機械設(shè)計制造及其自動化的發(fā)展方向

楊永生+陳毅然

摘 要：我國機械制造設(shè)計及其自動化主要是結(jié)合現(xiàn)代先進技術(shù)與傳統(tǒng)技術(shù)而展開的綜合性學(xué)科。新時期我國需要工程綜合類的技術(shù)人才，以便將自動化機械發(fā)展的更加全面與完整，從而實現(xiàn)機械操控的智能化與自動化水平，實現(xiàn)機械化的大規(guī)模生產(chǎn)。機械制造設(shè)計及其自動化的低耗、多功能以及高效發(fā)展可以有效提高產(chǎn)品的可靠性與質(zhì)量，也可以提高企業(yè)綜合生產(chǎn)效率與能力。本文主要探討機械制造設(shè)計及其自動化的未來發(fā)展方向。

關(guān)鍵詞：機械設(shè)計；機械制造；自動化；發(fā)展方向

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.04.251

1 機械制造設(shè)計及其自動化的基本概述分析

機械制造設(shè)計及其自動化技術(shù)主要結(jié)合電子技術(shù)與機械技術(shù)，并將多門學(xué)科進行相互結(jié)合與相互滲透，逐漸完善并發(fā)展起來的一門學(xué)科。機械自動化的制造設(shè)計就是出發(fā)于系統(tǒng)觀念，并綜合軟件編程技術(shù)、信息變換技術(shù)、接口技術(shù)、電力電子技術(shù)、傳感檢測技術(shù)、信息技術(shù)、計算機技術(shù)、自動控制技術(shù)、微電子技術(shù)、機械技術(shù)等，依照優(yōu)化組織結(jié)構(gòu)目標(biāo)與系統(tǒng)功能目標(biāo)，在低能耗、高可靠性、高質(zhì)量、多功能的意義上實現(xiàn)特定價值功能。

2 機械制造設(shè)計及其自動化的復(fù)合設(shè)計內(nèi)容原則

（1）結(jié)合機械功能需求滿足原則：無論何種產(chǎn)品都是為了滿足人們某種需求而生產(chǎn)與制造的，所以在制造設(shè)計的時候都要具備一定的功能。概括來說就是要對能夠輸入的信息、能量以及物質(zhì)進行特定的處理。以便輸出具有某種特性的信息、能量與物質(zhì)。所以機械設(shè)計制造及其自動化系統(tǒng)也需要遵循某種信息、能量以及物質(zhì)的輸入處理，并輸出具備特殊功能與性質(zhì)的信息、能量與物質(zhì)。機械自動化系統(tǒng)比較復(fù)雜且綜合，包含有機電一體化產(chǎn)品與技術(shù)的內(nèi)容，而作為機械產(chǎn)品也包含著制造、設(shè)計和某種功能得到滿足的使用要求，其功能性主要由機械產(chǎn)品內(nèi)部相互聯(lián)系的結(jié)構(gòu)來構(gòu)成。

（2）加強創(chuàng)新與完善：按照機械制造設(shè)計及其自動化系統(tǒng)或產(chǎn)品的主功能不同，可以將其系統(tǒng)與產(chǎn)品進行分類處理。①根據(jù)物料的加工與運輸為主。輸入的信息、能量與物質(zhì)在加工處理之后，輸出改變了形態(tài)與位置的物質(zhì)產(chǎn)品或系統(tǒng)，也就是加工機械設(shè)備，比如各種輕工機械、印刷機械、紡織機械、起重機械、食品加工機械、交通運輸機械、機床等。②以機械能量為主，將信息與能量進行輸入處理，同時輸出具有不同能量的產(chǎn)品或系統(tǒng)，這就是動力機械，比如內(nèi)燃機、水輪機、電動機等。③以處理信息為主，將能量與信息進行輸入處理，主要輸出某種聲音、文字、圖像、數(shù)據(jù)等產(chǎn)品信息，也被稱為信息機，主要為傳真機、計算機、儀表、儀器等辦公機械。

除了上述介紹的主功能外，機械制造設(shè)計及其自動化系統(tǒng)花具備構(gòu)造、控制、檢測、動力等的內(nèi)部功能。在制造設(shè)計機械自動化產(chǎn)品的時候需要基于以上功能構(gòu)成原理來進行，以便不斷加強創(chuàng)新技術(shù)的應(yīng)用，提高機械產(chǎn)品的自動化水平。

3 機械制造設(shè)計及其自動化的未來發(fā)展方向分析

（1）機械制造設(shè)計及其自動化未來發(fā)展的智能化：二十一世紀機械自動化技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵方向就是智能化，智能化是指基于機器行為的智能描述，也是在基礎(chǔ)控制理論前提下，吸收混沌動力學(xué)、生理學(xué)、模糊數(shù)學(xué)、計算機科學(xué)、運籌學(xué)以及人工智能等的新方法與思想，模擬人工智能技術(shù)，賦予其自主決策、邏輯思維、判斷推理等能力，以便實現(xiàn)更高的機械制造設(shè)計及其自動化控制目標(biāo)。

（2）機械制造設(shè)計及其自動化未來發(fā)展的機電一體化：所謂機電一體化就是實現(xiàn)機械制造設(shè)計及其自動化的延伸與發(fā)展，以往較為傳統(tǒng)的機械產(chǎn)品只有不斷改進并朝著一體化機電方向發(fā)展才能夠促進機械工業(yè)的持續(xù)與健康發(fā)展。

（3）機械制造設(shè)計及其自動化未來發(fā)展的網(wǎng)絡(luò)化：我國信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展與興起給人們?nèi)粘Ｉ睢⒔逃④娛隆⒄巍⒐I(yè)生產(chǎn)以科學(xué)技術(shù)等方面都帶來了較大的變革，各種網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將全球生產(chǎn)與經(jīng)濟連接在一起，而機械制造設(shè)計及其自動化產(chǎn)品也需要朝著網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展，以便提高產(chǎn)品質(zhì)量的可靠性，實現(xiàn)在全球范圍內(nèi)的生產(chǎn)與暢銷。普及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)之后，基于網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)測技術(shù)以及遠程控制技術(shù)不斷發(fā)展起來，而機械制造設(shè)計及其自動化產(chǎn)品就是遠程控制的終端設(shè)備。家用電器的網(wǎng)絡(luò)化主要是通過局域網(wǎng)技術(shù)與現(xiàn)場總線技術(shù)發(fā)展起來的，與計算機為中心利用家庭網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將各類家用電器連接起來可以形成集成化的家電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，以便帶給人們網(wǎng)絡(luò)科技化的快樂與便利。

（4）機械制造設(shè)計及其自動化未來發(fā)展的模塊化：目前我國機械制造設(shè)計及其自動化生產(chǎn)廠家與種類較為繁多，而開發(fā)并研制具有標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境接口、動力接口、電氣接口以及機械接口的機械自動化產(chǎn)品是一項重要并復(fù)雜的工作。比如研究集電動機、智能減速為一體的動力單元，需要有可以完成典型操作的機械裝置以及具備測距、識別、圖像處理、視覺等功能控制單元，以便結(jié)合這些標(biāo)準(zhǔn)單元展開新產(chǎn)品的研發(fā)，擴大機械自動化產(chǎn)品的生產(chǎn)規(guī)模。模塊化是未來機械制造設(shè)計及其自動化發(fā)展的重要方向之一。

（5）機械制造設(shè)計及其自動化未來發(fā)展的綠色環(huán)保化：如今我國機械行業(yè)的發(fā)展雖然給人類提供了舒適的生活，并豐富了物質(zhì)，但是也提高了資源與能源的消耗，嚴重污染到了生態(tài)環(huán)境，所以未來機械制造設(shè)計及其自動化也要朝著綠色與環(huán)保方向發(fā)展，以便順應(yīng)時代的發(fā)展趨勢，來達到人類健康要求與環(huán)境特定保護要求，降低對生態(tài)環(huán)境的破壞與污染。機械自動化產(chǎn)品的綠色設(shè)計具有可持續(xù)的發(fā)展前景。

（6）機械制造設(shè)計及其自動化未來發(fā)展的微型化：所謂微型化的機械自動化系統(tǒng)就是指尺寸低于一立方米的機械制造設(shè)計及其自動化產(chǎn)品，并逐漸朝著納米級與微米級方向發(fā)展。機械自動化的微機產(chǎn)品運動靈活、耗能少并且體積小，在信息、軍事以及醫(yī)療、生物等方面的應(yīng)用具有較高優(yōu)勢，因此未來還要結(jié)合蝕刻技術(shù)、光刻技術(shù)等的超精密生產(chǎn)加工技術(shù)，以便促進微機機械自動化的健康發(fā)展。

4 結(jié)束語

總而言之，我國機械自動化產(chǎn)品或系統(tǒng)的制造與設(shè)計與國際先進水平還存在一些差距，未來還要朝著微型化、綠化環(huán)保化、模塊化、網(wǎng)絡(luò)化、機電一體化以及智能化的方向發(fā)展。

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作者簡介：楊永生（1975-），男，河南鄲城人，本科，研究方向：機械及其自動化。