关于智能制造时代机械设计技术的几点研究

关于智能制造时代机械设计技术的几点研究

李栓稳

上海烟草机械有限责任公司上海201206

摘要：在机械设计制造及智能化领域，计算机技术的普及程度越来越高，它推动了机械行业快速发展以及质量的提高，提高机械制造行业生产成效，相应节省生产成本和生产制造周期，这一系列的改进促使我国机械制造行业在国内外竞争中发挥出巨大优势。在采用现代计算机技术的诸多领域中改进比较典型的有一体化机电技术、微型机电操作系统等。基于此，本文就从智能机械制造的特点入手，对智能制造时代机械设计技术进行研究分析。

关键词：智能制造；机械设计；技术研究

引言

智能化的机械工程提高了工作效率，降低了人工成本，为生活及生产都带来很大便利。而智能化与智能化技术的结合，相辅相成，为人类带来更多的效益。

1智能机械制造的特点

与传统的机械制造相比，智能机械制造存在诸多的特点，具体来说，包括以下三个方面：首先，准确性更高。通过智能制造对机械进行设计时，需要先在计算机软件设置出相应的制造工艺、流程与参数，之后按照设置的信息完成整个制造工作，从而确保了机械制造的准确性。同时，若制造环节出现问题，制造设备会第一时间发出警报，并指出问题的部位，使得问题能够及时的解决，也增加了机械制造的准确性[1]。其次，节约资源。智能机械制造的过程中，不仅能够直接降低资源的使用量，而且设备内部安装了变压器，通过变压器完成个零件之间的配合，从而减少了摩擦，也会降低资源的使用。最后，操作简单。利用智能制造的方式生产机械时，工人只需要在设备运行前输入相应的指令，制造设备即可自主的完成整个制造活动。

2机械智能化带来的影响

机械智能化的发展带来了很大的便利及改变。第一，生产条件的改善。机械智能化技术的应用，是通过机械代替部分人力工作，大大减轻了工人的工作量和劳动强度，从而在很大程度上提高了工作效率。而机械智能化的应用使得工业操作更为安全，一些高危的操作以前需要通过人力来完成，现在可以通过操作机器或设备达到目的。例如在煤矿生产方面，对煤矿的开采、挖掘、运输等，如果仅仅依靠人力开采、运输，这不仅需要花费大量的人力物力，而且由于煤矿中的一些不安全因素，经常会导致安全事故的发生。现在，通过机械智能化设备事先设定好程序，电牵引采煤机就能自动进行采煤作业。其次，控制成本，达到高效率，高质量。机械智能化设备一般耗能较低，能源利用率却很高，与传统的手工作业相比，节约了资源的同时就能使成本相对的减少。另一方面其生产效率高，可以批量生产，使原料、成本得到最大利用。第三，设备的调整、维修更加方便。在不同的生产类型中，机械智能化设备可以根据实际情况和需要进行安装调试，只需设备匹配，而不需要改变硬件的条件下就可以安装使用。在安全性上，机械智能化设备可以在工作过程中对故障进行自我监控及检查，进而使工作人员能及时发现故障及时解决。

3智能化技术的分类

3.1可视技术

是运用计算机技术将不便于理解的机械信息、数据转变成直观、易懂的信息化数据，使专业的设计人员对转变之后的数据信息进行分析，掌握设计产品的属性，并对其动态发展进行全面掌握，及时作出进一步的技术改进。计算机可视化技术具有两个方面的优势：第一、对工作人员设计工作具有很大的辅助作用，避免出现比如人工操作误差率较高的现象，同时，对产品的可靠性也十分有利；第二，加快了设计与制造工作的实效性，进而大大提升工作效率，节省生产时间，加速智能化发展进程[2]。

3.2虚拟技术

是指利用计算机技术，创建出与实际环境及其相似的机械制造环境，对技术生产工作进行模拟体验。这一技术中的虚拟环境操作可以预先对设计理念进行验证，及早发现其不合理和不科学的部分，并对其进行完善与改进，减少了等设计出来之后再进行改进而产生的生产费用。

3.3仿真技术

是指利用计算机技术描述出机械设备的模型，使产品的形态、物理数据、数学模型等比较形象化的进行展现，为实际操作过程提供参考标注与依据。仿真技术的采用极大提高了机械设计制造工作的科学化和智能化发展。

4智能机械制造的设计技术要点

4.1关注节能环保设计

近年来，在我国经济快速发展的背景下，不仅消耗了大量资源，对环境造成了严重破坏，而且还逐渐改变了人们的生活理念，并对节能环保提出了更高的要求。针对这一现象，智能机械制造设计的过程中，应关注节能环保方面的设计。具体来说，主要从以下两个方面着手：首先，在对智能机械制造设计的过程中，加强对材料的研究力度，并从重复使用的角度出发，选择出最佳的材料用来机械的制造；其次，对产品进行设计时，应考虑到机械产品使用一定时间后，是否具备回收的价值，是否会环境造成破坏，是否会对人体造成伤害等，之后利用当前先进的科学技术，最大程度提高设备的环保性能[3]。

4.2智能制造环境下的资源分类

智能机械制造的过程中，产品制造与技术应用之间具备紧密的联系。首先，智能系统运行时，能够主动地采集设计信息，并根据现有的信息，对制造流程进行模拟，从而打造出以“机械制造”为主的资源共享中心。在控制器内，存在机械的标识模块，通过该模块的作用下，使信息保存在制造链中，同时，针对材料商提供的信息，对机械的活动情况进行分析。若信号感应器发出信号后，指示灯出现变化，表明设计与制造存在差异，应对其进行调整；若指示灯未出现变化，说明设备正常运行，无需对其进行调整[4]。其次，在智能化系统内，安装了电子机械控制软件，该软件能够对机械展开分析，并将分析的结果传递到监控中心内，监控中利用获得的结果，校验机械的运行情况，同时模拟制造流程，并做出准确的判断。

4.3零部件和装配图建模

在CAD程序当中，主要包含线框、表面、实体三类模型构建功能，能够直接构建机械产品零部件与装配图实体建模。如经过CAD程序中的基础性体系和布尔运算过后，能够更加简易快速地构建起零部件的三维实体模型，而面对一些结构机理烦琐的零件，则可以考虑预先使用二维几何元素勾勒大体形态，之后再反复进行拉伸、旋转处理来完成造型设计，确保计算完毕之后获取所需的三维实体模型。在机械产品零部件实体模型构建完毕之后，设计人员还可以借助CAD中的三维编辑功能，装配零件模型，随后整合形成机械装配图。

4.4设计细节检验

CAD程序之中还包含零件回放功能，能够通过播放动画，将整个机械产品各类零件装配细节生动直观地演示出来，如果其间发现某些部件结构或是功能处理不当，就能够借助资源查找器进行实时改善，规避由于零件错误而出现机械产品装配失败的不良状况。而在全新机械产品设计和开发环节中，有关零部件设计智能化的检验方式，也可以保障机械零件彼此间适配的精准度，在避免重复引发质量和性能问题基础上，维持整个设计的可行性和高效率。

4.5工程分析与结构优化调试

机械设计与加工活动存在必不可少的环节，就是科学调整机械产品的力学性能和结构。特别是经过有限元和动力学建模分析，涉及CAD程序的工程分析和结构调整功能得以有机拓展。实际上，目前我国许多CAD程序都提供了和ANSYS等有限元分析软件相互匹配的接口，涉及主体可以选择将机械产品三维实体模型直接导入有限元分析程序之中，保证针对这类模型进行工程分析之后，依照结构实施优化改进。另外，能够借助机械CAE程序，针对机械设计的动态特征、碰撞问题、运动情况、结构合理状态、材料强度等，进行细致认证和妥善优化。

结束语

在机械设计和制造领域中大力推广使用计算机辅助设计技术，是现代社会经济与科学技术持续进步背景下的必然趋势，既可以保证整个机械设计精准度倍增，又可以有效提高机械设计中的信息处理效率和水平。长此以往，为我国机械设计行业可持续发展，提供不竭的动力。

参考文献

[1]薛正福.机械设计与机械制造的技术分析[J].考试周刊，2017（90）：29.

[2]陈广权.机械设计与机械制造的技术分析[J].建材与装饰，2017（39）：244-245.

[3]滕旭明.浅析智能化技术在机械设计制造中的应用[J].考试周刊，2017（53）：30.

[4]王伟鑫.智能化技术组件和模块化机械设计的运用[J].中国设备工程，2017（02）：96-97.

[5]刘浩.机械设计过程中计算机辅助设计的应用[J].中国设备工程，2017（02）：141-142.