自動化技術在機械設計中的應用研究

譚贊賢

摘 要：隨著機械化社會使用率的不斷上升，自動化技術在機械生產中的應用更加廣泛，既能夠提高機械的工作效率，同時大大優化了機械生產過程中的標準化模式。機械設計是機械生產過程中的重要環節，將自動化技術應用于機械設計，將能夠取代人工設計的繁瑣步驟，提高機械設計的統一性和標準化，并提高了機械設計的效率。本文就自動化技術在機械設計中的應用進行概述，并就自動化技術的發展提出可行性建議。

關鍵詞：自動化技術；機械設計；效率；標準化

1 自動化技術概述

機械制造業作為當前世界經濟發展的重要產業之一，在各國的發展過程中都得到重視，機械制造業也逐漸向集成化、規模化、標準化方向發展。自動化技術是現代機械生產過程中的重要技術之一[1]，能夠通過電腦控制與程序設定，提高機械生產的效率，提高機械生產的水平，在機械設計中，采用自動化技術能夠降低人工勞動成本，提高設計流程的規范化，并提高機械設計的效率。

1.1 自動化技術

自動化技術是一種能夠替代人工操作而形成獨立、連續、標準化生產的技術，其基本原理是通過設定程序，通過電腦AI對機械設計[2]、生產過程做到全程自動化流程，以高效率代替人力完成機械設計和生產的批量與自動化。

1.2 機械設計采用自動化的優勢

自動化技術在機械設計中的應用能夠充分提高機械設計的精確性，尤其是高精密度的機械，采用傳統人工設計所造成的誤差較大，會對機械本身的功能和使用等方面造成一定的影響，而機械設計采用自動化程序，能夠充分減小誤差，從參數標準化與精確化角度對自動化程序進行編程，從而提高機械設計的精密度與可靠性；

自動化技術能夠提高機械設計的效率，由于自動化技術基于程序編碼，對于同類機械組件以及相應部件的設計，只需要對編碼進行重寫，甚至對原代碼只做局部修改，就可以進行批量化機械設計，從而減少了機械設計所需的時間，提升了機械設計的效率。

機械設計采用自動化技術，能夠有效減少人為因素的干擾，傳統機械設計在工程師設計的過程中，由于個人技術以及經驗問題，會造成設計精度以及設計方向出現偏差，在采用自動化設計的同時，能夠有效避免人為主觀因素對機械設計造成的誤區，從而提高機械設計的準確率。

2 當前自動化技術在機械設計中的應用

在當前機械生產和設計過程中，自動化技術的應用非常普遍，在追求效率與經濟效益的時代，對于機械生產與設計，自動化技術向著更加智能化與簡便化角度發展[3]，在機械設計的實際操作中，自動化技術主要向集成化、數字化、柔性化、虛擬化水平發展。

2.1 自動化技術在機械設計中的集成化應用

現代機械設計的一大特點就是批量化與標準化，歸結起來統稱為機械設計的集成化。機械設計集成化是當前經濟社會對于機械需要大規模生產而不斷創新的技術手段，在采用自動化技術的前提下，才能保障機械設計的品質與數量達到理想化水平，實現集成化設計的根本目的。在計算機技術與機械設計不斷融合的情況下，計算機設計的方法能夠使得機械設計更加簡便和精確，并且對機械設計的效果進一步優化，從而提升機械設計的理想水平，由于機械設計中對于各個零部件尺寸、數量、形狀等具有較為精確的要求，特別是高級機械設計與精密儀器設計中，需要從自動化軟件中對產品的各個部分參數做到精確調整，從而提高機械本身的性能，確保產品品質。

2.2 自動化技術在機械設計中的數字化應用

數控機床在當前機械設計與機械生產中已經得到了廣泛的應用，相對比傳統的人工控制，數字化設計的優點體現在設計整體的參數化方面，對于提高機械產品品質具有關鍵影響。所謂數字化應用，是機械設計在采用自動化基礎上，通過電腦軟件對產品進行數字化分析，如產品樣本的尺寸、重量、形狀等特征能夠以數字的形式在電腦中表現，而設計人員對于產品的把握程度也是對于數字的概念的掌控，通過將設計概念數字化處理，能夠對所設計部位的了解從宏觀到具體[4]。數字化應用也是自動化在機械設計中未來的發展方向，數字化程序能夠對設計方案本身進行建模，并就設計的合理性進行運算及分析，從而提升機械設計的合理性與實用性。

2.3 自動化技術在機械設計中的柔性化應用

現代機械設計過程中，通常會存在傳統工程師設計與自動化設計同時存在的情況，而在采用智能化設計軟件的基礎上，能夠將人工設計方案與電腦設計方案進行柔性化采用，機械設計不再單獨采用一方設計方案，而是將雙方設計目標進行融合使用，從而提高機械設計的靈活性。

2.4 自動化技術在機械設計中的虛擬化應用

虛擬化應用是機械設計自動化發展到一定水平的產物，通過將設計對象虛擬化，能夠提高設計工作中的可操作性。虛擬化應用主要表現在機械設計過程結束后，其設計方案并非直接應用于機械制造，而是通過計算機虛擬成像技術對設計方案進行建模，對設計對象在使用過程中所能夠出現的各類極端條件進行模擬，從而對可能存在的問題及隱患提出整改意見，最終能夠提升機械設計的實際使用效率，避免由于設計缺陷在機械使用過程中出現各類問題。在機械的實際生產與設計過程中，虛擬化使用已經成為機械生產行業必備的技術，一方面，機械設計采用自動化虛擬技術能夠避免產品在大量生產后出現問題而出現召回、整改等事件，避免機械制造企業出現風險負擔，同時對于機械設計的生產前虛擬化驗證，也直接避免了問題產品流向社會。但目前虛擬化在自動化機械設計中的應用還未達到理想水平，尤其虛擬化建模需要的技術支持較高，且操作難度大，需要專業軟件人員進行設計，而參與機械設計的人員大部分都為機械工程師，對軟件使用以及虛擬化建模方面還存在較大的短板。

3 自動化技術與機械設計的未來發展方向

雖然當前時期機械設計已經能夠普遍使用自動化技術，但對于自動化技術而言，其發展水平參差不齊，應用技術也存在較大的差距，這幾需要就自動化技術在機械設計未來應用中提出設想。

3.1 智能化發展

自動化技術在機械設計中應當從人為設定程序向多程序智能化選擇方面發展，甚至在互聯網技術的不斷深入條件下，自動化機械設計軟件能夠進行實時升級，并不斷擴大其設計方案與設計構想，做到人機交流互通，使設計方案更加趨于人性化理念。另一方面，自動化技術的使用方面也更加智能化，主要指自動化軟件的操作與使用，能夠讓專業的機械設計師不再借助專業程序員進行編碼設定，而是自主通過軟件設計出具有自己想法的產品。

3.2 便捷化發展

目前機械設計以及生產所使用的流水線以及機床規模巨大，特別是參與機械設計的電腦與生產線基本處于同一平臺，對于新設計方案都需要花費大量時間進行程序的重新設定，而未來自動化機械設計中，將會向便捷化發展，在應用以太網流水線管理的基礎上，能夠隨時將設計方案以及設計指令通過一般pc終端傳輸至流水線電腦中，從而實現設計信息傳輸的便捷化發展。

3.3 成本集約化

在采用虛擬化自動化機械設計的同時，應當在未來發展中不斷完善虛擬建模軟件的功能與可操作性，降低其使用難度，所有產品在設計后均采用虛擬化建模的方式對各類特殊使用條件進行分析，并根據其表現出的問題及時制定修改措施，從而提高機械產品的生產品質，從根源上杜絕風險事件的發生，使機械設計與生產成本降低，效益有效提高。

4 結語

自動化技術在機械設計中的使用非常普遍，而機械生產時當今時代的重要經濟支柱之一，在科學技術的不斷突飛猛進的形勢下，更多優秀的技術將不斷應用于自動化機械設計之中，為機械設計與生產提供有力保障。

參考文獻

[1]王偉杰，沈德助.機械設計制造及其自動化應用[J].中國戰略新興產業，2017（08）：187-189.

[2]潘偉，安鵬，車軍平.機械設計制造及其自動化的設計原則及發展趨勢[J].南方農機，2017，48（01）：100+108.

[3]劉榮光.機械設計制造及其自動化特點和優勢及發展趨勢探析[J].信息化建設，2016（06）：290-291.

[4]何楠.機械設計制造及其自動化中計算機技術的應用分析[J].山東工業技術，2016（07）：148-149.