自動化技術(shù)在機械設(shè)計制造中的應(yīng)用

阿迪力·阿不力克木

摘 要：從機械設(shè)計制造行業(yè)的發(fā)展情況看，純粹的機械設(shè)計已經(jīng)滿足不了我國制造業(yè)的需求了。同時隨著自動化技術(shù)的不斷創(chuàng)新，智能化想法的提出，我國制造業(yè)的前進道路正在朝著自動化、智能化和經(jīng)濟化方向發(fā)展。本文將從傳統(tǒng)的機械設(shè)計制造行業(yè)出發(fā)，分析傳統(tǒng)機械設(shè)計制造存在的弊端，同時對自動化技術(shù)原理進行剖析，闡述自動化技術(shù)在機械設(shè)計制造中的應(yīng)用，為機械設(shè)計制造行業(yè)構(gòu)建新的發(fā)展藍圖。

關(guān)鍵詞：機械自動化；組成；發(fā)展藍圖

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.13.023

隨著德國工業(yè)自動化4.0的提出，全世界都聚焦于自動化技術(shù)，我們國家也不例外，提出了工業(yè)2025計劃。傳統(tǒng)的機械設(shè)計方法是根據(jù)設(shè)計人員的想法，經(jīng)驗和產(chǎn)品的功能所開展的，只有設(shè)計人員將一整套設(shè)計系統(tǒng)完全設(shè)計出來，并經(jīng)過詳細的討論之后才能進行生產(chǎn)，在生產(chǎn)加工的過程中，機械零件的精度和形位公差可能滿足不了產(chǎn)品的需求，這就需要設(shè)計者對設(shè)計方案進行重新調(diào)整，而設(shè)計的零件是一環(huán)扣一環(huán)的，牽一發(fā)動全身，一個零件設(shè)計方案的更改就會造成整個設(shè)計方案的變化，工程量非常巨大。所以設(shè)計人員就提出新的設(shè)計思路，將自動化技術(shù)應(yīng)用于機械設(shè)計制造中，利用自動化技術(shù)強大的計算能力和構(gòu)思能力，進行機械零件的設(shè)計，為機械設(shè)計制造提供新的發(fā)展空間。

1 概述機械自動化及其組成部分

1.1 機械自動化的概述

機械設(shè)計自動化是近年來新興的一門技術(shù)，設(shè)計者首先根據(jù)設(shè)定的內(nèi)容編寫好程序代碼，然后將這些代碼輸入計算機系統(tǒng)，將設(shè)計需要的各個參數(shù)輸入相應(yīng)的軟件系統(tǒng)，計算機系統(tǒng)借助三維軟件對設(shè)計者設(shè)計出的基本模型進行調(diào)整。更高級的自動化設(shè)計系統(tǒng)還可以對該模型進行力學(xué)性能分析，如果模型的零件不能滿足強度和剛度需求，那么計算機軟件就會對該模型進行進一步修改，直到模型能夠滿足要求為止。機械自動化設(shè)計的優(yōu)勢在于，大大縮短了設(shè)計周期，減少了設(shè)計者的工作量，可以讓設(shè)計者在設(shè)計初期，根據(jù)軟件生成的模型做出一個實驗?zāi)Ｐ停瑸槠髽I(yè)節(jié)省設(shè)計資金。

1.2 機械自動化技術(shù)的組成

機械自動化技術(shù)既涵蓋了機械設(shè)計方面的技術(shù)，又包括自動化方面的技術(shù)。涉及的學(xué)科非常多，如機械設(shè)計制造，機械原理，單片機技術(shù)，信號采集技術(shù)，傳感器技術(shù)和自動控制工程技術(shù)等。機械設(shè)計制造和機械原理是該技術(shù)的骨架，所設(shè)計的機械產(chǎn)品必須滿足這兩個學(xué)科的要求，而單片機技術(shù)和信號采集技術(shù)則為該技術(shù)提供了電子技術(shù)方面的支持，而自動控制工程技術(shù)可以為機械自動化技術(shù)設(shè)計閉環(huán)控制系統(tǒng)，這幾個技術(shù)互相融合，共同為機械自動化技術(shù)提供專業(yè)知識支持。

2 自動化技術(shù)在機械制造中的應(yīng)用

2.1 高度集成化的應(yīng)用

當(dāng)前世界機械設(shè)備的發(fā)展方向正在朝著集成化方向發(fā)展，越來越多的機械設(shè)備不僅體積小，重量輕，但是功能卻十分強大。這正是自動化技術(shù)的功勞。自動化技術(shù)可以把許多零件集成在一塊板子上面，使該板子自主成為一個系統(tǒng)。另外自動化技術(shù)也可以把機械設(shè)計房間融合成一個整體，首先設(shè)計這根據(jù)自己設(shè)計的思路構(gòu)建出一個微小模型，設(shè)置必須要滿足的參數(shù)，接下來，自動化系統(tǒng)信息采集模塊從數(shù)據(jù)庫中類似模型數(shù)據(jù)，做出一個基本框架，繼續(xù)的，由機械設(shè)計部分對模型中的機械部分進行自動填充，最后由有限元分析技術(shù)對整個系統(tǒng)進行分析。如果某些部分不夠可靠，就重復(fù)上述工藝流程繼續(xù)進行設(shè)計，直到設(shè)計出的模型滿足初始要求為止。

2.2 柔性自動化應(yīng)用

柔性制造系統(tǒng)FMS在機械設(shè)計中的地位是相當(dāng)高的，因為柔性制造系統(tǒng)對設(shè)計的模型沒有非常嚴(yán)格的要求，只要該模型能夠滿足初期設(shè)計要求，就可以展現(xiàn)給客戶或者定做廠家。如果客戶和廠家對該模型提出來了異議，或者臨時改變想法，柔性制造系統(tǒng)就能夠在最短的時間內(nèi)，根據(jù)初期設(shè)計的相關(guān)參數(shù)修改程序方程，直到模型滿足客戶需求為止。柔性制造系統(tǒng)設(shè)備雖然產(chǎn)品價格比較高，對大型機械設(shè)備的設(shè)計生產(chǎn)是十分有效的。另外柔性制造系統(tǒng)在設(shè)計的時候也會根據(jù)其加工特點來進行，因為柔性制造系統(tǒng)在加工一些零件的時候可以實現(xiàn)自主更換刀具，可以一次性加工出非常復(fù)雜的零件，所以在設(shè)計的時候，可以將零件產(chǎn)品的精度提高，減少預(yù)留的斷面和截面積，提高整個設(shè)計的加工精度。

2.3 虛擬化的應(yīng)用

虛擬化設(shè)計已經(jīng)經(jīng)歷了60個年頭的發(fā)展，其技術(shù)也比較成熟。虛擬化設(shè)計主要是借助Labview和VMware這兩款軟件進行設(shè)計的，借助Labview軟件，可以設(shè)計出復(fù)雜的控制系統(tǒng)，并通過該軟件進行演示，演示過程可以借助虛擬數(shù)據(jù)采集卡收集數(shù)據(jù)，將這些數(shù)據(jù)信號輸入進入Labview軟件，根據(jù)顯示的效果，檢測設(shè)計方案的合理性，如果虛擬顯示的結(jié)果和預(yù)期結(jié)果又很大的偏差，就需要重新進行整改。VMware軟件則是直接借助虛擬空間，對設(shè)計者的設(shè)計的基本模型進行投影，可以直接在視頻中模擬加工效果，大大提高了虛擬設(shè)計加工的可視化程度，為企業(yè)節(jié)省設(shè)計開支。

3 結(jié)束語

在自動化程度不斷提高生產(chǎn)、加工和設(shè)計中，機械自動化技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)滲透到了社會生產(chǎn)各行業(yè)與領(lǐng)域中，不僅能夠減少機械設(shè)計的研發(fā)周期，又可以提高研發(fā)者的工作效率，減輕機械設(shè)計研發(fā)人員的工作壓力。另一方面，機械自動化技術(shù)的應(yīng)用能夠提高企業(yè)的創(chuàng)新能力，讓企業(yè)在當(dāng)今的社會中更具競爭力。所以，我們要不斷提升對自動化技術(shù)在機械制造中的重視程度，面對著世界市場的多變性以及激烈的競爭，應(yīng)重視機械自動化技術(shù)的應(yīng)用，從而讓我國的經(jīng)濟發(fā)展向著更加有利的方向發(fā)展。

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