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摘 要： 隨著計算機(jī)技術(shù)在智能設(shè)備中的逐步應(yīng)用，越來越多的計算機(jī)基礎(chǔ)技術(shù)和服務(wù)將通過云等網(wǎng)絡(luò)向應(yīng)用者提供所需服務(wù) ，這些智能設(shè)備之間經(jīng)過有機(jī)的結(jié)合有效地推動了所應(yīng)用產(chǎn)業(yè)的進(jìn)步與發(fā)展。現(xiàn)階段，技術(shù)的進(jìn)步與科技的發(fā)展推動著工業(yè)的進(jìn)步與發(fā)展，且工業(yè)正在由3.0階段向工
隨著計算機(jī)技術(shù)在智能設(shè)備中的逐步應(yīng)用，越來越多的計算機(jī)基礎(chǔ)技術(shù)和服務(wù)將通過云等網(wǎng)絡(luò)向應(yīng)用者提供所需服務(wù) ，這些智能設(shè)備之間經(jīng)過有機(jī)的結(jié)合有效地推動了所應(yīng)用產(chǎn)業(yè)的進(jìn)步與發(fā)展。現(xiàn)階段，技術(shù)的進(jìn)步與科技的發(fā)展推動著工業(yè)的進(jìn)步與發(fā)展，且工業(yè)正在由3.0階段向工業(yè)4.0階段邁進(jìn) 。在第四代工業(yè)革命中，物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)的出現(xiàn)使得為整個制造過程創(chuàng)造網(wǎng)絡(luò)化的資源和服務(wù)成為可能，從而產(chǎn)生了智能工廠和未來工廠等現(xiàn)代化制造產(chǎn)業(yè)，世界也逐步全面進(jìn)人第四次工業(yè)化進(jìn)程。具體而言，隨著高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的不斷涌現(xiàn)和發(fā)展，越來越多的機(jī)械制造業(yè)產(chǎn)業(yè)開始嘗試將計算機(jī)技術(shù)應(yīng)用于自身業(yè)務(wù)與自身所提供的服務(wù)之中，并 且 ，這些領(lǐng)域的發(fā)展在計算機(jī)技術(shù)的推動下取得了豐碩的成果。將計算機(jī)技術(shù)融人機(jī)械設(shè)計與制造中是指在機(jī)械制造過程中將計算機(jī)技術(shù)集成到生產(chǎn)中，以逐步提高機(jī)械制造的效率和質(zhì)量。
同時，制造業(yè)常涉及大量的決策活動，而計算機(jī)在材料和信息流的許多任務(wù)上都優(yōu)于人類，如機(jī)器操作、計劃和調(diào)度、工程、分析、數(shù)據(jù)采集和共享、計算、數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)檢索等任務(wù)。因此，隨著自動化技術(shù)的不斷進(jìn)步，現(xiàn)階段的計算機(jī)技術(shù)已經(jīng)有效地推動了機(jī)械制造的全過程的可持續(xù)性和安全性，在降低投人成本的基礎(chǔ)上，使機(jī)械制造能夠滿足生產(chǎn)需要和實際需要。隨著融人了計算機(jī)技術(shù)的機(jī)械設(shè)計應(yīng)用越來越廣泛，研究者有必要進(jìn)一步完善機(jī)械自動化進(jìn)程中的計算機(jī)技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)應(yīng)用方案，結(jié)合現(xiàn)有的技術(shù)特點 ，為現(xiàn)代機(jī)械制造業(yè)提供源源不斷的動力。
鑄造機(jī)械設(shè)計幾乎在所有的制造產(chǎn)業(yè)中起到重要的作用 ，其是制造業(yè)生產(chǎn)與發(fā)展的基礎(chǔ)。從技術(shù)上講，鑄造機(jī)械設(shè)計是通過一系列操作將原材料轉(zhuǎn)化為最終產(chǎn)品，且最終產(chǎn)品多被應(yīng)用于其他產(chǎn)品生產(chǎn)制造過程。從十九世紀(jì)末到現(xiàn)在 ，鑄造機(jī)械設(shè)計技術(shù)的發(fā)展在很大程度上反映了工業(yè)革命的發(fā)展。因此，鑒于新的工業(yè)化時代和鑄造機(jī)械設(shè)計所發(fā)揮的重要作用，研究者迫切需要認(rèn)識和解決將鑄造機(jī)械設(shè)計提高到符合工業(yè)4.0概念的新水平的問題。具體而言，在鑄造機(jī)械設(shè)計的逐步發(fā)展與演變過程中，研究人員對使鑄造機(jī)械設(shè)計過程更快、更精確、更可靠、更靈活、更安全的努力從未停止過，這使得當(dāng)代的鑄造機(jī)械設(shè)計過程變得越來越精準(zhǔn)與高效，且能承載各類生產(chǎn)制造任務(wù)。盡管如此，在第四代工業(yè)革命的世界背景下，鑄造機(jī)械設(shè)計的進(jìn)一步發(fā)展仍迫在眉睫 ，設(shè)計需要向更智能、更便捷、更高效、適應(yīng)性更強(qiáng)、更自主的方向逐步發(fā)展，充分融入當(dāng)下社會的現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)，共同推動鑄造機(jī)械設(shè)計的發(fā)展。
考慮到鑄造機(jī)械設(shè)計這一現(xiàn)實任務(wù)在當(dāng)下工業(yè)時代的迫切發(fā)展需求，將計算機(jī)技術(shù)融入鑄造機(jī)械設(shè)計流程至關(guān)重要 。具體而言，將計算機(jī)技術(shù)融人鑄造機(jī)械設(shè)計流程能有效提高生產(chǎn)動力、優(yōu)化生產(chǎn)過程，并有效提高鑄造機(jī)械設(shè)計的智能化與自動化。
在現(xiàn)階段的鑄造機(jī)械設(shè)計中，應(yīng)用計算機(jī)輔 助 技 術(shù) (Computer Aided Technology, SPCA T)能有效提高鑄造機(jī)械設(shè)計的便捷性，而由計算機(jī)所輔助進(jìn)行工業(yè)設(shè)計的技術(shù)被稱為計算機(jī)輔助設(shè)計技術(shù)(Computer Aided D e sig n ,即 C A D )，能有效提高開發(fā)效率，加快業(yè)務(wù)進(jìn)度。具體而言，在鑄造機(jī)械設(shè)計過程中，計算機(jī)輔助設(shè)計技術(shù)主要用于二維圖紙、實體建模、復(fù)雜工程分析、生產(chǎn)和制造流程之中，且計算機(jī)輔助設(shè)計技術(shù)的不斷發(fā)展與創(chuàng)新，使鑄造機(jī)械設(shè)計過程更快，更靈活，更 強(qiáng) 九在鑄造機(jī)械設(shè)計領(lǐng)域應(yīng)用計算機(jī)輔助設(shè)計技術(shù)主要存在以下優(yōu)勢：
1 ) 首 先 ，充分使用計算機(jī)輔助設(shè)計技術(shù)能有效提高鑄造機(jī)械設(shè)計的生產(chǎn)力，計算機(jī)輔助設(shè)計軟件使設(shè)計人員能夠更快、更智能地工作，且更快地完成鑄造機(jī)械設(shè)計項目，進(jìn)而降低鑄造機(jī)械設(shè)計生產(chǎn)成本。同時，計算機(jī)輔助設(shè)計技術(shù)易于編輯，創(chuàng)建時間更短，并且不需要任何儀器輔助，其為鑄造機(jī)械設(shè)計師提供了 2D和3D設(shè)計輔助，并允許鑄造機(jī)械設(shè)計師從不同的角度査看所涉及的鑄造機(jī)械組件。因此，由于鑄造機(jī)械設(shè)計師可以更快地工作，公司能夠以更少的人力提供有效的輸出，這允許鑄造機(jī)械相關(guān)產(chǎn)業(yè)以更少的時間消耗生產(chǎn)高質(zhì)量的產(chǎn)品，這是在競爭激烈的市場中的巨大優(yōu)勢。
2 ) 其 次 ，通過使用計算機(jī)輔助設(shè)計技術(shù)，鑄造機(jī)械設(shè)計流程能達(dá)到更高的品質(zhì)，在早期階段，鑄造機(jī)械設(shè)計的設(shè)計過程常通過手工繪制來完成，因此，鑄造機(jī)械設(shè)計中常包含很多錯誤，以至于生產(chǎn)的鑄造機(jī)械裝備難以被高效應(yīng)用，但是計算機(jī)輔助設(shè)計技術(shù)為鑄造機(jī)械的設(shè)計提供了巨大的靈活性，使設(shè)計師能夠完成更好的設(shè)計。同時’在計算機(jī)輔助設(shè)計軟件中，其為鑄造機(jī)械設(shè)計工程師提供了大量的輔助工具 ，這可以幫助設(shè)計師進(jìn)行大量的測試和操作。因此，由于計算機(jī)輔助設(shè)計系統(tǒng)能提供更高的設(shè)計精度，并且鑄造機(jī)械設(shè)計流程中的減少錯誤發(fā)生的概率，其能有助于鑄造機(jī)械設(shè)計工程師完成更好的設(shè)計，提供更好的產(chǎn)品。
3 ) 此 外 ，計算機(jī)輔助設(shè)計技術(shù)具有易于記錄的性能。在進(jìn)行鑄造機(jī)械設(shè)計時，保持記錄是工程師設(shè)計過程中最重要的事情之一，因此，計算機(jī)輔助設(shè)計軟件的記錄功能具有極高的實際意義。具體而言，鑄造機(jī)械設(shè)計產(chǎn)品的測量值、角度和尺寸都可以方便地被計算機(jī)輔助設(shè)計軟件所記錄和保存 ，以備將來使用，這在鑄造機(jī)械設(shè)計的流程中發(fā)揮著重要作用。
4 ) 并 且 ，計算機(jī)輔助設(shè)計技術(shù)能夠有效地被用于團(tuán)隊工作之中。對于現(xiàn)階段的鑄造機(jī)械設(shè)計任務(wù)而言，其不再是單一的簡單設(shè)計，而逐步走向了大型的復(fù)雜設(shè)計任務(wù)。因此 ，在現(xiàn)下的鑄造機(jī)械設(shè)計中，設(shè)計任務(wù)常常需要多個鑄造機(jī)械工程師所構(gòu)成的龐大的設(shè)計師和工程師團(tuán)隊來完成，即實現(xiàn)鑄造機(jī)械設(shè)計的及時團(tuán)隊共享至關(guān)重要，而計算機(jī)輔助設(shè)計軟件充分的解決了這一過程，其通過在線設(shè)計等方法使鑄造機(jī)械設(shè)計師團(tuán)隊能進(jìn)行快速高效的協(xié)同設(shè)計過程，進(jìn)而實現(xiàn)無地域限制的共同設(shè)計流程，如今，基于云的鑄造機(jī)械設(shè)計過程已經(jīng)成為一種工作常態(tài)。
5 ) 另 外 ，在鑄造機(jī)械設(shè)計過程中，鑄造機(jī)械設(shè)計師常面臨許多鑄造機(jī)械元件設(shè)計的重新使用，即在進(jìn)行鑄造機(jī)械設(shè)計時，設(shè)計師常需要很多組件，而許多元件又是重復(fù)的，因此，每次重復(fù)設(shè)計同一組件或使用同一基礎(chǔ)組件會消耗設(shè)計師大量的時間。為解決鑄造機(jī)械設(shè)計流程中重復(fù)使用的問題 ，計算機(jī)輔助設(shè)計技術(shù)為設(shè)計人員提供了強(qiáng)大的重復(fù)使用能力，即若設(shè)計師之前設(shè)計過某一鑄造機(jī)械組件，那么他們可以一次又一次地使用它’并對其進(jìn)行改造。因此’通過計算機(jī)輔助設(shè)計技術(shù)的輔助，鑄造機(jī)械設(shè)計師可以在新的鑄造機(jī)械設(shè)計中重用前序任務(wù)中所出現(xiàn)的組件，或者編輯其中一些設(shè)計部分來重新使用這些復(fù)用性較強(qiáng)的鑄造機(jī)械組件。
將計算機(jī)輔助設(shè)計技術(shù)充分用于鑄造機(jī)械設(shè)計流程高效地提高了生產(chǎn)效率，簡化了其設(shè)計流程，并有效地降低了傳統(tǒng)設(shè)計流程中所面臨的錯誤，因此，充分使用計算機(jī)輔助設(shè)計技術(shù)也已經(jīng)成為鑄造機(jī)械設(shè)計的必要任務(wù)，這為鑄造機(jī)械設(shè)計領(lǐng)域推動第四次工業(yè)革命進(jìn)程提供了不竭動力。
本文來源于：《特種鑄造及有色合金》(月刊)創(chuàng)刊于1980年，是中國機(jī)械工程學(xué)會主辦、中國科學(xué)技術(shù)協(xié)會主管的中文核心期刊，也是中國材料科學(xué)與工程領(lǐng)域的權(quán)威性期刊。主要報道各種特種鑄造方法(包括黑色和有色合金)，如：熔模鑄造，壓鑄，低壓鑄造，擠壓鑄造，差壓鑄造，金屬型鑄造，離心鑄造，連續(xù)鑄造，殼型鑄造及消失模實型鑄造等方面的理論、工藝、設(shè)備、造型材料、測試與控制、計算機(jī)應(yīng)用技術(shù)等;各種有色合金及復(fù)合材料的熔煉和鑄造工藝(包括砂型鑄造及特種鑄造)、凝固理論、測試與控制、計算機(jī)應(yīng)用等方面的科研成果及生產(chǎn)經(jīng)驗，并介紹上述內(nèi)容的國內(nèi)外發(fā)展動向和學(xué)術(shù)活動消息等。
在鑄造機(jī)械設(shè)計的整體流程中，機(jī)械設(shè)計由不同的設(shè)計單元構(gòu)成，包括鑄造機(jī)械的程序設(shè)計單元、控制設(shè)計單元、傳感器設(shè)計單元及相關(guān)動作設(shè)計單元，這些設(shè)計單元共同組成了用于生產(chǎn)應(yīng)用的鑄造機(jī)械設(shè)備，因此，鑄造機(jī)械設(shè)計具有較高的完整性和系統(tǒng)性，其有效整合鑄造機(jī)械設(shè)備中的各項功能，使其在運行時能夠達(dá)到最好的生產(chǎn)效率。其中，程序設(shè)計單元可以集中管理整個鑄造機(jī)械的工作系統(tǒng)，是最重要組成部分;控制設(shè)計單元在鑄造機(jī)械設(shè)備發(fā)揮作用的過程中起著管理和調(diào)節(jié)的作用，成為整個鑄造機(jī)械設(shè)備的調(diào)節(jié)保障部分;傳感器設(shè)計單元可以在保證自身工作效率的前提下 ，有效地調(diào)整整個鑄造機(jī)械設(shè)備的工作狀態(tài)，以便接受相應(yīng)的信號指令。最后，相關(guān)動作設(shè)計單元在鑄造機(jī)械設(shè)備中起到外部作用，根據(jù)鑄造機(jī)械設(shè)備的程序控制進(jìn)行相應(yīng)的生產(chǎn)或任務(wù)動作，即完成最終鑄造機(jī)械設(shè)備所需完成的任務(wù)。通過使用計算機(jī)輔助設(shè)計技術(shù)能夠高效地完成鑄造機(jī)械設(shè)備設(shè)計任務(wù)，并使整個設(shè)備能有有效地應(yīng)用于對應(yīng)任務(wù)，進(jìn)而提高生產(chǎn)能力與生產(chǎn)水平。相較于傳統(tǒng)的鑄造機(jī)械設(shè)計流程而 言 ，在傳統(tǒng)的設(shè)計過程中，每個單元常由不同工程師設(shè)計 ，且在設(shè)計過程中常存在一些誤差，這些誤差常導(dǎo)致鑄造機(jī)械設(shè)備無法高效運行，并在少數(shù)情況下可能會導(dǎo)致整個鑄造機(jī)械設(shè)備無法有效使用，這限制了鑄造機(jī)械領(lǐng)域的高效、快速發(fā)展，而計算機(jī)輔助設(shè)計技術(shù)則通過其技術(shù)優(yōu)勢很好地解決了這一問題，使設(shè)計團(tuán)隊有機(jī)的結(jié)合鑄造機(jī)械設(shè)備中各設(shè)計單元，進(jìn)而協(xié)同完成整個鑄造機(jī)械設(shè)計任務(wù)。
現(xiàn)階段，計算機(jī)輔助設(shè)計技術(shù)應(yīng)用對鑄造機(jī)械設(shè)計的推動主要體現(xiàn)在以下方面：
1 ) 首 先 ，現(xiàn)階段計算機(jī)輔助設(shè)計技術(shù)及相關(guān)軟件能簡便的應(yīng)用于鑄造機(jī)械設(shè)計流程之中，其具有較低的應(yīng)用門檻 ，且相關(guān)設(shè)計人員已經(jīng)能供通過使用計算機(jī)輔助設(shè)計技術(shù)來輔助之前較為復(fù)雜的設(shè)計任務(wù)，這帶動了鑄造機(jī)械設(shè)計的生產(chǎn)質(zhì)量和效率。計算機(jī)輔助設(shè)計技術(shù)將各種設(shè)計技術(shù)進(jìn)行了不同程度的融合，使設(shè)計過程和應(yīng)用需求進(jìn)行了進(jìn)一步的設(shè)計整合，以實現(xiàn)一體化的鑄造機(jī)械設(shè)計方案，這將有效地提高鑄造機(jī)械設(shè)計的效率，保證相關(guān)企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。
2 ) 其 次 ，在現(xiàn)階段融合了計算機(jī)輔助設(shè)計技術(shù)的鑄造機(jī)械設(shè)計流程中，計算機(jī)輔助設(shè)計軟件的各功能之間能夠?qū)崿F(xiàn)相互調(diào)節(jié)，促進(jìn)設(shè)計效率的提高，進(jìn)而產(chǎn)出穩(wěn)定可靠的設(shè)計方案。從整體性出發(fā)，上述這種具有整體化的鑄造機(jī)械設(shè)計方案可以進(jìn)一步縮短設(shè)備的開發(fā)制造周期，提高效率、降低工時費用，即在源頭上提高鑄造機(jī)械設(shè)備的開發(fā)消耗。例如 ，在鑄造機(jī)械設(shè)計任務(wù)中，計算機(jī)輔助設(shè)計技術(shù)為設(shè)計師提供了精準(zhǔn)的、具有復(fù)用性的基礎(chǔ)組件，在工程師完成基礎(chǔ)設(shè)計之后，其能在基礎(chǔ)鑄造機(jī)械組建的基礎(chǔ)上進(jìn)行改造，進(jìn)而設(shè)計成為復(fù)合具體任務(wù)要求的鑄造機(jī)械單元，構(gòu)成整個具有一體化的鑄造機(jī)械設(shè)備。
3 ) 同時，計算機(jī)輔助設(shè)計技術(shù)使鑄造機(jī)械設(shè)計人員能夠選擇具有統(tǒng)一性的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，并可根據(jù)具體的任務(wù)需要對設(shè)計方案進(jìn)行技術(shù)調(diào)整，以滿足具體工作需要，這避免了不同設(shè)計團(tuán)隊合作是由標(biāo)準(zhǔn)誤差所導(dǎo)致的開發(fā)失誤。具體而言 ，計算機(jī)輔助設(shè)計技術(shù)通過對鑄造機(jī)械設(shè)備的應(yīng)用目的信息進(jìn)行分析，可以有效地實現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的整體調(diào)整，進(jìn)而選擇出最適合具體鑄造機(jī)械設(shè)計方案的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，如組件大小 、組件復(fù)雜度等，從而提高鑄造機(jī)械設(shè)計的效率和質(zhì)量，并能有效滿足市場及具體任務(wù)的任務(wù)需求。
在未來，應(yīng)用于鑄造機(jī)械設(shè)計的計算機(jī)輔助設(shè)計技術(shù)應(yīng)在其創(chuàng)新方向上做出以下進(jìn)步：
隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，越來越多的智能技術(shù)開始融人鑄造機(jī)械設(shè)計的基礎(chǔ)研究中，這為鑄造機(jī)械設(shè)計產(chǎn)業(yè)的相關(guān)創(chuàng)新和發(fā)展奠定了重要的基礎(chǔ)。在未來應(yīng)用于鑄造機(jī)械設(shè)計的計算機(jī)輔助設(shè)計技術(shù)中，其也應(yīng)進(jìn)一步重視更為智能化的發(fā)展。例如，在構(gòu)思鑄造機(jī)械設(shè)計的過程中，計算機(jī)輔助設(shè)計技術(shù)還需要增添更多的能有效地進(jìn)行邏輯推理和分析判斷的技術(shù)，即實現(xiàn)對鑄造機(jī)械設(shè)計方案的預(yù)判。具體而言，對于鑄造機(jī)械設(shè)計任務(wù)而言，雖然不同的設(shè)計任務(wù)具有特殊性 ，但其仍具有較強(qiáng)的設(shè)計普遍性，而整合這些普遍性，為鑄造機(jī)械設(shè)計者提供更為便捷的設(shè)計服務(wù)則是未來應(yīng)用的創(chuàng)新點與發(fā)展方向。同時，應(yīng)用于鑄造機(jī)械設(shè)計的計算機(jī)輔助設(shè)計技術(shù)還應(yīng)在人工智能領(lǐng)域做出進(jìn)一步創(chuàng)新，其應(yīng)將鑄造機(jī)械設(shè)計、 自動化技術(shù)和人工智能技術(shù)相結(jié)合，提高鑄造機(jī)械設(shè)計工作的效率，使鑄造機(jī)械設(shè)計的工作向智能化方向轉(zhuǎn)變 ，并期望實現(xiàn)智能化的鑄造機(jī)械設(shè)計、運行和測試的最終目標(biāo)，其將可以降低鑄造機(jī)械設(shè)計的支出消耗，提高鑄造機(jī)械設(shè)計的任務(wù)效率。
隨著全球經(jīng)濟(jì)一體化趨勢的不斷深化，應(yīng)用于鑄造機(jī)械設(shè)計的計算機(jī)輔助技術(shù)越來越多，且應(yīng)用范圍也將不斷擴(kuò)大 ，而鑄造機(jī)械設(shè)計在各工業(yè)企業(yè)中的應(yīng)用將直接影響企業(yè)的綜合競爭力與整個社會的生產(chǎn)力。因此，充分的在鑄造機(jī)械設(shè)計任務(wù)中融入計算機(jī)輔助技術(shù)已經(jīng)是時代的大方向，相關(guān)科研人員也應(yīng)在該方向上做出不斷地創(chuàng)新與進(jìn)步，以滿足時代的發(fā)展需求與工業(yè)的進(jìn)步需要。——論文作者：劉 曉 明