自動化機械設(shè)備設(shè)計研發(fā)與機械制造

劉占寧

摘要：隨著現(xiàn)如今的機械制造行業(yè)發(fā)展，我國對自動化機械設(shè)備的設(shè)計研發(fā)和機械制造在不斷提升，伴隨著計算機技術(shù)的成熟，為機械制造行業(yè)帶來了機遇，使自動化成為機械制造行業(yè)的必然趨勢。在此，本文通過對機械制造領(lǐng)域的分析，與大家一起探討自動化機械設(shè)備的設(shè)計研發(fā)和機械制造的意義，希望所做的這些論述可以為相關(guān)領(lǐng)域的科研人員提供參考。

關(guān)鍵詞：自動化機械設(shè)備；設(shè)備設(shè)計研發(fā)；機械設(shè)備制造

機械制造技術(shù)以及電子技術(shù)是自動化機械設(shè)備設(shè)計水平獲得進步的必備技術(shù)載體，因此自動化機械設(shè)備制造技術(shù)的進步是多種科學技術(shù)的融合體。

1機械設(shè)備自動化設(shè)計研發(fā)的意義

自動化機械是指在沒有人為干預(yù)的情況下，機器或者裝置可以按照預(yù)定的指令自動進行機械操作或者控制的過程。對機械設(shè)備的自動化發(fā)展，是為了實現(xiàn)機械生產(chǎn)朝著新的領(lǐng)域不斷前進，并通過對機械的自動化控制，來完成工業(yè)生產(chǎn)效率的提高和人工勞動力強度的減小。

2機械設(shè)備自動化設(shè)計研發(fā)的發(fā)展歷程

機械設(shè)備的自動化是由機械化、自動控制以及電氣化互相結(jié)合，來完成對離散工件的處理。早期我國的機械設(shè)備自動化是采用單一的機械化或者電氣化而進行的機械設(shè)備自動生產(chǎn)。20世紀60年代后，機械設(shè)備的制造中引進電子計算機技術(shù)，出現(xiàn)了大家耳熟能詳?shù)臄?shù)控機床、機電一體化等字眼，同時也因為新技術(shù)的加入，科研人員研制出可以適應(yīng)多品種、小批量的制造系統(tǒng)，并以這種系統(tǒng)作為基礎(chǔ)，結(jié)合信息的管理和生產(chǎn)的管理，實現(xiàn)初步的計算機集成制造。在21世紀以后，尤其是近幾年，因為我國信息技術(shù)和計算機技術(shù)的不斷發(fā)展，使得在機械制造中，傳感與自動化技術(shù)向前跨了一大步。先進技術(shù)的不斷融合，讓自動化機械設(shè)備在自主研發(fā)和設(shè)計可以得以實現(xiàn)，為機械行業(yè)的發(fā)展創(chuàng)造了極為有利的條件。自動化機械的出現(xiàn)，大大提高了勞動的生產(chǎn)率，降低了人工的工作強度，解放了危險環(huán)境下的人工工作。同時，自動化機械的開發(fā)成功為大型的重點建筑帶來了施工上的便利，自動化機械的精密化也帶動了微電子工業(yè)的發(fā)展，實現(xiàn)集成電路的高度集成制造。

3自動化機械設(shè)備的設(shè)計原則

3.1標準化

自動化機械設(shè)備設(shè)計之前要制定規(guī)劃方案，明確設(shè)計流程，規(guī)范每一項流程的具體實施，使自動化機械設(shè)備設(shè)計的全過程體現(xiàn)出專業(yè)化、標準化的特點，從而為自動化機械設(shè)備的研發(fā)提供可靠依據(jù)。

在具體設(shè)計中，除了要嚴格依據(jù)標準的流程進行操作之外，還要結(jié)合機械設(shè)備的使用環(huán)境確定數(shù)量、尺寸以及標識，避免出現(xiàn)設(shè)計偏差。設(shè)計人員要通過大量試驗突破自動化機械設(shè)備的關(guān)鍵性技術(shù)，檢測機械設(shè)備設(shè)計是否符合國家相關(guān)標準要求。

3.2安全性

在自動化機械設(shè)備設(shè)計中要以安全性原則為前提，一方面保障設(shè)計研發(fā)過程的安全性，另一方面保障零部件的安全性。機械設(shè)備設(shè)計研發(fā)會使用大量的機械，這些機械的使用帶有一定風險性，要求設(shè)計研發(fā)人員必須注意人身安全，避免發(fā)生機械操作中的安全事故。同時，設(shè)計研發(fā)人員還要嚴格把控自動化機械設(shè)備的零部件質(zhì)量，對其質(zhì)量進行反復(fù)檢驗，要求各個零部件必須達到質(zhì)量標準，避免在零部件使用過程中出現(xiàn)開裂、變形等現(xiàn)象，進而影響到機械設(shè)備的整體設(shè)計研發(fā)效率。

3.3技術(shù)性

自動化機械設(shè)備設(shè)計要體現(xiàn)先進的技術(shù)性，按照相關(guān)設(shè)計規(guī)范保證技術(shù)得以有效應(yīng)用。在機械設(shè)備動態(tài)設(shè)計與靜態(tài)設(shè)計中均要遵循技術(shù)性原則，以動態(tài)技術(shù)標準為例，機械設(shè)備設(shè)計要滿足動態(tài)運行功能，包括抗磨損性、熱平穩(wěn)性等指標必須體現(xiàn)先進的技術(shù)性。同時，在靜態(tài)技術(shù)標準設(shè)計中，機械設(shè)備的電流、功率、強度、使用壽命等靜態(tài)指標必須達到技術(shù)標準。所以，在自動化機械設(shè)備設(shè)計中，要從各個方面入手考慮機械設(shè)備運行問題，使機械設(shè)備引入先進的科學技術(shù)，提高機械設(shè)備的自動化水平和科技含量。

4目前關(guān)于自動化機械設(shè)備的生產(chǎn)類型

（1）靈活的自動化制造單元在當前自動化機械設(shè)備生產(chǎn)中以PMC計算機應(yīng)用技術(shù)為代表進行推廣，計算機技術(shù)的進步和推動不僅提高了機械生產(chǎn)的靈活性，也增強了自動化機械設(shè)計單元的組合水平，擴大了研發(fā)范圍，為自動化機械設(shè)備的研發(fā)及制造提供了可持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)。

（2）自動化機械設(shè)備制造系統(tǒng)。當前自動化技術(shù)制造系統(tǒng)技術(shù)要領(lǐng)先于自動化單元，目前的自動化機械設(shè)備制造系統(tǒng)由 4 臺以上的數(shù)控機床、車削中心以及加工中心組成，以控制系統(tǒng)和物流運輸系統(tǒng)為基礎(chǔ)，為中小型機械設(shè)備的生產(chǎn)加工提供了有力保障。

（3）自動化生產(chǎn)制造線。自動化生產(chǎn)制造線本質(zhì)上屬于一種制造模式，這種制造模式介于自動化制造系統(tǒng)和自動化單元之間，主要應(yīng)用于多種類、中小產(chǎn)品的單項生產(chǎn)線，有著較高的生產(chǎn)效率，體現(xiàn)了自動化技術(shù)的成熟性。

（4）自動化機械設(shè)備制造工廠。機械制造的全自動化主要依靠自動化生產(chǎn)工廠來實現(xiàn)，憑借計算機系統(tǒng)關(guān)聯(lián)多個自動化系統(tǒng)，將發(fā)貨、裝配、加工以及設(shè)計等機械設(shè)備的生產(chǎn)環(huán)節(jié)相聯(lián)系，從根本上提高了自動化生產(chǎn)效率。

5 自動化機械設(shè)備的研發(fā)過程

5.1設(shè)計的準備

根據(jù)實際要求，對前期的設(shè)計預(yù)先做好準備。

5.2繪圖

對前期準備的基礎(chǔ)設(shè)計上，完善初步設(shè)計，實現(xiàn)設(shè)備的生產(chǎn)需求，并使用 CAD 完成整個自動化機械設(shè)備結(jié)構(gòu)圖的繪制。

5.3 初次方案審核

對初次設(shè)計出來的結(jié)構(gòu)，需要將設(shè)計理念做一個具體的實現(xiàn)，這個過程稱之為方案，同時對初次的方案需要送至設(shè)計管理部，并對該初次方案進行審核。

5.4定稿設(shè)計

在完成審核的設(shè)計圖紙，依據(jù)審核提出的建議進行修改并對相關(guān)的圖紙重新整理，明確技術(shù)文件并存檔保存。

5.5加工制造

對自動化機械設(shè)備的設(shè)計完成定稿之后，便可以依據(jù)設(shè)計圖紙來完成對自動化機械設(shè)備的制造，在制造的過程中，制造人員要與設(shè)計人員加強溝通，確保制造出來的成品符合設(shè)計的要求。

5.6自動化機械設(shè)備的驗收

在自動化機械設(shè)備的成品制成后，質(zhì)量檢查人員必須對成品的自動化機械設(shè)備進行校驗，確保自動化機械設(shè)備的質(zhì)量在標準范圍內(nèi)，并對校驗中發(fā)現(xiàn)的問題及時提出。只有質(zhì)量檢查人員對成品的自動化機械設(shè)備驗收合格，這些成品自動化機械設(shè)備才可以投入生產(chǎn)運行。

5.7 自動化機械設(shè)備的安裝調(diào)試

自動化機械設(shè)備經(jīng)檢驗合格后運輸?shù)焦ぷ鳜F(xiàn)場后，需要相關(guān)的設(shè)計人員全程監(jiān)控自動化機械設(shè)備的安裝和調(diào)試，對需要注意的地方提出指導(dǎo)意見，確保自動化機械設(shè)備正常使用。

5.8 自動化機械設(shè)備試產(chǎn)

在對自動化機械設(shè)備完成安裝和調(diào)試之后，對設(shè)備的生產(chǎn)運行情況也需要進行了解，使自動化機械設(shè)備試產(chǎn)，并對試產(chǎn)的結(jié)果進行鑒定。如果鑒定出來的結(jié)果達不到它的使用標準，則要對自動化機械設(shè)備的實際工作情況進行分析，找出發(fā)生這種問題的原因，并給于解決。

5.9自動化機械設(shè)備投產(chǎn)

對自動化機械設(shè)備試產(chǎn)鑒定，并確保其沒有問題后，這個自動化機械設(shè)備就可以投入生產(chǎn)運行中進行正常的工作，同時技術(shù)人員也應(yīng)將與該設(shè)備設(shè)計相關(guān)的資料進行整理，交給使用單位。

6關(guān)于自動化機械制造要點分析

6.1 自動化機械設(shè)備設(shè)計要點

組織足夠的人員做好機械設(shè)備制造研發(fā)方案和圖紙設(shè)計的綜合調(diào)研工作，從根本上保證圖紙符合實際生產(chǎn)的需求。確定嚴格的標準規(guī)范和設(shè)計方案后，自動化機械設(shè)備生產(chǎn)要嚴格遵照 CAD 圖紙生產(chǎn)。由于自動化機械設(shè)備生產(chǎn)程序繁瑣、涉及的零部件種類繁多，各個生產(chǎn)部門都應(yīng)聘用專業(yè)素養(yǎng)和能力較強的人員從事精準化加工，確保零誤差。

6.2 自動化設(shè)備制造的協(xié)調(diào)要點

自動化機械設(shè)備制造是一體化呈現(xiàn)自動化機械設(shè)備研發(fā)設(shè)計的過程，因為自動化機械設(shè)備的后期生產(chǎn)和制造需要制造部門、設(shè)計部門之間做好密切配合與溝通，堅決避免自動化機械設(shè)備生產(chǎn)產(chǎn)生零部件誤差。另外要不斷提高自動化機械設(shè)備制造工序間的協(xié)調(diào)性，當生產(chǎn)和制造環(huán)節(jié)遇到瓶頸時，應(yīng)該積極調(diào)動多部門進行溝通，最后通過各部門協(xié)作、調(diào)整制造單元、設(shè)計方案，相互配合共同解決問題。

6.3 高度重視后期自動化機械設(shè)備制造的調(diào)整要點

自動化機械設(shè)備生產(chǎn)的檢驗人員一定要在機械設(shè)備生產(chǎn)加工后，嚴格按照行業(yè)規(guī)范以及設(shè)計標準進行生產(chǎn)，按照自動化機械設(shè)備的相關(guān)參數(shù)觀察和分析設(shè)備有無安全隱患。如果發(fā)現(xiàn)相關(guān)問題務(wù)必及時處理。待設(shè)備驗收合格并且交付后，相關(guān)人員要認真做好設(shè)備調(diào)試、安裝；待設(shè)備投入運行后，相關(guān)人員還要定期檢修和調(diào)整設(shè)備。

6.4引入先進的制造技術(shù)

自動化技術(shù)是機械設(shè)備設(shè)計研發(fā)的重要方向，在設(shè)計

研發(fā)過程中，技術(shù)研發(fā)人員要運用計算機技術(shù)提高設(shè)計研發(fā)水平，不斷改善機械設(shè)備技術(shù)性能。機械設(shè)備的制造技術(shù)具體包括集成性技術(shù)、精細化技術(shù)和數(shù)字化技術(shù)，都要以計算機技術(shù)為支撐。如機器學習、認知計算、機械智能是人工智能的未來研究重點，海量數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)挖掘、數(shù)據(jù)分析是大數(shù)據(jù)技術(shù)的研究重點。當前，人工智能與大數(shù)據(jù)被廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)，為各行各業(yè)帶來了技術(shù)革新，由此可見計算機技術(shù)對社會生產(chǎn)生活的影響力。為此，在自動化機械設(shè)備設(shè)計研發(fā)中也要引入人工智能技術(shù)和大數(shù)據(jù)技術(shù)，大幅度提升機械設(shè)備設(shè)計的技術(shù)水平。這就要求設(shè)計人員和技術(shù)研發(fā)人員必須掌握先進的計算機技術(shù)，利用計算機技術(shù)輔助自動化機械設(shè)備的設(shè)計與制造，實現(xiàn)機械設(shè)備的技術(shù)創(chuàng)新，不斷改良設(shè)計產(chǎn)品的性能，提高機械設(shè)備的設(shè)計水平。

7 自動化機械設(shè)備設(shè)計研發(fā)中需要注意的事項

7.1 準確性

在自動化機械設(shè)備的生產(chǎn)過程中，會經(jīng)常遇到非同一種類的零部件，這時，便需要自動化機械設(shè)備的程序化較強，在對自動化機械設(shè)備制造的過程中，必須嚴格按照自動化機械設(shè)備的設(shè)計圖紙進行制造和核對，保證成品的加工標準在規(guī)定的范圍內(nèi)。

7.2 協(xié)調(diào)性

自動化機械設(shè)備的設(shè)計研發(fā)和制造是有不同的部門來完成的，所以要保證自動化機械設(shè)備的質(zhì)量，就需要各工作人員之間加強溝通，互相配合。

結(jié)語

綜上所述，自動化機械設(shè)備的設(shè)計研發(fā)和制造是一項較為復(fù)雜且系統(tǒng)的工作，由于其中涵蓋的內(nèi)容較多，一旦某個環(huán)節(jié)或是細節(jié)出現(xiàn)問題，都可能對自動化機械設(shè)備的功能、性能及質(zhì)量造成影響。

機械制造行業(yè)如果想要一直保持著自己優(yōu)勢地位，就必須不斷改革和創(chuàng)新，重視計算機技術(shù)在機械制造中的發(fā)展，培養(yǎng)優(yōu)秀的數(shù)控人才，提高企業(yè)的勞動生產(chǎn)率，降低各物料投放的生產(chǎn)成本，看準時機搶占市場，在自動化機械的風波中保持前行。為此，在對自動化機械設(shè)備進行設(shè)計研發(fā)的過程中，應(yīng)當遵循標準化、技術(shù)性和安全性的原則，同時在機械設(shè)備制造中，要了解并掌握相關(guān)的要點，采取有效的措施，確保制造質(zhì)量。只有這樣，才能使設(shè)計研發(fā)的自動化機械設(shè)備的應(yīng)用優(yōu)勢得以最大限度地發(fā)揮。

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（作者單位：北京筆克展覽展示有限公司）