機械設計制造及其自動化的設計原則及發展趨勢

摘要：機械制造自動化不但包含了機械制造技術以及電子計算機技術，還包含了很多種科學門類的相互協調操作，是對傳統機械制造設計技術的顛覆性變革，是工業轉變為智能自動化的主要標志。本文對機械自動化的設計原則以及發展趨勢進行了分析探討。

關鍵詞：機械設計制造；自動化技術；發展趨勢

分類號：TH122

0 引言

機械設計制造以及其自動化被我國引進于20世紀80年代，通過幾十年來不斷地在實踐中研究、完善、總結，使我國對其理論以及實踐等方面均有了較大程度地發展，發展前景較為樂觀，總而言之，機械制造自動化技術在我國有著很大的發展前景。

1 機械自動化的發展現狀

1.1 機械設計方法

發達國家特別重視機械設計方面的設計準則，不斷更新行業相關領域的數據，尤其是新型設計方法的采用。CAD（計算機輔助設計）作為圖形設計和圖形編輯應用最廣的技術，在機械設計領域應用十分普遍，一些發達國家推進無紙化設計工作，很多大中型工業企業基本實現了無紙化設計生產。而國內CAD技術的應用還處于起步階段，很多企業仍堅信人力生產才是機械設計的主要手段，這與發達國家存在較大的應用差距。

1.2 機械制造工藝

機械設備制造工藝一定程度決定了產品的質量，不斷改善原有機械制造工藝、推進新型加工方法的應用是提升機械自動化水平的重要途徑。發達國家投入大量科研人員和資金用于新型加工方法的研發和應用推廣，開創了復合加工技術、激光加工技術和電磁加工技術等高科技水平含量的生產技術。然而，我國對于新型制造工藝與技術的關注度不夠，高科技制造工藝的普及覆蓋率極低，嚴重制約了我國機械制造業的發展，不利于提升機械自動化水平。

1.3 機械自動化技術

發達國家的工業機械經過多年的積累，機械設備設計制造集成化水平和智能化水平已經很高，很多工業企業利用數控機床技術和FMS（柔性制造系統）技術，實現機械制造自動化的柔性技術。而我國的機械自動化水平還處于單機自動化和剛性自動化的發展階段，少數大型企業逐漸引進柔性制造系統和制造單元，大力推進機械自動化的柔性技術應用，但同發達國家的差距也不容忽視。

2 關于機械自動化的設計原則

2.1 要滿足設備需求

任何機械設備的設計初衷都是為了滿足人們的需求，不同產品會因不同需求而有其核心性能，如吊車的中心性能就是起重和緊急救援。人們在機械制造業應用自動化技術時，一定充分考慮用戶的核心需求，將產品信息和功能體現出來，以滿足人們的不同需求。

2.2 要操作方便

傳統機械設備往往存在可操作性不強的缺陷，缺乏人性化設計的考慮，如設備體型龐大、操作步驟復雜等。自動化技術不僅僅是將各項功能整合在同一設備，還要將其有機融合起來，成為一個功能完整、操作簡單的機械設備。

2.3 提升產品品質

人工操作往往存在精度不高、品質難以控制的缺點，這于生產效率和產品質量是很不利的。機械自動化必須提高設備的精準度，能夠穩定、連續的運行，可將操作工人從繁雜的流水線工作中解放出來，大大節省人力和物力。同時，系統自動化實現對生產全流程的控制，提高了產品的生產精度和生產效率，整體提升產品品質。

2.4 利用先進技術

充分利用優異措施可大大提高機械生產和自動化的水平，提高產品及系統的性能，充分體現現代設備的智能化和人性化。（1）各式生產設施。利用機床和各式生產設施，改革機器之前的形狀和結構，以增加輸出物質和提升商品的性能。（2）信息處置機器。利用常見的資料處置機器如電腦和傳真設備等辦公設備，將輸入的各種資料進行匯總處置得到想要的資料。這些信息設備具有強大的信息處置功能，能夠將圖片、文字等較直觀的資料呈現給人們。（3）能量交換機器。能量交換是動力設備運行的基礎，如內燃設備、水輪設備和電動設備等。

3 機械自動化的發展趨勢

3.1 向微型化發展

機械制造微型化是未來發展的主流方向之一，通過微米技術和納米技術縮減產品體積，將物料成本和生產成本降低，提高設備的裝配、使用靈活度。將納米技術這一先進手段應用于產品制造過程，能夠顯著提高產品的精度和性能。此外，模塊化也是機械自動化的一大發展趨勢，主要用于結構復雜、安裝難度高的生產工程中。各生產廠家所出廠的產品種類繁多，機械設備標準難以統一，進行接口單元設計就顯得十分重要。模塊化發展能為機械設計制造提供便利，促進整個行業的發展，同時也提升了自己的市場競爭力。

3.2 向網絡化發展

計算機技術發展至今，網絡技術在各行各業都廣泛應用，加強互聯網技術的應用，促進機械制造自動化技術與網絡技術的融合，是未來機電設備一體化發展的必然要求。在網絡技術條件的支持下，利用遠程控制技術和監視技術對機械制造業進行全過程的控制和管理。遠程控制技術可以控制機械產品的生產過程，同時利用監視技術管理生產過程，從而實現對機械生產制造全過程的監管與控制。可見，機械制造自動化技術與網絡技術的結合，能從根本上改變人們的生產方式，將工人從生產線上解放出來，通過網絡信息系統和監控系統來全過程監管生產線的生產情況，大大降低了人力、物力的投入。

3.3 向智能化發展

機械自動化技術的核心是實際應用性，自動化技術發展要從企業的實際需求和客觀條件出發，最終目的是利用自動化技術實現經濟效益最大化。因此，基于網絡技術的發展，機械自動化技術要大力發展設備智能化，對傳統機械制造技術進行改革創新與發展。現代技術發展具體體現在機械制造控制系統與控制中心，運用生理學、心理學和運籌學進行人工智能模擬，使系統能夠實現自動編程和人機對話功能，用智能技術取代人腦判斷，以提高決策的速度和精準性。

4 結束語

我國機械自動化的發展現狀不容樂觀，機械設計方法還處于人力生產階段，CAD技術等無紙化設計工作應用面很窄，新型機械制造工藝和新型加工方法方面的投入遠遠不夠，機械自動化水平還處于單機自動化和剛性自動化的發展階段。而機械自動化的主要發展方向是微型化、網絡化、智能化、綠色化和光機電一體化，在原有機械自動化的基礎上進行改革和發展，為提升我國機械制造水平做貢獻。

參考文獻：

[1]白雪峰.機械設計制造及其自動化的設計原則及發展趨勢[J].中國機械，2014（16）

[2]劉良波.機械設計制造及其自動化的設計原則及發展趨勢分析[J].中國機械，2014（22）

作者簡介：

曹英龍（1996-），遼東學院機械電子工程學院機械設計制造及其自動化B1303班學生.