自動化技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)制造中的新應(yīng)用

黃旺

摘要：自動化技術(shù)具有高效、高質(zhì)、節(jié)能、功能多樣化、可靠性高等優(yōu)勢，其在生產(chǎn)實(shí)踐中的應(yīng)用極大地解放了生產(chǎn)力，促進(jìn)了社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展進(jìn)步，同時，也給人們的生活帶來了很大的便利。將自動化技術(shù)應(yīng)用于機(jī)械設(shè)計(jì)與制造，將能借助其突出的先進(jìn)的技術(shù)能力，實(shí)現(xiàn)自動化的、高效率的和連續(xù)的生產(chǎn)作業(yè)，帶動整個工業(yè)制造產(chǎn)業(yè)的改革和創(chuàng)新。

關(guān)鍵詞：自動化技術(shù);機(jī)械設(shè)計(jì);制造;應(yīng)用

一、自動化技術(shù)概述

（一）自動化技術(shù)概念與特點(diǎn)

自動化技術(shù)是以信息科技為基礎(chǔ)的新興學(xué)科，就是利用計(jì)算機(jī)與信息技術(shù)等，使機(jī)器和裝置在預(yù)先人為設(shè)定的程序下，不用通過人工操作，或者是指需要極少人參與的情況下，就可開展生產(chǎn)作業(yè)，通過信息處理等自動化完成預(yù)定任務(wù)。自動化技術(shù)是一種先進(jìn)的技術(shù)，包含了信息技術(shù)、微電子技術(shù)等各種先進(jìn)性比較高技術(shù)。從自動化技術(shù)發(fā)展歷史來看，20世紀(jì)40年代，美國最早提出“自動化”一詞。隨后，在科學(xué)技術(shù)發(fā)展進(jìn)步的促進(jìn)下，自動化技術(shù)獲得了長足的發(fā)展，在社會生產(chǎn)生活等各個領(lǐng)域都獲得越來越廣泛的應(yīng)用，并實(shí)現(xiàn)了降本增效。自動化技術(shù)減少了人力資源的投入，將人們從繁重、危險、惡劣及部分腦力勞動中解放出來，拓展了人的器官功能，既提高了勞動生產(chǎn)效率與質(zhì)量，也增強(qiáng)了人類認(rèn)識與改造世界的能力。同時，自動化技術(shù)通過與不同的領(lǐng)域結(jié)合，也逐漸開始細(xì)分，形成了機(jī)械制造自動化、過程控制自動化、管理自動化、教育自動化等不同的技術(shù)，呈現(xiàn)出多元化發(fā)展、多學(xué)科技術(shù)交叉的態(tài)勢。

（二）機(jī)械自動化技術(shù)的應(yīng)用價值

第一，能提高生產(chǎn)效率。在機(jī)械設(shè)計(jì)與生產(chǎn)中，結(jié)合實(shí)際情況應(yīng)用自動化技術(shù)，能實(shí)現(xiàn)智能化生產(chǎn)，使生產(chǎn)質(zhì)量提升。而企業(yè)通過降本增效，也可以更好地增強(qiáng)市場競爭力，占據(jù)更多的市場份額。自動化技術(shù)還能推動企業(yè)產(chǎn)生設(shè)備設(shè)施等升級換代，優(yōu)化機(jī)械設(shè)計(jì)與制造的工作，改善傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)與制造的不足，提高機(jī)械設(shè)計(jì)制造產(chǎn)品質(zhì)量，更好地滿足客戶各種要求。

第二，能促進(jìn)資源優(yōu)化配置。自動化技術(shù)能促進(jìn)相關(guān)資源的優(yōu)化配置，實(shí)現(xiàn)各種資源最大化利用，這樣可以減少機(jī)械設(shè)計(jì)制造過程中的資源浪費(fèi)。同時，推廣應(yīng)用自動化技術(shù)，不僅能優(yōu)化生產(chǎn)技術(shù)，針對市場需求生產(chǎn)更加精準(zhǔn)的產(chǎn)品。同時，自動化技術(shù)因?yàn)榧闪硕喾N先進(jìn)的技術(shù)，不同技術(shù)在交流融合中還能實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新，進(jìn)而使機(jī)械設(shè)計(jì)制造創(chuàng)新和進(jìn)步。此外，自動化還需要應(yīng)用到各種新材料，這些新材料的應(yīng)用，不僅能提高產(chǎn)品性能，還能減少材料的使用和消耗，甚至還能對殘余材料實(shí)現(xiàn)循環(huán)利用，從而實(shí)現(xiàn)綠色節(jié)能和環(huán)境保護(hù)。

第三，能降低生產(chǎn)成本。傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)制造更多的是依靠人工來進(jìn)行，而人工操作由于受到多種因素的影響，就會難免出現(xiàn)各種失誤，設(shè)計(jì)制造的效率也比較低下，這就在很大程度上增加了企業(yè)的生產(chǎn)成本，延長了產(chǎn)品的生產(chǎn)周期，制約了企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的增長。自動化技術(shù)憑借其技術(shù)優(yōu)勢，使得人的手工操作大大減少，可以使生產(chǎn)變得更加準(zhǔn)確和精密。在此種情況下，人工失誤減少，產(chǎn)品質(zhì)量提高，產(chǎn)品不合格率也得到大幅度降低，進(jìn)而節(jié)約了材料和成本，企業(yè)的利潤和效益也會增加。自動化技術(shù)可以縮短機(jī)械設(shè)計(jì)制造的周期，節(jié)約企業(yè)投資和縮短產(chǎn)品上市時間。此外，機(jī)械自動化技術(shù)的應(yīng)用還能實(shí)現(xiàn)自動化生產(chǎn)質(zhì)量控制、檢測、預(yù)防、報警等功能，能顯著增強(qiáng)機(jī)械設(shè)計(jì)制造的安全性，減少安全事故和人員損傷的發(fā)生率，保證了安全生產(chǎn)。

二、新形勢下自動化技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)制造中的應(yīng)用

（一）應(yīng)用原則

從自動化技術(shù)的實(shí)質(zhì)來看，因其是先進(jìn)技術(shù)的集成者，具有智能化、模塊化、微型化等手段，從內(nèi)容、重點(diǎn)、核心及功能等多方面進(jìn)行協(xié)調(diào)配合，確保機(jī)械設(shè)計(jì)制造比傳統(tǒng)手段下的更加快捷、高效和高質(zhì)。不過，在具體應(yīng)用中，也是要遵循一定的原則的，只有這樣才能充分發(fā)揮出自動化技術(shù)的優(yōu)勢。需要遵循如下原則：

第一，注重全面創(chuàng)新。機(jī)械設(shè)計(jì)制造是在技術(shù)支撐上進(jìn)行的，需要不斷地從智能化、自動化、信息化等方面進(jìn)行創(chuàng)新，這樣才能夯實(shí)機(jī)械設(shè)計(jì)制造自動化的基礎(chǔ)，提高效率，嚴(yán)控質(zhì)量，保證生產(chǎn)效益最大化。

第二，與機(jī)械功能需求匹配。將自動化技術(shù)應(yīng)用于機(jī)械設(shè)計(jì)制造，其主要目標(biāo)就是使產(chǎn)品的質(zhì)量與功能得到優(yōu)化提升，使產(chǎn)品生產(chǎn)效率得到加速，促進(jìn)機(jī)械設(shè)備產(chǎn)品功能作用得到最大化發(fā)揮，這也是機(jī)械自動化設(shè)計(jì)制造的核心所在。

第三，確保操作便捷。在傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)制造中，對于設(shè)計(jì)制造的可操作性往往重視不足，加上機(jī)械設(shè)備結(jié)構(gòu)與操作都十分復(fù)雜，在操作過程中，極易因?yàn)槿说囊蛩貙?dǎo)致出現(xiàn)誤差甚至是事故。實(shí)現(xiàn)機(jī)械設(shè)計(jì)制造自動化，就需要堅(jiān)持操作便捷的原則。

（二）自動化技術(shù)的應(yīng)用

1、數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用

機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造工藝復(fù)雜，同時精度要求也比較高，如果是采用傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)制造加工工藝，不僅產(chǎn)品生產(chǎn)周期長、成本高，效率與質(zhì)量也不夠高。但是，將數(shù)控技術(shù)引入機(jī)械設(shè)計(jì)制造中，就能從根本上解決這些問題，極大地提高機(jī)械產(chǎn)品的質(zhì)量。數(shù)控技術(shù)是指通過計(jì)算機(jī)編程，根據(jù)數(shù)控機(jī)床規(guī)定的語言規(guī)則和格式編寫加工程序，利用數(shù)控機(jī)床，來對工藝路線與參數(shù)、刀具運(yùn)動軌跡、位移量、切削參數(shù)等進(jìn)行控制，開展產(chǎn)品加工。數(shù)控技術(shù)是現(xiàn)代生產(chǎn)加工制造系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)，具有高速高精化、智能化、開放性、重復(fù)利用、節(jié)能環(huán)保等顯著優(yōu)點(diǎn)。

2、虛擬技術(shù)的應(yīng)用

作為高新技術(shù)最為典型的代表，虛擬技術(shù)是以計(jì)算機(jī)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為支撐的，同時，還利用人機(jī)接口技術(shù)、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、人體行為學(xué)等技術(shù)手段，通過這些技術(shù)的綜合應(yīng)用，并借助傳感設(shè)備，就能為用戶呈現(xiàn)出三維逼真虛擬環(huán)境。這種環(huán)境具有高度逼真的視、聽和觸覺。用戶在此環(huán)境中，通過人機(jī)交互，就能得到與真實(shí)環(huán)境相近的使用體驗(yàn)。虛擬技術(shù)具有多感知性、交互性、沉浸感、構(gòu)想性特點(diǎn)，其系統(tǒng)主要包括傳感器件、作用器件、虛擬環(huán)境發(fā)生器、人、虛擬環(huán)境，通過五大元素的交互應(yīng)用，用戶的使用感受也相應(yīng)地會變得更加真切生動。將虛擬技術(shù)應(yīng)用到機(jī)械設(shè)計(jì)制造中，可以極大地提高問題解決能力。

3、其他自動化技術(shù)的應(yīng)用。

機(jī)械設(shè)計(jì)制造檢測環(huán)節(jié)是必不可少的重要環(huán)節(jié)，其檢測過程也是繁瑣的，為了提高效率，傳統(tǒng)檢測都是抽樣進(jìn)行的，這樣就會導(dǎo)致檢測質(zhì)量不高。而與傳統(tǒng)技術(shù)不同的是，自動化檢測技術(shù)是利用編程技術(shù)來對機(jī)械設(shè)計(jì)制造的設(shè)備、裝置等進(jìn)行在線監(jiān)測，對機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造全程監(jiān)測，如果發(fā)現(xiàn)異常情況就會自動報警。信息化處理技術(shù)是將自動化技術(shù)與信息化技術(shù)結(jié)合起來，對機(jī)械設(shè)計(jì)制造的信息進(jìn)行收集、整理、利用，通過公式和準(zhǔn)確的計(jì)算來提高機(jī)械設(shè)計(jì)制造信息化自動生產(chǎn)水平。集成技術(shù)是一種現(xiàn)代化的應(yīng)用技術(shù)，通過線性排列的方式，對生產(chǎn)內(nèi)容進(jìn)行整合，最大程度地簡化操作過程，形成一體化生產(chǎn)管理。集成化發(fā)展將是制造業(yè)發(fā)展未來的主要方向，其能使系統(tǒng)分工更為合理和協(xié)調(diào)，能生產(chǎn)出集成度較高的高質(zhì)量的機(jī)械類產(chǎn)品。

三、結(jié)語

綜上所述，傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)制造方法主要包含理論計(jì)算、相似案例類比和模型試驗(yàn)等內(nèi)容，如果設(shè)計(jì)與制造的條件比較復(fù)雜，就會需要花費(fèi)較長的時間，產(chǎn)品質(zhì)量也難以精準(zhǔn)地達(dá)到預(yù)期的目標(biāo)。將自動化技術(shù)覆蓋到全部機(jī)械設(shè)計(jì)制造中，其優(yōu)勢是非常顯著的，既能將傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)制造的問題予以高效解決，還能提高機(jī)械設(shè)計(jì)與制造的效率和品質(zhì)，節(jié)約資源，降低成本，其結(jié)果就是機(jī)械設(shè)計(jì)制造水平不斷提高，效益不斷增長。

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作者簡介：黃旺（1989-），男，廣西貴港人，助理工程師。