机械设计制造的数字化与智能化发展研究
丁秀云
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丁秀云,. 机械设计制造的数字化与智能化发展研究[J]. 中国机械研究,2024.7. DOI:10.12721/ccn.2024.157067.
摘要:
随着我国综合国力的不断提升,如今的工业化发展也逐渐朝着现代化方向前进,尤其是机械设计制造领域,在不断发展的科学技术的支撑下,迎来了前所未有的发展机遇。得益于技术的进步以及发展需求的增长,使得机械设计制造行业的升级改造尤为必要且迫切,传统的机械设计制造技术工艺已难以适应现阶段的发展需求,所以数字化与智能化发展将成为今后很长一段时间内我国机械设计制造行业的发展趋势。
关键词: 机械设计数字化智能化
DOI:10.12721/ccn.2024.157067
基金资助:

1.机械设计制造的数字化与智能化发展关键技术

1.1计算机辅助设计技术

计算机辅助设计(CAD)是现代计算机技术,用于复杂机械产品的结构和性能设计。在机械产品生产中,精准的设计图纸至关重要。手工绘制方法效率低且易出错,影响产品性能。专业制图工具如CAD、CAM提升了图形品质和工作效率,保证产品制造精度。这些系统还帮助设计者了解产品结构和尺寸等信息,发现内在问题并提出改进措施,确保产品质量和可靠性。近年来,人工智能的发展使计算机辅助设计(Intelligent CAD)进入人工智能和知识工程领域。ICAD关注高效知识利用、设计知识精确表达、建模方法革新和综合设计系统的建立。ICAD技术对变形和概念设计的支持尤为关键。将ICAD技术应用于机械设计和生产过程,有助于企业和研发团队高效处理设计流程中的问题,缩短设计时间,提高经济效益。

1.2虚拟仿真技术

虚拟仿真技术作为数字化技术的重要分支,在机械设计制造领域得到广泛应用。该技术通过构建虚拟环境,为机械产品设计与生产提供创新实验平台。仿真技术在机械产品制造中占据重要地位,通过创建三维实体模型,直观、系统、精确地呈现关键参数,降低设计错误率,节省成本。仿真技术具备强大的数据处理、分析和存储能力,为后续工作提供数据支持,确保制造精度。虚拟仿真模型相比传统模型具有动态展示和高灵活性优势。若将其应用于机械产品各环节,有望实现实时监控、控制生产进度、保障安全,提高生产效率和质量。

1.3神经网络技术

神经网络与人脑神经系统相似,具有非线性、适应性和存储特性。近年来,人工神经网络在智能化制造领域广泛应用。神经网络技术在应用中可实现数据资源共享,系统化管理设备生产数据。同时,筛选和存储高附加值数据,提升机器制造业自动化水平,促进其持续健康发展。神经网络还能迅速诊断机器故障,自动识别不正常现象。通过处理动力学信息,分析加工过程相关信息,下达指令完成加工任务。

1.4三维数字化技术

三维数字化技术在机械产品开发中作用显著。利用高级三维造型工具如UG,能高效创建机械产品的三维效果图,真实呈现总体效果,提升工作效率。UG作为广泛应用的三维造型工具,具备表面拟合模型和三维实体建模技术,适应产品形状和尺寸调整,满足多视角外形需求,实现高精度造型。为确保建模准确性和完备性,细致处理各层次至关重要。实体建模使设计师多角度审视产品外观,展现独特特性,助力复杂系统设计。同时,有助于精细观察与调整设计对象的功能、品质和零件属性。

2.机械设计制造的数字化与智能化发展趋势

2.1数字化与网络化

运用互联网、大数据、云计算等先进科技手段,将工业企业的生产经营活动转向数字化,是当前机械设计、制造及自动化发展的关键趋势。这一变革不仅使企业的生产经营模式发生重大调整,同时为企业带来前所未有的效益和灵活性。网络将设备、人员及生产流程高度整合,实现信息的高速、精准传输。在此基础上,通过构建网络化的制造系统,实现对生产过程中各环节的动态监测与控制,从而达到各环节的最优调控。大数据的广泛应用使企业能够对海量数据进行处理和分析,发现制造流程中的最优机遇。通过深入剖析生产数据,企业能找出低效环节,并对设备故障进行预测,以便及时维修和调整,缩短停工期,提高生产效率。此外,通过对企业大数据的分析,为产品研发、制造规划等工作提供坚实基础。随着云计算技术的不断发展,企业在生产经营过程中面临巨大挑战。云计算为企业提供灵活的应用环境,使企业能根据需求配置和利用各类资源,降低IT设备的建设与维护成本。此外,云计算还能实现跨区域协作,促进设计、制造、管理等各环节紧密合作,加速从设计到销售的进程。

2.2协同制造

互联网平台在机械设计与制造技术研究中发挥着重要作用,实现了设计、生产和服务等多个环节的深度协作,成为当前重要的发展趋势。这种协作既涉及企业内部不同部门的协同,也包含供应链上下游乃至跨产业的合作。关键在于及时交流信息,确保全流程信息一致性,从而实现产品品质和生产效率的协同优化。基于互联网的协作制造系统不仅提供了数据共享平台,还为实时通信和协作机制奠定了基础。该系统突破地域限制,为项目管理、设计决策、产品排程等多个环节提供远程协作。设计师、工程师和生产人员可借助云计算平台和线上协同工具,无论身处何地,都能共同参与产品设计和优化。此外,为实现企业间信息无缝流动,减少“信息孤岛”,还需建立统一、自动的数据交互形式与界面。为保证协同工作的有效性和连贯性,规范涵盖了技术、程序和管理多个层次。在此基础上,设计、生产、服务等环节联系更为紧密,实现闭环生产和回馈。这不仅加速了从设计到制造的全流程,还确保顾客信息及市场要求能及时反馈至设计与制造过程,实现快速迭代和持续改进。

结语

机械设计制造的数字化、智能化是我国机械行业转型升级的关键,同时也是持续创新和增强核心竞争力的重要手段。本文从多个角度,探讨了机械产品开发过程中数字化、智能化的关键技术,并分析了机械设计制造的未来发展趋势。展望未来,应更加积极地将数字、智能技术应用于机器的研发和生产中,为我国产业现代化、智慧化发展作出积极贡献

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