據處理功能及反復的抹寫功能使機械的設計更加精確、可靠、方便。 另一方面,計算機技術的應用是生產過程達到了可視化、智能化,機器可以在無人操作的情況下運行,例如物流過程中的智能碼垛機,可以根據物品上的標記將物品進行分類存儲、運輸等,大大的提高了工作效率,優化了機械系統的工作效率,促進了現代工業的發展。

        1.2 機械設計制造及自動化中計算機技術應用的概況

        計算機自誕生以來,其發展是難以預想的,在機械設計制造及自動化中,其最常用的是計算機的可視技術、虛擬現實技術和仿真技術。 計算機可視技術是指可通過計算機將相關的機械信息轉化為可視的、直觀的數據信息,人通過對這些數據的觀察、監測可以預測所設計機械的特點性能等、可以了解機械自動化中的工作運行情況,以及時掌握其動態,并對其進行改進、優化。 總之,計算機的可視化技術是機械設計、運行監測的相關信息轉化為可視的信息資源,為人的行為提供參考。 一方面, 這一技術的應用為機械設計制造提供了輔助設計等功能,提高了機械設計的可靠性、精確性;另一方面,計算機可視化技術的應用,提高了機械系統運行的安全性、可靠性,提高了自動化生產的效率。 計算機虛擬現實技術是依靠計算機創建和模擬體驗現實世界的計算機技術, 實現了人機交流的較高境界,使人的理念與現代科技相結合,推進了人的思想實踐,使機械的設計制造及自動化過程更加協調、完美。 計算機仿真技術是以媒體形態描述模型信息,將系統行為、系統形態、數學模型、物理模型等等更直觀的表現出來,給人提供可靠、準確的設計、操作參考,并利用計算機的輸入、輸出信息等功能,實現機械制造的自動化,使其設計手段、自動化運行方式更加高明、高效。

        2 機械設計制造及自動化中計算機技術的具體應用

        2.1 機械設計制造中的計算機輔助功能分析

        機械設計制造及自動化是一個復雜、繁瑣的過程,計算機在這一過程中的應用是科技發展的必然結果,也是機械設計制造及自動化自身發展的需求。 計算機輔助設計是計算機的常用功能,在報刊、服裝、機械等方面都有廣泛的應用,機械設計中,利用計算機設計輔助功能可有效的提高產品設計的可靠性和精度,為機械生產制造帶來更高的效益。 第一,機械設計的目的是機器生產性能夠優越的體現出來,在這一過程中繪制復雜的機械圖非常關鍵,利用計算機的 CAD、CAM 等軟件,對機械設計進行科學的信息處理,使這一復雜過程變得清晰、明確,且減少了人為失誤、出錯等,提高了機械設計的效率和科學性。 第二,機械設計中要對機械的工作原理、結構、形狀、尺寸等進行分析利用計算機輔助技術對設計的機械產品形成具體的描述,使設計人員能夠更加直觀的看出設計的問題和不足,有利于提高設計速度和設計有效性。 第三,計算機輔助功能的應用方便了圖紙的編輯、修改,在圖紙分析中不用做反復、重復的工作,一切圖形繪制、數據計算及處理等問題計算機都能搞定。 第四,在相應軟件的支持下,機械產品零部件的測試也更加方便。 在機械設計過程中利用計算機的虛擬樣機構建,結合圖紙“制造”一個虛擬的樣機模型,利用計算機技術對其進行工作性能、受力情況等測試,以便及時的修改原設計,使原設計變得更加完美。

        2.2 機械設計制造中的計算機仿真技術應用分析

        計算機仿真技術是在可視技術和虛擬技術的基礎上發展起來的,這一技術通過計算機系統對研究對象建立模型(這種模型被稱為“數學模型”),利用模型真實的顯示研究對象的實質,其數學模型便于計算機處理,使機械設計的修改更加方便、簡潔。 同時,仿真軟件的應用實現了現實與虛擬的結合,在模型仿真實驗,為確保機械產品的質量提供了科學依據。 例如,在汽車制造中,機械設計具有難度大、成本高、修改難等特點,如一個多缸發動機的設計就需要經過許多繁瑣的工作,對產品的排氣過程要經過反復的研究, 利用仿真模型就可以簡化這一過程,實現對機械運動過程中各種狀態的可視,確保了機械設計的實踐功能。

        2.3 機械自動化中計算機技術的應用

        機械的自動化是工業革命的偉大產物,極大的提高了機械生產的效率,當前機械生產制造的自動化在各行各業有廣泛的應用,在解放人力勞動的同時實現了生產的自動化、智能化,提高了生產的效率和精度。 在機械制造中,利用與計算機相關的傳感技術、電磁波技術、遙控技術等,識別和操控機械產品的生產,對提高機械生產效率有很大的意義。 一方面,計算機的參與使機械生產過程中一些復雜的環節無需人直接參與便可得到解決,促進了機械生產的安全性、可靠性。 另一方面,計算機技術的應用確保了機械生產系統的最佳狀態,不但確保了生產安全、提高了生產效率,還節省了生產成本等。 例如對機械零部件產品的包裝,利用計算機控制的自動包裝機,無需人員參與,就可對產品進行包裝,大大提高了生產的速度和效率。

        3 結語

        機械設計制造及其自動化中計算機的應用已非常普遍,早已融入其中,成為機械設計、制造、自動化生產的一部分。 當前,我國的機械設計制造及自動化生產與國際先進技術還有一定距離,水平不高是一個客觀存在的現實,針對這一現狀,重視計算機硬件、軟件的開發,使其更好的應用到機械的設計制造及自動化生產當中,是推進我國機械制造水平發展的有效途徑。

        參考文獻

        [1]賈志欣。機械設計制造及其自動化專業網絡化平臺建設[J].實驗科學與技術,2013(4)。

        [2]周文豪。機械設計制造及 其自動化發展方向的研究[J].科 技與企業,2013(7)。

        [3]劉超。我國機械設計制造 及其自動化發展方向研究[J].河 南科技,2013(6)。

        [4]姚征。對機械設計制造及 其自動化專業課程設置的探討[J].電子制作,2014(6)。

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