機械設(shè)計制造及其自動化的發(fā)展方向分析

白劍森

摘要：各行各業(yè)的現(xiàn)代化發(fā)展之路始于運用自動化技術(shù)進行改革升級并行的。隨著現(xiàn)代化規(guī)模生產(chǎn)的要求不斷升級，傳統(tǒng)的機械設(shè)計制造需要改進，將智能化、模塊化、網(wǎng)絡(luò)化結(jié)合到機械制造領(lǐng)域，生產(chǎn)機械自動化生產(chǎn)下的產(chǎn)品。機械設(shè)計制造和自動化技術(shù)具有多功能化、高可靠性、節(jié)省能源、節(jié)能降耗等優(yōu)勢，完全可以滿足當前社會現(xiàn)代化建設(shè)需求。

關(guān)鍵詞：機械制造;自動化技術(shù);智能制造

0? 引言

技術(shù)裝備在機械技術(shù)、微電子技術(shù)、自動化技術(shù)、過控技術(shù)等技術(shù)的應(yīng)用中進行了不斷的創(chuàng)新和應(yīng)用。采用自動化智能化控制已經(jīng)成為機械設(shè)計制造和自動化今后的發(fā)展方向。

1? 機械設(shè)計制造與自動化發(fā)展背景

近年來隨著技術(shù)的不斷創(chuàng)新和發(fā)展，自動化技術(shù)與機械設(shè)備設(shè)計結(jié)合，將傳統(tǒng)的手工制造技術(shù)加以替代。勞動工人在技術(shù)革命中面臨轉(zhuǎn)型升級的壓力，必須成為電腦操控能手。自動化模式大大提升了企業(yè)的生產(chǎn)效率，同時也保證產(chǎn)品的質(zhì)量。在未來自動化技術(shù)將擁有無限發(fā)展可能。以傳統(tǒng)機械制造發(fā)展現(xiàn)狀，傳統(tǒng)的機械制造需要使用大量的勞動力，在進行生產(chǎn)過程中，每一個環(huán)節(jié)依靠人工進行操控，環(huán)節(jié)較多的系統(tǒng)就容易發(fā)生誤差，而且人的勞動力有限，隨著勞動時間的增加，勞動效效率會不斷下降，使得生產(chǎn)力不斷降低。

傳統(tǒng)的機械設(shè)計進行精細的產(chǎn)品的生產(chǎn)，過程中由于受到人為干擾因素等，因此無法達到現(xiàn)代化施工技藝要求，人為操控影響因素如人工操作、人工設(shè)計，導(dǎo)致設(shè)計制造出來的產(chǎn)品和不合格率較高。機械設(shè)計和制造機自動化技術(shù)、多種學(xué)科結(jié)合，形勢下受到新興技術(shù)沖擊，機械設(shè)計傳統(tǒng)的方法已經(jīng)不能適應(yīng)未來的企業(yè)生存和發(fā)展需求，更高質(zhì)量、更可靠、更低耗的系統(tǒng)目標在優(yōu)化組織結(jié)構(gòu)后，形成了新的技術(shù)模式，取代了傳統(tǒng)的機械設(shè)計制造。自動化系統(tǒng)中大量的傳感器、計算機技術(shù)、信息技術(shù)、編程技術(shù)應(yīng)用，為機械設(shè)計和制造提供了更先進的支持力量。

2? 機械設(shè)計和制造自動化技術(shù)優(yōu)勢分析

機械自動化系統(tǒng)是一個集合了機電一體化技術(shù)和產(chǎn)品的綜合概念，從設(shè)計到制造，均要滿足先進技術(shù)和產(chǎn)品要求。

①當前采用機械設(shè)計和制造自動化，從系統(tǒng)角度上講，運用微電子技術(shù)、電子、電力系統(tǒng)、接口技術(shù)、信息軟件、編程技術(shù)等，對組織結(jié)構(gòu)必須不斷優(yōu)化設(shè)計，不同的機械產(chǎn)品均能按照產(chǎn)品要求進行運行，產(chǎn)品從輸入端到輸出，完成了功能的完美呈現(xiàn)。注重產(chǎn)品功能布局，嚴格按照設(shè)計要求生產(chǎn)制造過程進行生產(chǎn)，是機械設(shè)計自動化技術(shù)的優(yōu)勢。

②機械設(shè)計和自動化技術(shù)利用先進技術(shù)不斷創(chuàng)新，可以完成從物料輸入到加工處理運輸全過程的操控。系統(tǒng)和數(shù)據(jù)信息處理。系統(tǒng)運行下能夠完成高效率、高精準的生產(chǎn)流程、完善的執(zhí)行機構(gòu)，通過合理的布置流程，不受主觀因素影響，達到最佳的技術(shù)運行效率[1]。一般自動化技術(shù)在機械產(chǎn)品生產(chǎn)過程中，還擁有自動診斷、自動監(jiān)控和報警功能。自動化技術(shù)保護措施，降低了事故發(fā)生率。尤其是在操作中過載和短路問題，隨著自動化技術(shù)水平的提高能夠被預(yù)先得知，運用自動化技術(shù)，將機械設(shè)備生產(chǎn)的安全性能大幅度提升，也提高了自動化機械產(chǎn)品的使用壽命。例如以能量轉(zhuǎn)換為主的電動機、內(nèi)燃機可進行數(shù)據(jù)、圖像等的讀取，通過儀器儀表自動化運行，完成機械制造運營。

3? 機械設(shè)計和制造自動化應(yīng)用

在工業(yè)等領(lǐng)域，針對不同功能的加工機構(gòu)，可以設(shè)計構(gòu)成不同用途的機械。例如金屬切削機床根據(jù)工件和刀具相對運動產(chǎn)生其切削作用。通過工藝變量控制，在操作要求不變的情況，對產(chǎn)品的質(zhì)量起到重要作用。機械設(shè)計和制造自動化技術(shù)可以同時運用使用功能和安全管控，滿足生產(chǎn)過程中需要的數(shù)據(jù)設(shè)計和機械自動化，系統(tǒng)運行，數(shù)據(jù)的準確性要求，采用先進的技術(shù)，進行功能和技術(shù)的優(yōu)化，各種加工的機械化設(shè)備能夠進行能量的轉(zhuǎn)換，進行能源轉(zhuǎn)換、處理數(shù)據(jù)信息。完成數(shù)據(jù)信息的高速傳輸。如雙重量控制系統(tǒng)，進行蒸汽負荷的擾動控制，根據(jù)蒸汽流量進行校正，給水位的控制動作及時改善品質(zhì)，引入蒸汽流量信號，采用前饋控制加單回路反饋控制負荷控制系統(tǒng)。前饋控制和串級控制形成復(fù)合控制系統(tǒng)，采用正作用控制原理，使用儀表較少，達到物料平衡。

隨著計算機科技的不斷發(fā)展，使得自動化在機械工程設(shè)計中占據(jù)了越來越重要的地位。在進行機械工程設(shè)計之前，就需要進行自動化設(shè)計任務(wù)，設(shè)計依據(jù)是用戶的訂貨量，市場需要的是新穎的科學(xué)研發(fā)結(jié)果，而相關(guān)設(shè)計部門就應(yīng)當適當應(yīng)用市場情報以及多種技術(shù)來制定方案，對方案進行對比，發(fā)現(xiàn)其中的利與弊，與此同時，要做好同用戶以及經(jīng)營部門的共同商討工作。擬定最為合理的機械設(shè)計自動化運行目標，這些工作對于新型的設(shè)計也是極為重要的，自動化要明確機械設(shè)計的總體規(guī)劃：①對機械設(shè)計進行工藝性的核查，系統(tǒng)驅(qū)動零件生產(chǎn)加工更加便捷，降低制造成本。②對機械設(shè)計標準進行核查，確保每一個零件的組成要素、公差配合、零件尺寸，熱處理的標準以及條件和通用的零件等達到規(guī)定的標準。設(shè)計圖紙進行核對確保安裝運行后安全生產(chǎn)。

4? 機械設(shè)計制造和自動化發(fā)技術(shù)展方向

機械設(shè)計和自動化技術(shù)運用下的機械設(shè)備充分體現(xiàn)出技術(shù)空間的開發(fā)功能的強大，先進的技術(shù)為智能化機械制造發(fā)展提供了支持。

①隨著社會效益和經(jīng)濟效益的提升，機械設(shè)計和制造自動化有了雄厚的資金予以支持，傳統(tǒng)的電子產(chǎn)品將逐步被替代，自動監(jiān)測報警、自動診斷和保護效率，效果將大幅度提升。多種功能的生產(chǎn)系統(tǒng)，滿足節(jié)能降耗的要求，實現(xiàn)智能化發(fā)展。智能技術(shù)在控制理論和人工智能，統(tǒng)籌學(xué)、計算機科學(xué)等基礎(chǔ)上建立起來的自動化技術(shù)發(fā)展方向，對人類智能進行模擬能夠具有獨有的推理邏輯思維和獨立決策，思維能夠替代人類完成智能的機械自動化產(chǎn)品生產(chǎn)[2]。

②模塊化的生產(chǎn)是機械自動化產(chǎn)品又一大特點，未來發(fā)展是包括電源接口、環(huán)境接口、機械自動化產(chǎn)品單元將形成一個復(fù)雜而完美的系統(tǒng)。裝置將集中、智能化、自動化視覺、圖像處理、識別和測距自動化等先進技術(shù)，稱為典型的機械自動化設(shè)備，微型化的整體模式，采用微電子機械系統(tǒng)，形成微米和納米級的自動化產(chǎn)品，在微機電系統(tǒng)自動驅(qū)動下采用精細加工技術(shù)，實現(xiàn)了產(chǎn)品的超密度，例如蝕刻技術(shù)和光刻技術(shù)的完成。

③機械自動化產(chǎn)品擁有的信息自動處理和自動控制功能，能夠精確保證機械的執(zhí)行機構(gòu)，不受人為主觀因素的影響，達到最佳的工作質(zhì)量和產(chǎn)品合格率，數(shù)控機床加工穩(wěn)定性和生產(chǎn)效率遠遠高于普通機床的數(shù)倍，柔性制造系統(tǒng)機床儲量減少50%以上，縮短生產(chǎn)周期可以達到40%以上。通過自動化技術(shù)采用電子元器件，減少機械產(chǎn)品的磨損，達到更高的可靠性和敏感性，而且便于維修和調(diào)整，使用性能進一步改善。如監(jiān)控功能能夠采用程序控制和數(shù)字顯示，直觀地進行自動化工作，高級的機械自動化產(chǎn)品可以通過被控對象的數(shù)學(xué)模型和外界參數(shù)的變化進行最佳工作程序的隨機設(shè)定，實現(xiàn)自動化最優(yōu)化操控[3]。

5? 結(jié)語

機械設(shè)計和制造已經(jīng)迎來自動化技術(shù)革命，信息處理技術(shù)、自動化技術(shù)、字符驅(qū)動技術(shù)、接口技術(shù)和精密機械技術(shù)等先進技術(shù)的應(yīng)用將實現(xiàn)制造業(yè)大發(fā)展。機械設(shè)計和自動化制造是一門具有自身體系的新型學(xué)科，其在未來發(fā)展中還將被賦予新的內(nèi)容。作為一項群體技術(shù)融合的綜合性技術(shù)，機械設(shè)計和自動化技術(shù)不僅僅是人和手以及肢體的延伸，也是頭腦的延伸，是最具智能化特征的技術(shù)。

參考文獻：

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[3]劉鵬.自動化機械設(shè)備設(shè)計研發(fā)與機械制造思路探索[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計，2019（36）：691.