计算机技术在机械设计制造中的应用研究

摘 要：机械工业是国民经济的支柱产业，是中国制造的脊梁。机械设计的智能化、精准化、网络化、集成化，可以提高机械设计的质量，推动我国制造业稳步发展。本文基于我国机械制造行业的现状，阐述了机械设计制造中计算机技术的具体应用，分析了机械设计制造及其集成应用中计算机技术应用的发展趋势。

关键词：机械设计制造;计算机应用;智能化;集成化;绿色化

随着经济和科技的高速发展，计算机技术的广泛应用，各行业的发展已突破信息孤岛的范畴，集成化、智能化在机械设计制造中的作用也越来越重要。随着机械制造行业的高速发展，对于机械设计的质量要求、应用集成范围也在不断提高，计算机技术的普遍应用，使机械设计在保证精准程度的同时，也推动了机械制造业不断朝着精细化、智能化和集成化方向发展。因此，将计算机技术融入机械设计制造中，是机械制造业发展的必然趋势。

1 我国机械设计制造业的现状

机械工业是国民经济的支柱产业，是中国制造的脊梁。近年来，随着我国经济发展的不断发展，国内基础设施投资逐步放缓，市场对装备产品的需求依然低迷，产能过剩的矛盾日益突出，机械工业面临的主要问题是如何实现转型升级，完成产业结构调整。

1.1 高端设备不能完全实现内部供给，核心技术较大程度依赖进口

我国在一定程度上实现了高端机械装备的自主化研发和生产，但缺乏核心技术，核心零部件的研发明显落后于主机的发展。目前在高端机械设备所需的材料和技术中，25%的材料完全依赖进口，部分材料虽然能实现自给自足，但仍存在质量和性能不稳定等问题，与工业发达国家相比，机械产品质量形象仍有较大差距。

1.2 企业缺乏科技创新能力，两化融合有待进一步推进

科技创新能力弱是制约机械工业向智能化转型的主要问题。我国机械制造业的R&D经费投入远低于工业发达国家的机械制造业，创新型科技人才短缺，企业新产品的研发和测试条件不足，企业内部各环节集成化程度较低，多数企业还没有完全实现信息化和工业化的融合，“互联网+制造业”的企业模式还在逐步探索中。

1.3 公共技术性服务体系不完善，服务型制造不能满足需求

我国机械工业公共技术性服务供给缺乏严重，不能满足行业发展的要求。现有的管理水平已经明显落后于产业技术进步对公共技术和公益性服务的需求。行业标准的制定落后于国内外市场竞争的需求，国际公认的检测认证机构较少。与发达国家相比，我国机械工业过于依赖实物产品生产，不注重服务活动对产品品牌的影响，缺少能够提供整体解决方案的企业。“生产+服务”运营模式有待进一步完善。

2 计算机信息技术在机械设计制造中的应用分析

随着机械设计制造业向智能化、集成化发展，计算机及其辅助技术在其领域的应用也越来越广泛。主要体现在以下几个方面。

2.1 计算机辅助集成应用

计算机辅助设计是以计算机为工具，应用科学的方法辅助人在特定应用领域内完成任务的软件。这些软件既可以在宏观上进行总体系统设计，也可以在微观上用于详细设计，又能够建立三维模型，并可以快速地进行相关参数的标注和修改，制图效果更加清晰可视化。在进行机械设计制造时，通过计算机的辅助工具不仅能增加机械设计的规范化及精准度，而且也可以减少人工操作，极大地简化了机械设计的流程，大大地提高了工作效率。另外通过计算机辅助设计，还能够真实地展现机械设计的动态效果，便于项目组成员之间的商榷，提高机械设计的整体水平和效率。例如SolidWorks软件，能够多视角地展示不同设计方案，便于项目组成员之间的便捷沟通，减少设计过程中的错误，提高产品设计的效率，它便捷的操作及独有的拖拽功能可以在比较短的时间内完成大型装配联合设计，提高了工作效率，完善了产品质量，更及时高效地服务市场。

2.2 3D打印技术的应用

传统的模型制造，会产生很多废料，生产成本很高，设计周期长，方案调整费时费力，效率低下。3D打印机是一种应用快速成型技术，以计算机设计模型为基础，以可黏合的腊材、粉末状金属或塑料等为线材，通过逐层的打印黏合来构造物体。该技术在机械设计制造中被广泛应用，为制造业的定制化和小批量生产及功能件测试提供稳定动力。3D打印技术可以方便客户自主选择合适的打印线材，打印出灵活多样的构件，无须设计模具进行机械加工，就能根据计算机图形设计生成任何形状的零件，制作模具原型，直接打印产品。这样就可以发现产品设计中的不足，帮助设计者对产品进行改进并给予完善。根据3D模型机型自主安装，能够有效地减少烦琐的装配流程，将精力集中于产品的质量，优化产品的设计，同时可以有效降低产品的检测成本，提高企业的经济效益。

2.3 计算机仿真技术的应用

计算机仿真技术是利用系统模型，以计算机为工具，以相似原理、信息技术及相关领域的专业技术为依据，应用计算机虚拟技术，对现实中或想象中的对象进行试验研究的一门综合性技术。它具有高效、安全、可重复和不受气候、场地、时间限制的优势，已成为人类认识自然、改造自然不可或缺的手段。在过去机械产品的制造过程中，设计环节往往比较烦琐，缺少统一的标准和交互平台，需要投入较多的时间和成本，后期的修改费时费力，而计算机仿真技术的应用，为机械设计的论证、研制、生产、使用和后期的维护过程，提供一个等比例的仿真模型，有利于机械产品在设计中的修改，能够减少试验材料的浪费，降低产品的成本，缩短开发周期，提高资金的使用效率。

2.4 计算机在数控机床中的应用

数控机床是一种以计算机控制程序为核心的自动化机床，主要应用于复杂、精密零配件的加工，是一种具有高柔性、高效性的自动化机床。计算机在机械设计和数控机床上的应用，可通过网络通道和数控机床开放接口进行有效连通，将计算机辅助设计和数控机床进行无缝集成，通过设计模块的数据采集，智能识别设计模型中的资料数据，形成图像的动态仿真，运用标准的数控指令，形成数控机床的应用程序。隨着数控技术的不断创新发展，数控机床与计算机辅助设计的集成度将进一步提高，数控机床还需向高速度、高精度、高稳定、柔性化、智能化、网络化方向迈进，才能使现代机械设计制造加工更加灵活、高效，真正意义上实现机电一体化。

3 机械设计制造及自动化中计算机技术应用的发展趋势分析

3.1 机械设计制造智能化

在全面倡导各行各业可持续稳定发展的今天，机械制造业的智能化已成为我国工业未来发展的必然趋势。智能化技术提高了工业企业的生产效率，改善了人们的日常生活，在机械制造中以智能化的方式进行操作，不仅可以避免人工操作时的一些误差，而且能提高产品设计方案的保密性，提高机械设计制造信息化水平。利用智能化管理，使管理者能够通过计算机信息技术，网络技术及时地了解生产设备的运行状况，提前预警，确保设备正常运行，提高生产效率。智能化是机械设计制造未来的发展趋势，智能化已经深入到机械设计制造的众多环节之中，只有有效地利用该技术，才能提高产品的质量和企业的经济效益，提升整个行业竞争力，适应不断发展的国际竞争环境。

3.2 机械设计制造集成化

机械设计制造的集成化是大数据时代工业发展的重要趋势之一，它能推动实体企业在互联网、大数据、人工智能等重要领域的深度应用，改变制造业产业模式和企业形态，促进我国制造业的稳步发展。随着计算机信息技术的发展和互联网的广泛应用，使得制造领域从传统的计划制定、设计加工、装备、调试扩展到产品的调研、设计、开发和销售领域，利用现代制造系统的并行作业、虚拟仿真、远程操作与监视等手段，保障机械制造业的集成化发展。采用数字化技术，可以有效的完成数字图像的整合和分析，简化了设计工作的程序，确保工作的成效以及质量。集成化设计技术比传统的产品设计更灵活，产品的信息更加全面，不局限地域、不局限于一个设计团队，能高效保证产品设计的完整性，同时在互联网信息化的依托下实现团队合作设计，以规范化的数字化模型为基础，通过小组分工合作模式完成项目设计、功能测试，提高工作效率。互联网扩大了机械产品的传播范围，可以充分利用方便快捷的网络渠道，拟定科学的销售模式，降低成本，提高企业的经济效益和社会效益。

3.3 机械设计制造绿色化

绿色发展是这个时代的主基调。机械制造业也应该向着绿色环保方向改革创新。传统的机械产品体积较大，能源消耗高，费时费料，不仅浪费资源，而且污染环境。计算机技术的应用，提高了机械制造业节能高效的应用水平。例如计算机仿真技术能够节约材料，3D打印技术能够减少废弃副产品，减少对环境的污染，利用計算机技术能够在产品设计制造中选用节能环保的材料，加强资源的循环使用，利用智能化技术可以在产品制造过程中实现环境保护，不仅实现了经济的发展，同时保护了生态环境，促进了机械工业向低碳化、绿色化发展。

总之，计算机技术的应用在现代经济社会中已经非常普遍，在机械设计制造领域广泛的应用计算机技术，能有效提高该行业的技术应用水平，促进产业融合，提升我国机械制造业的核心竞争力，使其向着智能化制造业方向稳步发展。

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作者简介：包英力（2002— ），男，满族，辽宁大连人，本科，研究方向：机械工程与自动化。