机械设计制造及其自动化设计原则与应用

刘丛丛

摘要：机械设计制造及其自动化应用中，技术和产品的结合，使机械设计制造及其自动化拥有了不同的功能，指定了机械设计制造及其自动化未来的发展趋势，是我国社会主义现代化建设未来发展所需。

关键词：机械设计制造;自动化;设计原则;应用

引言：

工程設计是一个迭代过程，基本上需要一致的管理和产品依赖性的传播。基于约束的设计为满足这一关键需求提供了一个统一的框架，但是由于三维空间中问题的复杂性，存在已知问题。本文介绍了图论和数值求解技术的研究成果，旨在解决用户理解和解的多样性等问题。所提出的解决方案，扩展变分设计技术（VGX）利用一种创新的拖放式用户交互范式来提高理解性能和可用性。研究表明，VGX技术为支持柔性化、集成化的产品设计、装配和分析提供了通用的数学基础。

1.机械设计制造及其自动化设计原则

设计是一个不可重复的过程，包括需求定义、概念设计、详细设计和设计验证/分析。这个设计过程的基础是需要对与产品相关的约束、关系、关联、依赖关系和领域知识进行一致的管理和宣传。基于约束的设计为满足这些需求提供了一个统一的框架、而，由于问题的特点，在三维空间中进行约束管理和求解是一项非常具有挑战性的任务。公认的问题包括非线性、大问题规模、用户理解的复杂性、解决方案的多样性、条件性.经过十多年的研究，我们利用图论和数值求解技术发展了可拓变分设计技术（VGX），试图解决上述问题。为了提高用户的理解，一种创新的方法提出了使用拖放用户交互模式。在这个虚拟环境中，用户可以通过直接拖动所需的实体来设置约束，修改尺寸，改变风水大小和位置，改变尺寸标注方案。这种用户交互模式的直观和简单大大提高了基于3D约束的设计系统的可用性。VGX技术克服了历史处理中的时间障碍。这一突破使三维柔性约束/尺寸化成为模型创建的独立支撑。此外，基于VGX的设计的完全数学表示实现了真正的集成设计自动化.数学分析，例如机制/公差验证，可以在不需要重建单独的模型的情况下完成。该技术已在某商用机电设计自动化（MDA）系统中实现，初步结果表明该技术具有广阔的应用前景。[1]

2. 机械设计制造及其自动化设计应用

2.1mda系统

基于实体的mda系统获得了快速的应用，这是由于在快速原型制作、干涉检查、机制动画和与分析程序的更好接口方面的新功能带来了显著的生产率提高。MDA行业还得益于计算技术和数学/几何算法的持续进步。所有系统现在都可以模拟复杂的零件和装配，具有复杂的操作，如翻边，剥落，清扫/放样，和牵伸角。在这个过程中，我们实现了自动化的孤岛。当前的MDA系统能够很好地建模部件和组件，但不能设计它们。这些系统只在详细的设计阶段，一个非常晚的阶段，完整的设计过程中发挥作用。在设计工程师能够使用他们的MDA系统之前，他们已经制定了明确的设计规范;解决了必要的问题;评估了解决方案的原则;优化了设计布局并确定了零件的尺寸和形状。然后，设计工程师必须将组件和组件输入到MDA系统中，以创建设计产品的电子版本。[2]

2.2零件设计

目前主流的MDA系统都是基于顺序历史处理的。如图所示，零件被建造。2、按顺序加减特征。这些特性的配方通过大小/定位参数捕捉设计意图，当参数被修改时，通过重放历史配方来更新部件。特征间的依赖性是单向性的，即总是由下面的特征驱动。逆转依赖是一项困难的任务，可能需要对该部件进行完整的重新建模。基于历史的系统的固有缺点是它依赖于建模序列。人们充分认识到，建模的目的可能更多地是出于纵容和方便，而不是隐含的用户意图。功能之间的顺序依赖，可能会导致设计不灵活和用户混淆。例如，在构造一个部件的过程中，设计人员发现早期创建的功能的大小或形状必须由新特性驱动。这通常会给用户和系统带来巨大的挑战，而且，用历史回放更新几何图形，可能会导致不可避免的性能瓶颈。

2.3装配设计

与部件设计类似，大多数mda系统提供了一种分层结构来捕获和管理程序集。在特定的全局定位/定位中，将零件/子装配直接定位。在部件和子组件之间没有相对关联。对于一个复杂的模型，工程人员需要很长的时间才能很好地计算出每个部件的位置和方向。此外，任何形状或尺寸的设计修改都可能影响到相邻部件的位置有效性。[3]依次地使用几何约束将组件依次放置，例如与预先存在的部件/子组件相关的匹配和对齐。FachComponent的放置约束必须完全限制六个自由度，并遵循一定的预设定约束序列。这种方法的缺点是：（A）不能像滑块曲柄系统那样简单地组装耦合系统;（B）在构建程序集之后不能轻松地更改约束模式。在机械自动化中，将信息和能力输入运转的机电设备，然后输出不用的能量或者是产品，以有效的完成加工或者是生产出所需的物品，可以达到能量的充分转化。在动力加工中，这些信息和能力是来自水轮机和电动机等原动机，以促进机械加工的有效完成。[4]

结束语：

我国现代化建设中，高科技信息技术在工业生产中的普遍运用，提升机械自动化系的可靠性、安全性和高效性。机械设计制造及其自动化在工业生产中的应用，降低企业经营成本，提高生产力。

参考文献

[1]吴安邦，周小龙.论机械设计制造及其自动化设计原则与应用[J].建筑工程技术与设计，2020，（30）：731. DOI：10.12159/j.issn.2095-6630.2020.30.0707.

[2]赵有强，刘晓斌，王源， 等.机械设计制造及其自动化的节能设计思想探讨[J].建材发展导向（下），2020，18（9）：371.

[3]邢瑞朝.机械设计制造及其自动化的应用优势及发展趋势[J].建筑工程技术与设计，2020，（30）：3697. DOI：10.12159/j.issn.2095-6630.2020.30.3604.

[4]张晶晶.计算机技术在机械设计制造及其自动化中的应用[J].造纸装备及材料，2020，49（3）：30.