試論機械設計制造及其自動化的發展趨勢

金曉飛 李偉鵬

摘 要：隨著科學技術的快速發展，近年來我國機械設計制造及自動化領域發展迅速，相關研究及實踐的大量涌現也能夠證明這一認知，基于此，本文簡單分析了機械設計制造及其自動化的應用及發展趨勢，并結合實例就新時期的機械設計制造及其自動化應用開展了更為深入的探討，希望由此能夠為相關業內人士帶來一定啟發。

關鍵詞：機械設計制造;自動化;發展趨勢;機械手

前言：機械設計制造及其自動化在我國農業機械領域、工業領域、虛擬領域均有著較為廣泛應用，其在大數據產業、“互聯網+”領域的應用也開始逐漸引起各界重視，而為了更好推動機械設計制造及其自動化發展，正是本文圍繞該課題開展具體研究的原因所在。

1.機械設計制造及其自動化的應用及發展趨勢

1.1應用現狀

機械設計制造及其自動化在我國各領域均有著較為廣泛應用，以農業機械領域、工業領域、虛擬領域為例，其應用現狀如下：（1）農業機械領域的應用現狀。農業機械領域的機械設計制造及其自動化應用為我國農業生產提供了有力支持，我國農業機械精度、自動化程度也因此大幅提升。但相較于發達國家，我國農業機械設計制造及自動化領域發展較晚，相關技術也存在一定差距，但近年來我國農業機械在節水、節肥領域取得的不俗成果也不應被忽視。為推動農業機械設計制造及自動化發展，相關政策支持、產學研結合、農業機器人研發均需要得到重視。（2）工業領域的應用現狀。在我國工業領域，機械設計制造及其自動化的應用極為廣泛，Pro/E數控加工便屬于其中典型。Pro/E數控加工屬于操作員、機器和圖形互相融合的方式，該方式能夠較好服務于數控程序的形成，如器件加工軌跡、幾何圖形數字化。基于Pro/E的數控加工實現需首先設計加工軌跡，設計過程需結合加工工藝步驟，Pro/E數據庫中的幾何圖形、零件技術要求、工藝要求等內容也需要得到充分應用，由此即可大幅提升機械設計制造效率，機械設計制造及其自動化的應用價值也能夠得到直觀證明。（3）虛擬領域的應用現狀。機械設計制造及其自動化近年來在我國虛擬領域的應用范圍也在不斷擴展，如結合CAD與CAPP實現的自動繪圖、智能修改，這就使得機械設計及自動化應用能夠有效提高產品質量、縮短生產工期[1]。

1.2發展趨勢

結合國內外相關研究與實踐，本文認為機械設計制造及其自動化主要存在三方面發展趨勢，分別為與大數據產業結合、融入“互聯網+”理念、模塊化發展，具體發展趨勢如下：（1）與大數據產業結合。隨著我國正式進入大數據時代，機械設計制造及其自動化與大數據產業相結合的趨勢日漸明顯，通過彼此的結合，大數據技術、產業將為機械設計制造及其自動化發展提供全面的數據支持。工業網絡、智能傳感器、智能儀表屬于機械設計制造及自動化常用的技術形式，這類技術形式的應用便離不開數據處理環節支持，而隨著大數據產業的引入，機械設計制造及其自動化領域將發生翻天覆地式的變化，其綜合效率將進一步提升。（2）融入“互聯網+”理念。隨著“互聯網+”影響力的不斷提升，其對機械設計制造及其自動化的影響也日漸顯著化，通過實現二者的融合，即可獲得新的自動化發展方向。傳統的機械設計制造及其自動化在數據信息保護等領域存在一定不足，但“互聯網+”理念的融入能夠有效彌補這種不足，信息安全帶來的威脅可由此較好消除，應急處理方案的自動制定、自動防護也能夠由此實現，這些都能夠保證機械設計及自動化的安全性與穩定性不斷提升。（3）模塊化設計。除與大數據產業結合、融入“互聯網+”理念外，模塊化設計同樣屬于機械設計制造及自動化的重要發展方向，這一發展將逐步實現設備接口、電源接口、伺服電機接口的統一，行業間的統一技術標準制定、標準的模塊化產品規格明確也將由此實現，我國機械設計制造及自動化產業發展面臨的障礙可由此進一步掃清，生產效率、質量的提升也能夠獲得有力支持。

2.實例分析

2.1問題分析

為了提升研究的實踐價值，本文選擇了某機械制造企業作為研究對象，該企業存在生產線不良、車間布局“人-機-環境”約束等問題，并面臨著適應行業發展的技改挑戰，因此該企業結合機械設計制造及自動化發展趨勢開展了一系列創新探索，包括伸縮機械手設計、基于產品質量考慮的板料分離方法應用、“積木式”組合設備的應用。

2.2創新路徑

企業的具體創新實踐如下：（1）伸縮機械手設計。結合機械設計制造及其自動化發展趨勢，企業設計了一種氣動式折疊伸縮臂，這一設計實現了機械手與折疊伸縮技術的結合，由此實現了最大程度的空間節省，壓力機等設備進出所需空間實現了成倍式縮小，而由于整體滑移時處于縮緊狀態，機械手的穩定性也大大增加，這些都為企業生產提供了有力支持。為滿足生產需要，企業共設計有擺動自由度伸縮機械手、四自由度機械手、無擺動自由度伸縮機械手三種伸縮機械手，圖1為有擺動自由度伸縮機械手示意圖。（2）基于產品質量考慮的板料分離方法應用。受板材表面油膜影響，企業生產過程經常會出現板材粘在一起的情況，設備、模具往往因此受到損傷，而在充分考慮吹氣分離法、微變形分離法、承重分離法、磁性分離法、機械分離法等拆分方法后，企業選擇了高壓吹氣法與微變形分離法相結合的板料分離方法，這就使得產品制造的質量保障提供了更有力支持，基于該方法的處理流程可概括為：“料垛吹氣處理→微變形端拾器抓取料板→厚度傳感器檢測厚度→是否單張→否→甩料→重復檢測→單張→送料”，圖2為企業采用的雙料檢測端拾器。（3）應用“積木式”組合設備。由于近年來企業訂單存在顯著的中小批量、品種多特點，因此企業在柔性生產線建立層面投入了大量精力，并通過不斷探索形成了代表性較高的“積木式”組合設備。所謂“積木式”組合設備，指的是根據生產現狀將若干數量的獨立設備安裝在溜板機構上形成的設備，這種設備在一定程度上屬于模塊化思想的典型應用。企業采用的“積木式”組合設備由兩款機械手設備組合形成，在生產過程中需要翻轉板材時，該組合設備能夠實現板材的180°翻轉，通過對準伸縮機械手手掌并發出后續指令，即可大幅提高生產效率，機械生產過程中的突發事件應對能力也由此大幅提升[2]。

結論：綜上所述，機械設計制造及其自動化存在廣闊的發展前景，在此基礎上，本文涉及的與大數據產業結合、融入“互聯網+”理念、模塊化發展、伸縮機械手設計、基于產品質量考慮的板料分離方法應用、應用“積木式”組合設備等內容，則較為直觀展示了機械設計制造及其自動化的發展路徑，而為了進一步推動機械設計制造及其自動化發展，智能化、網絡化、微型化、綠色化的發展方向同樣需要得到重視。

參考文獻：

[1]彭淑紅.試論機械設計制造及其自動化特點和優勢[J].山東工業技術，2019（05）：52.

[2]李嫚.信息技術背景下機械設計制造及其自動化研究[J].數字技術與應用，2018（12）：69+71.

作者簡介：

金曉飛， 男-出生年（1990），（江蘇省蘇州市張家港市），民族（漢）職稱（助理工程師），學歷（本科），單位名稱（張家港中集圣達因低溫裝備有限公司），單位所在省市（江蘇省蘇州市張家港），單位郵編（215600）

李偉鵬，單位（張家港中集圣達因低溫裝備有限公司）