論機械制造中自動化技術(shù)的應(yīng)用

摘 要：機械制造是一個復(fù)雜的機械產(chǎn)品加工過程，自動化技術(shù)的應(yīng)用能夠有效降低制造過程中對工人技能水平和加工經(jīng)驗的要求，同時還能夠?qū)崿F(xiàn)產(chǎn)品加工質(zhì)量和效率的提升，提高機械產(chǎn)品在市場中的競爭力。因此文章主要探討自動化技術(shù)在機械制造中應(yīng)用的優(yōu)勢、形式以及未來的發(fā)展趨勢等等。

關(guān)鍵詞：機械制造；自動化；應(yīng)用

機械制造是傳統(tǒng)的行業(yè)，主要從事零部件的生產(chǎn)活動。傳統(tǒng)情況下的機械制造需要耗費大量的人力和物力成本，而且得到的產(chǎn)品質(zhì)量較差。隨著科技的發(fā)展，各種先進的自動化技術(shù)在機械制造中的應(yīng)用越來越多，徹底改變了傳統(tǒng)機械行業(yè)的生產(chǎn)方式。這里我們所說的自動化是指采用先進的技術(shù)，實現(xiàn)機械生產(chǎn)過程中的無人操作和自動化生產(chǎn)，從而提高機械行業(yè)的生產(chǎn)效率，降低工人的勞動強度。

1 自動化技術(shù)在機械制造行業(yè)中應(yīng)用的優(yōu)勢

自動化是當(dāng)前機械行業(yè)發(fā)展的主要趨勢，目的是利用先進的機械技術(shù)代替?zhèn)鹘y(tǒng)人工勞動方式，提高機械設(shè)備的智能化水平，使其能夠部分或者全部完成所有工序的生產(chǎn)。自動化技術(shù)在機械行業(yè)中應(yīng)用的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在以下兩個方面：

1.1 自動化技術(shù)的應(yīng)用降低了工人的勞動強度

將自動化技術(shù)應(yīng)用到傳統(tǒng)機械行業(yè)中，能夠?qū)⒑芏喙ぷ鹘挥蓹C器來完成，降低工人的勞動強度。如五軸數(shù)控機床中采用先進的自動化技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)對產(chǎn)品加工多個平面的自動加工，降低了傳統(tǒng)機床中重復(fù)裝卡的勞動強度。從另一個方面，自動化技術(shù)的應(yīng)用能夠代替很多人工工作，工人只是起到相應(yīng)的輔助作用。

在傳統(tǒng)的制造行業(yè)，機械零件的加工裝配都是由產(chǎn)業(yè)工人全程手工完成，例如90年代早期的電腦配件生產(chǎn)，其CPU，內(nèi)存條裝配，其針腳均有人工焊接完成，這種高精度的柔性裝配過程，需要工人在生產(chǎn)過程中大量的精力維持。有統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，這種長時間的重復(fù)生產(chǎn)過程，使得工人極易陷入疲勞，導(dǎo)致成品質(zhì)量不一，降低產(chǎn)品總體質(zhì)量，這也是我國早期電腦配件市場次品率高的一次因素。在自動化引進后，利用\"傳感器+機器人\"技術(shù)，有效解決了人工生產(chǎn)過程中出現(xiàn)的這一重大問題，將重復(fù)的勞動過程全面交給機器來進行，而勞動工人則只需根據(jù)生產(chǎn)需要，對機器人手臂進行調(diào)整。

1.2 自動化技術(shù)的應(yīng)用提高了機械加工的質(zhì)量

傳統(tǒng)機械加工過程中，機械設(shè)備的精度較低，加工得到了產(chǎn)品質(zhì)量較差，影響了其使用性能。自動化技術(shù)的應(yīng)用能夠?qū)崿F(xiàn)對零件和刀具的精確定位，降低加工過程中存在的誤差大小，加工完成之后零件的表面質(zhì)量較高。

在十多年前，我國傳統(tǒng)機械加工領(lǐng)域，對于工件的精加工技術(shù)，在技術(shù)上始終未有突破，以葉輪加工為例，早期生產(chǎn)的葉輪，其葉輪葉面光滑度差，導(dǎo)致安裝到機組運行后，其氣蝕發(fā)生頻繁，對機組的揚程造成削減，其葉輪使用周期大大縮短。自從出現(xiàn)了數(shù)控機床，對于整個葉片制造的精度得到極大的提高。由于數(shù)控機床的特點，生產(chǎn)者可以實時按照葉片作用、尺寸、形式和工作部分，定制生產(chǎn)，而又由于采用機床的高精度，高可控性，可以對葉面剖面實現(xiàn)微米級加工，其對產(chǎn)品的優(yōu)質(zhì)性提升，誤差率的降低不言而喻。

2 機械制造行業(yè)中自動化技術(shù)的應(yīng)用

2.1 機械設(shè)計的自動化

傳統(tǒng)機械產(chǎn)品的設(shè)計需要工人手工繪制二維圖紙，然后通過樣機試制，分析設(shè)計結(jié)構(gòu)中存在的問題，并且進行設(shè)計方案的改進。自動化技術(shù)引進之后，現(xiàn)階段機械產(chǎn)品的設(shè)計都由計算機來完成，利用三維軟件強度的圖形繪制能力，設(shè)計人員能夠方便的完成零件的造型和裝配。然后將模型導(dǎo)入到分析軟件中，對其強度和結(jié)構(gòu)進行分析。根據(jù)仿真分析的結(jié)果進行設(shè)計方案的優(yōu)化即可。由此可以看出自動化技術(shù)的應(yīng)用提高了機械設(shè)計的效率和質(zhì)量，減少了樣機試制所需要的時間和成本，縮短了產(chǎn)品設(shè)計所需周期。

2.2 機械制造的自動化

傳統(tǒng)情況下產(chǎn)品的加工全部有人工操作機器來完成，加工精度低，生產(chǎn)效率低，同時機械加工過程中對工人的技能水平和加工經(jīng)驗要求較高。隨著自動化技術(shù)的應(yīng)用，機械加工過程對人工的需求越來越低。利用計算機軟件可以直接生產(chǎn)機械產(chǎn)品的加工軌跡，然后將其導(dǎo)入到機床中，工人只需完成簡單的對刀操作，機床自動完成整個零件的加工過程。

由此我們可以看出自動化技術(shù)的應(yīng)用，降低了傳統(tǒng)機械產(chǎn)品加工工藝的編制和加工工序的制定，提高了加工效率。同時PLC等先進控制系統(tǒng)的應(yīng)用，使得機床加工自動化程度較高。

3 自動化在機械制造行業(yè)中的發(fā)展趨勢

3.1 集成化

集成化是機械自動化發(fā)展的一個主要方向，即采用各種先進的自動化技術(shù)將產(chǎn)品設(shè)計、制造和加工等集成為一個整體。從而實現(xiàn)機械產(chǎn)品設(shè)計的柔性化生產(chǎn)模式，實現(xiàn)機械產(chǎn)品設(shè)計、制造和加工質(zhì)量的提升。同時降低整個機械產(chǎn)品生產(chǎn)所需成本大小以及產(chǎn)品升級改造周期長短。

3.2 智能化

智能化是隨著計算機的應(yīng)用和智能控制技術(shù)的發(fā)展而產(chǎn)生的一個新方向，它能夠?qū)崿F(xiàn)對機械制造過程的智能化控制。即通過知識庫和推理機的設(shè)計，讓機器擁有跟人一樣的思維能力，使其在機械制造中充分發(fā)揮其優(yōu)勢，提高機械制造設(shè)備和系統(tǒng)的協(xié)調(diào)性。

3.3 虛擬化

虛擬化是隨著智能控制技術(shù)發(fā)展起來的一種先進的機械制造技術(shù)，能夠利用計算機實現(xiàn)對機械產(chǎn)品設(shè)計和加工過程的真實模擬，從而實現(xiàn)產(chǎn)品加工質(zhì)量的提升。如利用先進的虛擬仿真技術(shù)模擬機械產(chǎn)品的加工過程，能夠幫助我們及早發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品加工過程中存在的問題，并且采取相應(yīng)的解決策略。虛擬技術(shù)的應(yīng)用能夠降低機械制造所需成本，縮短產(chǎn)品生產(chǎn)周期，提高機械產(chǎn)品的市場競爭力。

3.4 網(wǎng)絡(luò)化

21世紀(jì)是一個網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展的時代，實現(xiàn)了人們生產(chǎn)和生活方式的變革。機械行業(yè)亦如此，在未來發(fā)展過程中，機械制造將會融合網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，實現(xiàn)對其制造過程的遠程監(jiān)控。同時還可以通過網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)機械產(chǎn)品設(shè)計人員和制造人員等之間的溝通和交流。

3.5 綠色化

由于機械制造屬于生產(chǎn)過程，不可避免的會產(chǎn)生一些環(huán)境污染問題，因此在未來發(fā)展過程中，機械制造還會向著綠色可持續(xù)方向發(fā)展。這就要求機械制造的整個壽命周期內(nèi)要最大限度的降低機械產(chǎn)品加工過程消耗原材料和能量的多少，還要不斷降低機械制造過程中產(chǎn)生的噪音和污染現(xiàn)象，實現(xiàn)機械制造循環(huán)利用和可持續(xù)發(fā)展。

4 結(jié)束語

隨著時代的發(fā)展，機械制造行業(yè)正在面臨巨大的變革，其自動化水平越來越高，降低了工人的勞動強度，提高了機械加工的質(zhì)量和效率。目前人們主要利用先進的計算機軟件完成對機械產(chǎn)品設(shè)計，并且利用自動化技術(shù)實現(xiàn)機器的自動加工。在未來發(fā)展過程中機械制造自動化將會向著集成化、智能化、虛擬化、網(wǎng)絡(luò)化以及綠色化的方向不斷發(fā)展，即實現(xiàn)整個機械制造過程的一體化加工，人們可以通過網(wǎng)路進行產(chǎn)品制造整個過程中的溝通和交流。

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作者簡介：秦鵬（1985-），男，湖北武漢人，在職研究生，助理工程師，主要研究方向：自動化應(yīng)用。