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網(wǎng)絡(luò)技術(shù)對機械設(shè)計思維模式影響

在設(shè)計者進行設(shè)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(shè)計者在設(shè)計時，會選擇與預(yù)想方案最為相似的設(shè)計實例來進行參照，這樣不僅可以大大縮短設(shè)計的時間，而且通過對比研究，可以實現(xiàn)設(shè)計價值的最大化。所謂相似聯(lián)想原則，就是指在設(shè)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(shè)計預(yù)想，通過尋找這其中的相似性來達到啟迪設(shè)計者思維的方法。而運用計算機網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)新設(shè)計在進行機械設(shè)計時，設(shè)計者可以根據(jù)機械功能、原理和結(jié)構(gòu)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(chǎn)品往往可以舉一反三，設(shè)計者利用機械產(chǎn)品的相似作用原理和結(jié)構(gòu)來進行重新優(yōu)化組合，從而得到最優(yōu)的設(shè)計方案。

輔助設(shè)計技術(shù)在機械設(shè)計中的應(yīng)用

計算機輔助設(shè)計技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)協(xié)同化所謂計算機輔助設(shè)計技術(shù)，是設(shè)計者在進行機械設(shè)計時，以計算機作為設(shè)計的基本工具，通過進行多學科領(lǐng)域知識的綜合利用，對機械設(shè)計的產(chǎn)品設(shè)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(shè)計中，結(jié)合軟硬件的發(fā)展，計算機輔助設(shè)計技術(shù)與數(shù)字編程等技術(shù)聯(lián)合以來，成為機械創(chuàng)新設(shè)計中的主力軍，其在機械設(shè)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(yīng)用，繪畫技術(shù)已經(jīng)由傳統(tǒng)的手工繪畫轉(zhuǎn)為計算機二維繪畫。(2)圖形和符號庫。在進行機械設(shè)計時，將復(fù)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(jù)庫中，當需要使用時，再從數(shù)據(jù)庫中進行調(diào)出，將調(diào)出的圖像進行編輯后進行應(yīng)用。(3)參數(shù)化設(shè)計。在傳統(tǒng)標準化和系列化設(shè)計中，需要設(shè)計者在設(shè)計中經(jīng)常性地對部件的結(jié)構(gòu)和尺寸進行調(diào)整，而采用計算機參數(shù)化設(shè)計因為建立了圖形數(shù)據(jù)庫，將圖形調(diào)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(shè)計，在對零件的結(jié)構(gòu)進行了實體設(shè)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(shù)，將可以實現(xiàn)機械設(shè)計中的有限元分析、優(yōu)化設(shè)計和運動學分析。(6)設(shè)計文檔、生成報表。在機械設(shè)計中，可以通過計算機技術(shù)來將設(shè)備的屬性設(shè)計成文檔，生成報表，也可以根據(jù)設(shè)計參數(shù)來進行設(shè)備的圖像設(shè)計。隨著計算機網(wǎng)絡(luò)的普遍應(yīng)用，集成化、智能化和網(wǎng)絡(luò)協(xié)同化成為計算機輔助設(shè)計技術(shù)的發(fā)展特點。目前，計算機輔助設(shè)計技術(shù)正朝著網(wǎng)絡(luò)協(xié)同化的方向發(fā)展，將計算機輔助技術(shù)的公用信息、圖形等信息貯存在公共數(shù)據(jù)庫中，通過網(wǎng)絡(luò)對其中的數(shù)據(jù)進行共享。信息化和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)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(wǎng)絡(luò)技術(shù)和計算機輔助設(shè)計技術(shù)結(jié)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(shù)已經(jīng)成為機械設(shè)計中具有很強活力的技術(shù)手段，在設(shè)計中，隨著市場需求的擴大和要求的提高，產(chǎn)品的設(shè)計越來越需要創(chuàng)造性支持。而且，不同的設(shè)計標準和經(jīng)濟標準都會導致產(chǎn)品在設(shè)計上出現(xiàn)不同的結(jié)果，針對這樣的特點，計算機輔助技術(shù)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(shù)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(shù)的應(yīng)用復(fù)雜多變，在機械設(shè)計中，設(shè)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(shù)的機械設(shè)計人員并不多，因此，我國還需要加強對計算機輔助技術(shù)人員的培訓，而計算機輔助技術(shù)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(yīng)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(shù)保障。遠程協(xié)同網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在復(fù)雜形狀的機械產(chǎn)品設(shè)計中，設(shè)計的最終完成都是由不同領(lǐng)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(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速改造，而遠程協(xié)同設(shè)計就是這種改造中的突出例子。不同的制造企業(yè)根據(jù)自己的需求來配置了不同的計算機網(wǎng)絡(luò)體系和數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，因此研究計算機網(wǎng)絡(luò)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(chǎn)品種類繁多、使用環(huán)境復(fù)雜，對知識性的依賴極強，如果只是針對各自的應(yīng)用來進行獨立開發(fā)設(shè)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(wǎng)絡(luò)的協(xié)同設(shè)計可以使這個問題得到解決。工作人員可以使用網(wǎng)絡(luò)工具和現(xiàn)代設(shè)計方法，對產(chǎn)品設(shè)計的共同特征來進行總結(jié)，設(shè)計出通用的設(shè)計構(gòu)件，生成自己的應(yīng)用系統(tǒng)，最終構(gòu)建出自己的遠程協(xié)同設(shè)計體系。處于同一協(xié)同設(shè)計系統(tǒng)內(nèi)的每個成員都可以在第一時間內(nèi)獲取他們所需要的數(shù)據(jù)。只要接入?yún)f(xié)同設(shè)計網(wǎng)絡(luò)，工程人員就可以非常容易地獲得已經(jīng)完成的產(chǎn)品數(shù)據(jù)，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(shè)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(shè)計中異地之間和不同時間的數(shù)據(jù)傳遞問題，其以計算機網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)庫作為基礎(chǔ)，以計算機輔助技術(shù)、CAE等技術(shù)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(jù)交流和共享的平臺，由單個設(shè)計的數(shù)據(jù)共享發(fā)展成為多個設(shè)計的數(shù)據(jù)共享，其開放性的設(shè)計為工程人員參加設(shè)計制作提供了良好的環(huán)境支持。協(xié)同設(shè)計是在并行框架的基礎(chǔ)上，建立協(xié)同設(shè)計管理系統(tǒng)，通過對分階段產(chǎn)品模塊實行共享，對模塊進行定義、進行過程管理和協(xié)調(diào)，從而實現(xiàn)協(xié)同設(shè)計的系統(tǒng)方案。協(xié)同設(shè)計的關(guān)鍵技術(shù)包括環(huán)境支持技術(shù)、統(tǒng)一的產(chǎn)品信息建模技術(shù)、產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理技術(shù)、計算機輔助技術(shù)和CAPP等集成環(huán)境技術(shù)、決策評價和沖突管理技術(shù)、信息安全技術(shù)。在當今制造業(yè)和機械設(shè)計開發(fā)的網(wǎng)絡(luò)化背景下，通過遠程機械設(shè)計系統(tǒng)的開發(fā)和應(yīng)用，從而實現(xiàn)機械設(shè)計中大量基礎(chǔ)信息和共性信息的異地共享，提高了機械設(shè)計的開發(fā)效率。

在機械產(chǎn)品的設(shè)計中，工程人員通過對計算機輔助設(shè)計技術(shù)進行系統(tǒng)性地運用，并結(jié)合遠程協(xié)同設(shè)計方法，通過網(wǎng)絡(luò)和計算機輔助工具，從而實現(xiàn)機械產(chǎn)品的開發(fā)和設(shè)計，實現(xiàn)在不同空間和不同平臺的協(xié)同性設(shè)計，并完成對信息數(shù)據(jù)的共享，提高機械設(shè)計的質(zhì)量，縮短其設(shè)計研發(fā)的周期，增強機械設(shè)計的信息化水平。遠程機械設(shè)計系統(tǒng)作為制造業(yè)基礎(chǔ)信息平臺的組成部分，是順應(yīng)機械制造設(shè)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(shù)學院