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计算机技术在机械设计制造及自动化中的运用

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摘要

  1 机电一体化的发展和计算机的应用

  1.1 机电一体化的发展

  工业革命推动了人类社会的进步和发展,1971 年, 提出了“机电一体化”的概念,其目的就是将人力劳动从生产中解放出来,实现更高的生产效率和效益。1984 年,对机电一体化提出了初步的定义,其中“计算机信息网络协调与控制”成为机电一体化的核心内容,计算机技术在工业生产制造中的应用优势得到了广泛的认可。 机械设计及其自动化与计算机应用结合,使其有了更大的发展空间。 一方面,机械设计制造是个极复杂、极繁琐的过程,计算机的应用,使人力得到了解放,同时其强大的数据存储、数据处理功能及反复的抹写功能使机械的设计更加精确、可靠、方便。 另一方面,计算机技术的应用是生产过程达到了可视化、智能化,机器可以在无人操作的情况下运行,例如物流过程中的智能码垛机,可以根据物品上的标记将物品进行分类存储、运输等,大大的提高了工作效率,优化了机械系统的工作效率,促进了现代工业的发展。

  1.2 机械设计制造及自动化中计算机技术应用的概况

  计算机自诞生以来,其发展是难以预想的,在机械设计制造及自动化中,其最常用的是计算机的可视技术、虚拟现实技术和仿真技术。 计算机可视技术是指可通过计算机将相关的机械信息转化为可视的、直观的数据信息,人通过对这些数据的观察、监测可以预测所设计机械的特点性能等、可以了解机械自动化中的工作运行情况,以及时掌握其动态,并对其进行改进、优化。 总之,计算机的可视化技术是机械设计、运行监测的相关信息转化为可视的信息资源,为人的行为提供参考。 一方面, 这一技术的应用为机械设计制造提供了辅助设计等功能,提高了机械设计的可靠性、精确性;另一方面,计算机可视化技术的应用,提高了机械系统运行的安全性、可靠性,提高了自动化生产的效率。 计算机虚拟现实技术是依靠计算机创建和模拟体验现实世界的计算机技术, 实现了人机交流的较高境界,使人的理念与现代科技相结合,推进了人的思想实践,使机械的设计制造及自动化过程更加协调、完美。 计算机仿真技术是以媒体形态描述模型信息,将系统行为、系统形态、数学模型、物理模型等等更直观的表现出来,给人提供可靠、准确的设计、操作参考,并利用计算机的输入、输出信息等功能,实现机械制造的自动化,使其设计手段、自动化运行方式更加高明、高效。

  2 机械设计制造及自动化中计算机技术的具体应用

  2.1 机械设计制造中的计算机辅助功能分析

  机械设计制造及自动化是一个复杂、繁琐的过程,计算机在这一过程中的应用是科技发展的必然结果,也是机械设计制造及自动化自身发展的需求。 计算机辅助设计是计算机的常用功能,在报刊、服装、机械等方面都有广泛的应用,机械设计中,利用计算机设计辅助功能可有效的提高产品设计的可靠性和精度,为机械生产制造带来更高的效益。 第一,机械设计的目的是机器生产性能够优越的体现出来,在这一过程中绘制复杂的机械图非常关键,利用计算机的 CAD、CAM 等软件,对机械设计进行科学的信息处理,使这一复杂过程变得清晰、明确,且减少了人为失误、出错等,提高了机械设计的效率和科学性。 第二,机械设计中要对机械的工作原理、结构、形状、尺寸等进行分析利用计算机辅助技术对设计的机械产品形成具体的描述,使设计人员能够更加直观的看出设计的问题和不足,有利于提高设计速度和设计有效性。 第三,计算机辅助功能的应用方便了图纸的编辑、修改,在图纸分析中不用做反复、重复的工作,一切图形绘制、数据计算及处理等问题计算机都能搞定。 第四,在相应软件的支持下,机械产品零部件的测试也更加方便。 在机械设计过程中利用计算机的虚拟样机构建,结合图纸“制造”一个虚拟的样机模型,利用计算机技术对其进行工作性能、受力情况等测试,以便及时的修改原设计,使原设计变得更加完美。

  2.2 机械设计制造中的计算机仿真技术应用分析

  计算机仿真技术是在可视技术和虚拟技术的基础上发展起来的,这一技术通过计算机系统对研究对象建立模型(这种模型被称为“数学模型”),利用模型真实的显示研究对象的实质,其数学模型便于计算机处理,使机械设计的修改更加方便、简洁。 同时,仿真软件的应用实现了现实与虚拟的结合,在模型仿真实验,为确保机械产品的质量提供了科学依据。 例如,在汽车制造中,机械设计具有难度大、成本高、修改难等特点,如一个多缸发动机的设计就需要经过许多繁琐的工作,对产品的排气过程要经过反复的研究, 利用仿真模型就可以简化这一过程,实现对机械运动过程中各种状态的可视,确保了机械设计的实践功能。

  2.3 机械自动化中计算机技术的应用

  机械的自动化是工业革命的伟大产物,极大的提高了机械生产的效率,当前机械生产制造的自动化在各行各业有广泛的应用,在解放人力劳动的同时实现了生产的自动化、智能化,提高了生产的效率和精度。 在机械制造中,利用与计算机相关的传感技术、电磁波技术、遥控技术等,识别和操控机械产品的生产,对提高机械生产效率有很大的意义。 一方面,计算机的参与使机械生产过程中一些复杂的环节无需人直接参与便可得到解决,促进了机械生产的安全性、可靠性。 另一方面,计算机技术的应用确保了机械生产系统的最佳状态,不但确保了生产安全、提高了生产效率,还节省了生产成本等。 例如对机械零部件产品的包装,利用计算机控制的自动包装机,无需人员参与,就可对产品进行包装,大大提高了生产的速度和效率。

  3 结语

  机械设计制造及其自动化中计算机的应用已非常普遍,早已融入其中,成为机械设计、制造、自动化生产的一部分。 当前,我国的机械设计制造及自动化生产与国际先进技术还有一定距离,水平不高是一个客观存在的现实,针对这一现状,重视计算机硬件、软件的开发,使其更好的应用到机械的设计制造及自动化生产当中,是推进我国机械制造水平发展的有效途径。

  参考文献

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