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網絡技術對機械設計思維模式影響

在設計者進行設計時，通常會用到最優(yōu)路徑原則和相似聯(lián)想原則。所謂最優(yōu)路徑原則，就是設計者在設計時，會選擇與預想方案最為相似的設計實例來進行參照，這樣不僅可以大大縮短設計的時間，而且通過對比研究，可以實現(xiàn)設計價值的最大化。所謂相似聯(lián)想原則，就是指在設計時能夠因為一種概念或一種模式聯(lián)想到所要進行的設計預想，通過尋找這其中的相似性來達到啟迪設計者思維的方法。而運用計算機網絡創(chuàng)新設計在進行機械設計時，設計者可以根據機械功能、原理和結構的不同，進行橫向和縱向的聯(lián)想。聯(lián)想的合理性是相似性的前提，一個優(yōu)秀的機械產品往往可以舉一反三，設計者利用機械產品的相似作用原理和結構來進行重新優(yōu)化組合，從而得到最優(yōu)的設計方案。

輔助設計技術在機械設計中的應用

計算機輔助設計技術以及網絡協(xié)同化所謂計算機輔助設計技術，是設計者在進行機械設計時，以計算機作為設計的基本工具，通過進行多學科領域知識的綜合利用，對機械設計的產品設計、分析及優(yōu)化等問題進行數(shù)字處理和創(chuàng)新處理的方法。在機械設計中，結合軟硬件的發(fā)展，計算機輔助設計技術與數(shù)字編程等技術聯(lián)合以來，成為機械創(chuàng)新設計中的主力軍，其在機械設計中主要表現(xiàn)在以下幾個方面:(1)二維繪畫。通過計算機的應用，繪畫技術已經由傳統(tǒng)的手工繪畫轉為計算機二維繪畫。(2)圖形和符號庫。在進行機械設計時，將復雜的圖形分解成簡單的圖形和符號，將這些圖形和符號存入數(shù)據庫中，當需要使用時，再從數(shù)據庫中進行調出，將調出的圖像進行編輯后進行應用。(3)參數(shù)化設計。在傳統(tǒng)標準化和系列化設計中，需要設計者在設計中經常性地對部件的結構和尺寸進行調整，而采用計算機參數(shù)化設計因為建立了圖形數(shù)據庫，將圖形調出后，可以賦予其新的尺寸，從而形成新的圖形［3］。(4)三維造型。通過三維造型的設計，在對零件的結構進行了實體設計后，對其進行著色和消隱，從而將零件的真實形狀體現(xiàn)出來。在測試方面，可以對其進行運動仿真測試，檢測部件之間在運動狀態(tài)下有無干涉情況發(fā)生。(5)工程分析。運用計算機輔助技術，將可以實現(xiàn)機械設計中的有限元分析、優(yōu)化設計和運動學分析。(6)設計文檔、生成報表。在機械設計中，可以通過計算機技術來將設備的屬性設計成文檔，生成報表，也可以根據設計參數(shù)來進行設備的圖像設計。隨著計算機網絡的普遍應用，集成化、智能化和網絡協(xié)同化成為計算機輔助設計技術的發(fā)展特點。目前，計算機輔助設計技術正朝著網絡協(xié)同化的方向發(fā)展，將計算機輔助技術的公用信息、圖形等信息貯存在公共數(shù)據庫中，通過網絡對其中的數(shù)據進行共享。信息化和網絡技術的發(fā)展，使得機械制造業(yè)的信息快速交互成為可能，將網絡技術和計算機輔助設計技術結合在一起，對機械制造業(yè)的發(fā)展起到了舉足輕重的作用。計算機輔助技術已經成為機械設計中具有很強活力的技術手段，在設計中，隨著市場需求的擴大和要求的提高，產品的設計越來越需要創(chuàng)造性支持。而且，不同的設計標準和經濟標準都會導致產品在設計上出現(xiàn)不同的結果，針對這樣的特點，計算機輔助技術必須朝著智能化、信息集成化和信息交換借口標準化的方向繼續(xù)大踏步發(fā)展。目前，我國計算機輔助技術上的研究和國外相比，還存在著比較大的差距。計算機輔助技術的應用復雜多變，在機械設計中，設計人員要對其進行很好的掌控是一件不容易的事情，而且在當前的企業(yè)中能夠真正精通計算機輔助技術的機械設計人員并不多，因此，我國還需要加強對計算機輔助技術人員的培訓，而計算機輔助技術的發(fā)展也要朝著更為人性化的方向發(fā)展，實現(xiàn)人機的交互式應用，從而為我國機械制造業(yè)的市場競爭力提供有效的技術保障。遠程協(xié)同網絡技術在復雜形狀的機械產品設計中，設計的最終完成都是由不同領域和部門的專家共同來協(xié)作完成的。傳統(tǒng)的制造模式正受到計算機網絡技術的飛速改造，而遠程協(xié)同設計就是這種改造中的突出例子。不同的制造企業(yè)根據自己的需求來配置了不同的計算機網絡體系和數(shù)據庫系統(tǒng)，因此研究計算機網絡環(huán)境下協(xié)同作業(yè)的原理和實現(xiàn)方法，達成異地信息共享是一項具有重要意義的課題［4］。由于機械產品種類繁多、使用環(huán)境復雜，對知識性的依賴極強，如果只是針對各自的應用來進行獨立開發(fā)設計，重建知識框架體系，將會對人力和物力造成巨大的耗費。而基于網絡的協(xié)同設計可以使這個問題得到解決。工作人員可以使用網絡工具和現(xiàn)代設計方法，對產品設計的共同特征來進行總結，設計出通用的設計構件，生成自己的應用系統(tǒng)，最終構建出自己的遠程協(xié)同設計體系。處于同一協(xié)同設計系統(tǒng)內的每個成員都可以在第一時間內獲取他們所需要的數(shù)據。只要接入協(xié)同設計網絡，工程人員就可以非常容易地獲得已經完成的產品數(shù)據，這為不同企業(yè)和部門之間的合作提供了快速交流的平臺。機械協(xié)同設計的方法具有群體性、動態(tài)性和協(xié)同性等特點，解決了設計中異地之間和不同時間的數(shù)據傳遞問題，其以計算機網絡和數(shù)據庫作為基礎，以計算機輔助技術、CAE等技術為手段，以數(shù)字化和可視化的特點，提供了一種全新的數(shù)據交流和共享的平臺，由單個設計的數(shù)據共享發(fā)展成為多個設計的數(shù)據共享，其開放性的設計為工程人員參加設計制作提供了良好的環(huán)境支持。協(xié)同設計是在并行框架的基礎上，建立協(xié)同設計管理系統(tǒng)，通過對分階段產品模塊實行共享，對模塊進行定義、進行過程管理和協(xié)調，從而實現(xiàn)協(xié)同設計的系統(tǒng)方案。協(xié)同設計的關鍵技術包括環(huán)境支持技術、統(tǒng)一的產品信息建模技術、產品數(shù)據管理技術、計算機輔助技術和CAPP等集成環(huán)境技術、決策評價和沖突管理技術、信息安全技術。在當今制造業(yè)和機械設計開發(fā)的網絡化背景下，通過遠程機械設計系統(tǒng)的開發(fā)和應用，從而實現(xiàn)機械設計中大量基礎信息和共性信息的異地共享，提高了機械設計的開發(fā)效率。

在機械產品的設計中，工程人員通過對計算機輔助設計技術進行系統(tǒng)性地運用，并結合遠程協(xié)同設計方法，通過網絡和計算機輔助工具，從而實現(xiàn)機械產品的開發(fā)和設計，實現(xiàn)在不同空間和不同平臺的協(xié)同性設計，并完成對信息數(shù)據的共享，提高機械設計的質量，縮短其設計研發(fā)的周期，增強機械設計的信息化水平。遠程機械設計系統(tǒng)作為制造業(yè)基礎信息平臺的組成部分，是順應機械制造設計的全局性和市場性要求的必然選擇。

本文作者：王寶香工作單位：唐山科技職業(yè)技術學院