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摘要：計算機技術的不斷發展，為現代化機械設計制造等提供了更加便捷的方式，在計算機程序控制及電子技術的基礎上，使機械自動化水平不斷提升。本文就計算機技術在機械設計制造及自動化中的應用進行探究，簡單闡述機械設計制造及自動化的發展現狀及計算機技術應用的優勢，并對計算機技術在其中的主要應用內容進行分析，嘗試對其未來的發展方向進行分析，旨在促進我國計算機應用技術的不斷提升。
關鍵詞：計算機技術；機械設計制造；自動化
0引言
計算機技術可分類為不同的技術類型，如利用計算機進行邏輯控制和編程的輔助設計與聯動設計技術，或利用計算機電子技術等的仿真與建模技術等，計算機技術已經成為現代化機械設計制造及自動化行業中必不可少的技術種類，其能夠有效結合不同技術，融合提升整體的功能效果，從而提高機械設計制造的實際效率，促進制造業的發展，相關研究人員應加強對計算機技術的深入探究，提高該技術的實際應用效果。
1機械設計制造及自動化概述
機械設計制造及自動化是由多種技術和工藝融合的綜合性門類，通過將不同的工藝技術進行有機融合，實現對機械設備的有效設計與構建。機械設計制造及自動化水平，直接影響國家的經濟和社會發展，對社會的建設和國民經濟有著重要的作用和影響。在現代化發展過程中，機械設計制造正不斷向自動化和智能化方向發展，通過對自動化技術的研究與分析，逐漸提升機械設備的功能性和實用性，進一步強化整體設備的設計效果。目前，我國在機械設計制造及自動化方面取得了一定的成果，逐漸提高了對計算機技術的應用，使機械設計效率得到有效提升，同時，在計算機技術的幫助下，提高設計效果，使工程的建設質量得到進一步的提升。計算機技術能夠提升系統的靈敏性，并通過邏輯程序設計，幫助機械設備實現自動化，在該方面我國還有較為漫長的路要走。目前，對自動化系統的設計和制造能力有限，無法與機械設備的設計制造進行更深度的融合。相關研究人員應加強對計算機功能的研究，在進行機械設計的過程中，提高對計算機技術的使用頻率，降低設計難度，縮短設計周期，使設計制造更為便捷，從而提高整體機械設備的建設質量。
2計算機技術主要應用內容
2.1仿真技術
計算機仿真技術是在VR技術和可視化技術的基礎上發展而來，通過計算機對軟件進行編程和調整，使可視化技術得到了變革和調整，整體的仿真可視效果得到有效提升。通過計算機仿真技術的實施，構建機械零件后進行組裝，形成仿真模型，便于設計制造者進行觀察和分析，同時可以通過仿真技術對零件的功能進行模擬，了解整體機械設備的設計效果，進一步保障機械制造質量。在對大型機械設備，如內燃機零件系統進行仿真設計時，可以充分利用仿真技術對內燃機零件的運行情況進行仿真模擬，確保零件與整體內燃機構造相契合。對系統進行定義時根據機械設備的設計需求來對系統邊界進行設計，并規定相應的約束條件。如在進行仿真實驗時，對機械設備的通信系統進行仿真實驗驗證，需要結合通信需求對約束條件進行設計和規定，避免系統仿真模型受到影響。利用計算機技術幫助構建相應的數學模型，根據系統設計情況，將其轉化為客觀的數學表達公式，并利用數學公式進行模型轉換，將構建的數學模型轉化為仿真模型，使機械設計人員能夠直接通過對數學模型的調整，實現對仿真模型的控制，順利完成模型轉換[1]。在仿真實驗中，通過利用數學模型對內燃機運行的原理進行模擬和構建，構建完畢后，利用計算機進行數值分析和調試，最終得到計算機語言的數學模型，實現對內燃機內部零件運行過程的還原和仿真。設計仿真實驗，通過實驗要求進行信號輸入，信號通過模型后，根據實際的設計情況對參數進行處理。參數處理完畢后將其加載到仿真模型中，實現模型加載，得到仿真模型。通過該方式進行整體實驗。在通信系統仿真實驗中，為完成實驗方法，使用動態系統對模型進行優化，對于實驗中的不確定模型，使用蒙特卡羅方法進行隨機模擬，提高實驗統計的概率，提高整體的實驗效果。按照實驗輸入代碼，通過模型變化進行驗證，完成實驗要求。仿真實驗完畢后，得到實驗結果，并對仿真實驗進行驗證，最終提交相應的實驗報告，完成對內燃機零件的仿真設計。
2.2輔助設計技術
機械設計制造過程中，通過計算機輔助設計，能夠有效提高整體的設計效果。計算機輔助技術的應用非常廣泛，其能夠對系統進行優化和調整，或通過構建軟件等方式來輔助機械設計制造，從而使整體的設計流程更加順暢，減少時間和資源的浪費。相比傳統的人工輔助設計構建，計算機技術的實施使整體設計的難度得到降低，提高機械設計制造的效果。在對機械設備進行輔助設計的過程中，利用計算機機制中的軟件功能，如CAD等，通過軟件進行制圖或者三維設計，對機械構建過程中，不同零件進行進一步優化和控制，根據需求調整零件的設計參數，提高零件的使用效果和整體機械系統的設計質量。如對大型機械設備中簡單的齒輪傳動進行設計，使用計算機技術深度研究和掌握傳動需求，并結合材料以及系統運行荷載等參數進行計算和輔助設計。在選擇齒輪材料時，參考內燃機設計需求，選擇能夠滿足大型機械設備的材料種類，使用計算機技術對齒輪強度和韌性等進行計算，最后考慮經濟性原則，選擇合金鋼作為齒輪材料。由于齒輪在構建過程中，需要其滿足機械設備對其荷載、傳動精度等相關參數，此過程可以利用計算機進行復制計算，以便優化整體方案設計效果。對荷載系數進行計算時，使用公式：其中：K為齒輪的荷載系數；KA為使用系數，該數值受到電動機減速器運行狀態影響，一般平穩狀態下為定值1.1；KV為齒輪動載系數；K琢齒輪之間的荷載分配系數；K茁荷載分布系數。在計算過程中，將機械設計手冊輸入到計算機中，由計算機自動對內燃機運行條件下的參數進行選取，最終得到計算答案。對齒輪傳動精度進行設計時，明確其精度分為13個等級，在選擇的過程中，通過計算機對設計需求以及成本控制等方面進行計算和分析，最終確定內燃機中齒輪傳動精度。根據齒輪運行需求，選擇相應的設計參數。
2.3深度學習技術
深度學習技術是人工智能技術的主要研究方向，其在機械設計制造及自動化中也有一定的應用。深度學習過程是對計算機技術深度挖掘利用的過程，通過與網絡進行連接，提高搜索能力，將數據和公式等按照一定規律和表現層次等進行深度的挖掘和學習，提高對多功能技術的學習和掌握效果，實現對不同領域知識內容的識別和解決。將深度學習技術應用機械設計制造中，提高機械設備的自動化等級，使其逐漸向智能化設備中發展，提高設備的學習能力和識別效果。在對機器人抓取系統進行設計的過程中，通過計算機技術中的深度學習功能，提高抓取系統的設計效果，使機械設備實現智能抓取控制。設計人員應明確機械設備的抓取需求，如在對商品進行歸類，或者對垃圾進行分揀等過程中，需要設備在混亂無序的環境下，實現準確的抓取和移動，同時保障環境不受影響，不造成堆疊物體倒塌等情況[2]。機械設備應具有精準識別和定位的功能，通過深度學習技術，優化對不同類型物品的學習和分類效率，同時提高坐標控制技術，能夠根據相機圖片中的坐標，對自己坐標和物品投入位置坐標進行順利的轉換，提高抓取分類投放的效率。計算機技術更多體現在學習控制系統中，對識別和抓取運動進行控制，在整個系統運行過程中，先將設備移動到抓取環境中，準備待抓取目標。在設備相機對環境進行拍照，將圖像照片傳輸到系統中，在計算機深度學習技術的幫助下，對周圍情況進行歸類，識別其中存在待抓取目標。以自身位置為原點，對目標點的空間位置進行分隔和計算，得到該點坐標，判斷抓取的方式以及抓取的成功率。調整抓取位置和姿態，系統下達命令，控制機械臂以相應的形態，到達指定位置后進行抓取，抓取成功后。系統應進行判斷，按照抓取目標分類對其放置位置進行規劃設計，完成整體操作流程。在抓取的不同環節，均需要通過計算機深度學習的方式進行識別，通過系統識別后的反應，對大型機械設備進行合理控制。深度學習技術實施難度較大，需要大量的進行數據獲取和運算，因此設計時應滿足硬件需求，隨后進行相關的軟件設計，提高機械設備設計的效率。
2.43D建模技術
3D建模技術在機械設計制造中的應用越發普遍，3D建模指的是利用計算機軟件，構建與零件具有相同參數的虛擬模型，其在分類上具體分為NURBS和多邊形網格，前者對于模型構架的要求較為精細，能夠對較為復雜的模型進行構建，后者更適合進行效果圖的設計，整體三維模型的視覺效果相對良好。使用3D建模技術的過程即是用計算機描述一個系統的行為，計算機軟件通過利用數學方法構建不同物體之間的空間關系，并對相應的數據進行保存和使用，實現對模型的構建。在對機械設備的轉動系統進行建模時，應基于機械設備中內燃機傳動系統的相關知識，與計算機技術進行融合，實現數學關系轉化，最終形成相關的模型構建。大型機械傳動中主要分為三大部分：傳動、控制、輔助，各個部分進行細分，如通過傳動系統，控制傳動部分，并對其中的軸系變化情況進行調整，使設備按照控制要求執行。內燃機模型構建時，首先應明確傳動知識集合，將知識屬性集合設置為Xm，該集合表示為：，在結合中選擇n個屬性樣本進行設計構建。在傳動知識集合中建立信息系統，表示為：，其中的子集有相應的論域和取值范圍，并在各個范圍內形成相應的信息函數。通過對集合的計算，得到集合的邊界區域。其次，對不同條件關聯的屬性進行計算，了解其中的組合重要度。在邊界區域范圍內，對不同屬性進行計算，結合DEMATEL方法，對不同環節屬性的權重進行計算，確保屬性的可靠性。根據可靠屬性權重來對計算決策屬性的關聯性進行計算，得到其重要度。最后，通過不同集合之間的相關數據以及參數控制情況，生成相應的檔案數據庫，在數據庫的基礎上進行建模，模型能夠對大型機械傳動過程進行展示，并將細節化部位進行擴大，提高模型構建效果。
2.5數控編程技術
數控編程是機械設備加工階段的操作，通過對系統進行編程，使設備按照系統要求進行相應的加工，提高整體工程加工的精準度。在編程過程中，首先需要了解機械設備的實際加工需求，根據加工需求進行編程，確保系統對命令的執行效果符合相應的加工需求。其次，根據編程步驟，根據圖紙和加工工藝等設計相應的程序，如對加工路線進行設計，對刀位坐標等數據進行合理的編程設計，從而形成完善的系統編程。最后，對編程的程序進行驗證和調整，確保數控編程的程序加工效果符合要求。數控編輯控制機床作業過程中，坐標控制難度相對較大。在實際作業過程中，一般為零件和機床靜止，通過控制移動刀具的方式實現對材料的切割加工。在進行程序編輯時，使用右手笛卡爾直角坐標系來對刀具的坐標進行明確，圍繞X、Y、Z軸的坐標旋轉方向進行調整，對運動方向進行規定，確保刀具的相對運動保持準確?，F代化機械設計制造過程中，充分利用信息技術，不斷向自動化編程方向發展，通過計算機系統對復雜的機械零件進行編程，隨后通過恰當的處理和加工，完成對數控機床的程序編輯，使數控編程的難度不斷降低。
3計算機技術在機械設計制造及自動化中的發展方向
3.1智能化
智能化發展是機械設計制造及自動化行業的主要發展方向之一，機械自動化有效節約了勞動力，使機械生產力大幅度增加。在此基礎上，隨著信息技術和網絡技術的不斷發展，智能化機械設計和制造將會進一步的減少對人力的需求，提供整體的建設發展效果。利用人工智能技術的優勢較多，不僅能夠滿足設計生產需求，同時能夠對相關生產設計中的專利技術進行保密，提高技術得到安全使用效果。在智能化發展過程中，一方面，通過加強數字化技術水平，通過數字化技術，對機械設備的設計和制造等過程進行高效輔助，提高整體的設計效率。數字化機械設計過程中，能夠自動進行數據的采集和管理，幫助進行模型構建，提高整體設計和實施過程的效率。另一方面，通過并行化發展，提高計算機技術的智能化程度。并行化指的是在對復雜機械結構進行設計和制造的過程中，通過多種方式共同進行設計完成，提高對機械結構的設計效果，降低不同團隊設計和制造過程中的差異化，加強不同設計人員之間的溝通效果，從而使整體設計質量得到有效提升。在協調并行的過程中，需要有效提升計算機系統的智能化效果，從而保障機械設計和制造過程中的高效性。
3.2微型化
機械設計微型化不僅是對事物極限的探究，更是整個科技發展的必然方向。微型化機械設備的設計和建設對于技術的要求更高，需要在盡量小的體積下，完成系統的搭載，使微型機械實現可控。目前在生物醫學、航空航天等領域中，對于微型機械的需求較大，通過微型機械設備的研發，提高對環境的深度探究，通過簡單的指令，控制微型機械設備完成相應的任務，幫助解決不同領域中的問題。目前微型機械受到計算機技術的影響，正向進一步方向邁進，通過計算機技術，與網絡通信技術以及電子控制系統等進行結合，對微型機械設備進行優化改造，提高機械設備的功能特點。在計算機系統的升級下，能夠在更小的體積中，有效容納更多數據，并提高計算能力，使微型機械設備不斷向更加微小的方向發展，同時保持良好的工作性能。目前影響機械設備微型化的主要原因有兩種，其一，微型機械設備的構建材料，材料不僅要向微型發展，同時需要保持相應的功能作用，并且能夠實現技術搭載。其二，微機電系統構建。微機械中電力系統的連接以及內部系統的構建是控制機械設備驅動的主要方式，在發展過程中，應加強計算機技術在超精密架構設備中的搭載技術，提高系統控制的效果和精密性，從而提高整體的控制效果。
3.3網絡化
隨著網絡技術水平的不斷提升，計算機技術與其進行融合發展成為了必然的趨勢，在實際的機械設計制造過程中，通過網絡化支持，實現機械自動化和智能化控制。網絡化的發展，使機械設計制造過程中的效率得到提升，一方面，通過與不同計算機系統進行連接，形成全覆蓋設計制造網絡，能夠了解設計制造過程中的具體情況及優缺點，通過網絡信息技術實現不同計算機系統的信息交互，提高機械設計的質量。另一方面，在網絡化技術的支持下，不斷向遠程機械設計制造方向發展，使機械設計制造安全性增加，同時克服了設計人員異地的情況，提高機械設計的效果。4結論綜上所述，在機械設計制造及自動化發展過程中，計算機技術的融入，使整體設計和制造過程更加簡單且高效，相關研究人員應加強對智能化和網絡化等方面的研究與發展，不斷對計算機技術進行升級，充實提高機械設計制造的效果，強化自動化技術的進一步發展，從而促進我國工業生產的快速發展。
參考文獻：
[1]劉寧.計算機技術在機械設計制造及其自動化中的實踐應用分析[J].電子測試，2019（9）：2.
[2]趙磊.論述計算機技術在機械設計制造及其自動化領域應用中的重要性[J].信息系統工程，2020（4）：2.
[3]仲雪偉，范運峰.計算機技術在機械設計制造及其自動化中的應用[J].南方農機，2020（16）：186-187.
作者：王清華 單位：山東安實綠色開采技術發展有限公司
