機械設計制造及自動化的發展研究

譚天瑞

摘要： 機械設計制造及自動化的發展，與傳統的機械設計制造有著十分顯著的差異性，即實現了自動化與智能化。從對機械設計制造及自動化的特點著手，分析了機械自動化系統在實際生產中的具體應用，并指出了機械設計制造及自動化的未來發展方向。

關鍵詞： 機械設計；機械制造；機械自動化

引言：本文從對機械設計制造及自動化的特點著手，分析機械自動化系統在實際生產中的具體應用，并指出了機械設計制造及自動化的未來發展方向。

1 機械設計制造及自動化的特點及現狀優勢

1.1 機械設計制造及自動化的特點

機械設計制造方面的發展，不但極大地減小了相關工作人員的工作壓力，同時也在很大程度上實現了對機械設計制造的精準性與效率水平的全面提升，機械設備的生產效率和性能水平有了大幅度的提高。機械設備制造與自動化是基于現代化科學技術發展所新產生出的一種時代產物，是通過將多種現代化高新技術的有機結合所產生出的一種具有更加典型性系統化、智能化及高度精細化的技術手段。基于對此項技術手段的充分運用，能夠促使傳統機械設計制造所面臨著的產能不足、效率低下問題得以迎刃而解，并由此使得機械設計制造能夠更加有效地滿足于現代工業發展對生產力提升所提出的新要求。

1.2 機械設計制造及自動化的現狀優勢

1.2.1 機械設計制造及其自動化優勢

隨著機械制造業逐漸向自動化發展，機械設計制造及其自動化在解放勞動力的基礎上實現了設備的自動生產，在對智能化設備設定科學的配比參數后，加工的產品更為精確，這樣不僅降低了生產成本，同時也增加了經濟收益。在生產過程中，機械傷人的事件屢見不鮮，在發生較為嚴重的人身傷害事故后，機械設備發生故障，對機械設備進行檢修大多是根據自身經驗進行的，無法全面科學的對設備的隱患進行排查。機械設計制造及其自動化不僅能夠自動對設備進行檢測，同時在生產過程可以進行自我保護及診斷，這樣保證了設備的運行壽命。

1.2.2 機械設計制造及其自動化發展現狀

在我國，隨著經濟的的快速發展，科技水平不斷提高，制造行業、科學界乃至國家逐漸意識到機械設計制造及其自動化的發展前景廣闊，在很多領域急需機械設備和技術的革新，例如：航空航天研發、國防科研等。隨著機械設計制造及其自動化設備和技術的推進，越來越多的企業意識到了機械設計制造及其自動化所創造出的經濟效益和社會價值。自動化的發展能夠加快機械設計制造業水平的迅速提升，在推動機械設計制造及其自動化快速發展的同時，助力其它領域的發展。

2 機械自動化系統在實際生產中的應用

2.1 鍋爐汽包水位控制

2.1.1 單沖量控制系統

做汽包水位控制方式即針對給水途徑采取有效控制。單沖量即為汽包水位，在此方面的控制系統主要是在蒸汽負荷明顯增大之時，因假水位的存在控制器應避免擴大給水量，而應關小控制閥開度，降低給水量。在假水位消失后，蒸汽量擴大，送水量便會下降，水位劇烈波動，較易出現事故危險。因而針對停留時間短、負荷波動大的狀況，系統較難有效適應，水位難以得到有效保障。但是在小型鍋爐中，因水分在汽包內停留時間較長，蒸汽負荷發生改變之時，假水位情況并不突出，安裝一定的聯鎖報警系統，便可有效確保操作過程的安全性。如果所控制的對象汽包液位出現了下降情況，檢測變送器采用的是的壓差式，此時檢測的壓力也會變小，從而影響到檢測信號，使其變小。給定量與檢測量會存在偏差，并且檢測量會小于給定量，通過對二者進行比較從而將其傳輸到調節器。調節氣閥由于壓力降低，開度打開從而使水量增加，水量增加則導致鍋爐內部汽包液位上升，回到原有的平衡位置，從而實現自動控制。如果汽包液位上升，檢測變送器的類型依然是壓差式的，此時檢測到的會增大并且檢測信號造成影響，使信號增大。給定量與檢測量之間會存在差異，并且是前者要大于后者，通過對二者進行比較后將其傳輸到調節器。膜頭輸入壓力會減小，水量此時就會相應的減少，從而使鍋爐內部汽液位降低，回到原有的平衡位置從而達成自動控制目標。此種調節方式的優點體現在，系統結構比較簡單，汽包容量較大，水位受擾動反應較慢，適用于虛假水位不嚴重的場合。此動作對于鍋爐流量平衡而言是不正確的，在過程開始的時候就擴大了蒸氣流量與給水流動波動幅度，使進出流量不平衡增大。

2.1.2 冷卻器控制方案

以氨冷卻器控制冷卻劑流量控制方案為例，其原理即為借助于對傳熱面積的改變，來實現對傳熱速度的控制。采取這一種控制方案能夠實現對冷量的充分應用，且有助于保持良好的穩定性，同時對于壓縮機入口壓力也不會造成不當影響[1]。然而這一種控制方案在靈活性上相對較差，蒸發空間無法得到有效保障，較易導致氣氨帶液并致使壓縮機受損。對此，可選用對物料出口溫度及液位實施串級控制的方案，應用這一種方案，能夠實現對液位上限值的有限限制，確保蒸發空間充足。

3 機械設計制造及自動化發展方向

3.1 機電一體化

機電一體化發展方向是目前機械設計制造及其自動化發展的一個主流趨勢，可被視作是對技術系統的升級。目前，在部分工業生產領域內機電一體化技術已經得到了十分廣泛性的應用，且效果十分顯著[2]。機電一體化是基于原本的機械設計制造與自動化技術基礎上，利用機電一體化理論，來促使各種類型的機械與電子設備可被組合起來，并產生出一項通過電子控制的機械系統，可實現自動化與智能化的運行。甚至可以說機電一體化便是對機械設計制造及其自動化技術的進一步發展，因而，機電一體化發展必將是未來機械設計制造及其自動化技術發展的主要目標方向。

3.2 微型化

機械設計制造與自動化系統也越來越朝向微型化的趨勢所發展。以微電子機械系統為代表，其尺寸通常在1cm3以下，甚至還不斷向著微米、納米等更加微型化的級別所發展[3]。微型機械自動化產品具有能耗低、體積小、運動靈活等眾多優勢特性，目前多被用于信息、軍事、醫療等領域當中。微型機械自動化發展所面臨的主要問題即為技術不夠成熟，產品加工需用到精細加工技術，主要包括了蝕刻與光刻兩種技術手段。

3.3 智能化

智能化是機械設計制造與自動化技術所具備的一項關鍵性特征，同時也是機械設計制造自動化與智能化和傳統機械設計制造的根本差異所在[4]。目前，在機械設計制造及其自動化技術領域內，智能化的特征表現的越來越明顯，但仍未能夠滿足于設計標準要求，距離對人力資源的解放還有很長的一段路要走。然而，能夠基本確定的一點是，智能化即為機械設計制造與自動化發展的一項主流趨勢，在未來必將會實現機械設計制造的完全智能化，將人力資源徹底解放出來，自動實現對機械的設計、制造與生產。

結束語：

總而言之，機械設計制造及自動化發展是提高工業生產能力與效率的重要措施方法，隨著當前相關科學技術手段的快速化發展以及有關工業技術的持續促進影響，機械設計制造與自動化取得了較大的發展成就，被廣泛的應用在了工業生產領域中，與此同時也呈現出了機電一體化、微型化、智能化、網絡化、虛擬化、綠色化等發展趨勢。

參考文獻

[1]楊業淼.計算機技術在機械設計制造及其自動化中的應用分析[J].農家參謀，2017（08）：90.

[2]李知洋.探討機械設計制造及其自動化的發展方向[J].山東工業技術，2016（03）：39+37.

[3]蘇義.基于現代化的機械裝配自動化應用及發展研究[J].電子測試，2015（10）：36-37.

[4]黃甫年.自動化技術在機械制造中的應用與發展研究[J].科技風，2014（16）：93.