自動化技術在機械設計制造中的應用

宋霄 山東中琦環保設備制造有限公司

一、機械自動化概述

從實際情況出發，機械自動化技術的含義有四個方面。首先，機械自動化技術本身的發展目標是通過應用合理的技術創造裝配線的機械制造局面，最終達到提高機械制造效率的目的。其次，機械化、自動化和機械制造在本質上高度依賴技術和設備。向自動化發展顯然是一種必然趨勢。最后，機械自動化本身對人力資源的需求不高。如果合理使用，可以有效控制生產成本，對幫助機械制造業企業創造更高的經濟效益具有重要意義。此外，機械自動化的發展可以展示中國更先進的生產理念，隨著機械自動化產品的市場競爭，最終的行業發展將呈現出更加激烈的趨勢。總之，機械自動化必將成為各行業企業提高綜合實力的主要方向。加快自動化技術的研發和應用，使機械制造企業抓住時代發展的機遇，最終達到可持續發展的目的。

二、自動化技術在機械設計中的作用

（一）提升生產效率

現代自動化制造技術充分利用現代自動化過程控制系統技術和現代計算機處理技術，將傳統的手工生產轉化為機械生產，將設計轉化為制造，顯著優化和改進了我國傳統工業機械設計，提高了機械生產的工作效率，科學整合了傳統機械設計、生產和制造過程中的技術信息，減少了經濟損失，保證了機械產品的質量，充分利用機械生產資源，實現機械生產的穩定可持續發展。

（二）節約生產成本

在傳統工程機械設計和設備制造企業的技術條件下，生產管理模式在高產能源和優質生產管理方面效率極低，生產資料回收利用的合理性較低，資源浪費嚴重，失誤頻發，企業經濟損失高，無法有效實現可持續生產。隨著工業自動化制造技術的進一步廣泛深入應用及其在各類工業機械自動化設計制造設備生產制造自動化工業系統中的應用，及時有效地綜合利用各企業現有的生產設備和材料，顯著降低生產成本，更有效地節約勞動力成本，這將極大地優化企業的生產經營環境，解放剩余勞動力的生產力。自動化工程機械的設計、研發和制造也極大地促進了專業人才培養水平的不斷提高，科技人才越來越受到國家的重視。

三、自動化技術在機械設計制造中的應用

（一）智能化技術的應用

在世界上新興的智能機械工業設計與制造系統中，智能機械技術系統是最成熟、最可靠的現代自動化生產技術手段之一。就具體應用而言，其具體應用主要包括以下三個應用方面：1.在工業生產的管理和制造環節領域的應用往往以現代智能機械管理和軟件技術應用為特點。應用多種智能制造管理分析軟件，實時控制機械產品質量管理和工廠生產設備質量的整體控制，全面、快速地反映當前機械質量制造管理和生產中存在的問題，并利用相應的智能報表系統，及時、快速地給出改進管理的技術方案，有效提高整個企業的整體生產設備管理技術水平。2.智能生產系統設備及其應用，主要內容以智能生產控制系統設備及其應用的形式表達。智能設備控制系統內部系統的智能硬件系統可以全面分析控制產品的所有重要生產經營環節，分析企業生產經營所需的設備人力物力。在控制設備的運行和使用過程中，通過產品本身的智能檢測功能，可以發現各種設備問題信號，及時做出有效的預警決策和事故處理，實現全生產線零人參與，有效提高整個企業產品的整體生產運營效率。例如，在智能機械的生產設計或制造中，我們可以使用工業傳感器、數控機床、AGV等大型智能自動化物流設備系統，以及智能工業機器人生產線等新型智能機械化生產線設備，即，用戶可以在生產線設備控制系統本身和可編程機械控制器的幫助下，隨時完成自動化廠區智能設備在線生產或制造在線控制系統和智能物聯網平臺的建設工作功能，從而實現智能機械設備和現場智能設備制造全過程的實時自動過程控制和監控。3.生產產品和應用。智能生產技術產品的快速、持續發展，直接提升了現代大眾社會對現代智能生產技術和設備系統的整體應用水平要求。在應對大局的背景下，企業通過創新將先進的智能技術和設備系統直接應用到產品中，以充分滿足實際用戶的實際需求，有效促進我國相關技術產業的快速發展，智能手機系統和智能家居設備的廣泛應用發展和迅速普及就是一個例子。

（二）模塊化技術的應用

機械設備通常是多功能的集合體。傳統大型小型機械的設計或制造設計容易受到現有技術的限制，因此往往需要結合設備的原有功能和多種附加功能進行產品集成設計和定制，這必然導致設計品種單一，對生產制造規范要求低，產品設計后期存在開發難度大、維護保障不足等問題。隨著機械產品設計、制造和應用技術研究在設計領域的迅速發展，模塊化機械生產模式應運而生。在模塊化制造生產的應用中，CPU芯片模塊與可編程模塊PLC系統單元之間的模塊標準化不僅可以通過模塊切割、增加或減少組件數量等靈活方式靈活進行，同時也有效改善了企業標準件重復開發生產的問題，降低了制造企業的資金成本壓力；此外，還可以根據工廠具體設備的生產規模要求進行單元模塊的組合，從而實現企業的生產重點和分區、全區的一體化生產，從而大大提高設計的整體效率，生產制造機械零部件，提高企業經濟效益。此外，利用模塊化技術的概念來設計和制造工業機械自動化也意味著它可以充分賦予所有工業設備的性能，以滿足具有更強適應性的設備的總體設計性能。通過進一步擴大和完善工業裝備的功能，不斷擴大新產品的規模和范圍，幫助制造企業逐步實現全面可持續發展。

（三）虛擬化技術的應用

虛擬化技術的應用可以說是當今高科技領域典型技術應用的代表。其工作內容可以說得到了現代計算機信息技術的應用和國際新一代互聯網技術融合的支持。綜合考慮與應用涉及現代計算機圖形學、人類行為的基本研究方法、虛擬多媒體人機界面系統的設計、技術體系的開發與研究等科技創新應用手段，并希望通過使用各種現代信息傳感科技設備，為廣大終端用戶提供真實的三維場景，實現逼真的人機交互虛擬人機交互環境，同時，通過虛擬人機實時交互技術，用戶將能夠更容易地獲得更真實的使用體驗和虛擬產品的使用體驗，并在虛擬環境和使用模式下進行這種機器交互。一般來說，虛擬人機交互技術至少應具備以下四個特征：交互性、感知性、想象力、沉浸體驗等；因為整個應用系統將包括上述五個技術要素：人、虛擬交互環境、虛擬環境生成器、感知功能設備和動作設備，將上述五大科技要素結合起來形成的虛擬交互環境和應用技術方案，能夠真正實現非常有效的應用，從而真正提高用戶在實踐中的交互使用感受。它廣泛應用于整個工程機械系統的設計、分析和工藝制造。引入先進的虛擬仿真人機技術，可以快速、直接、有效地提高解決整個工程技術團隊產生的困難和復雜工藝問題的實踐能力。例如，當生產車間的各種合格機械零件或生產活動出現故障時，技術人員可以立即或通過及時應用虛擬故障分析技術，對系統問題進行全面的故障分析和排除，并對產品進行深入的故障分析，及時有效地找出或了解各種產品問題的根本原因，并最終采取相應有效的對策和措施，有效杜絕機械產品安全標準不合格缺陷的重復發生和大量生產勞動力資源的浪費。然而，目前我國對該系統新技術的開發仍處于理論和研究的開發、探索階段，該系統的廣泛研發和實際應用尚未正式啟動，有關研究人員和技術人員還必須更加重視如何更好地、有效地將系統理論研究成果與相關現代裝備其他產品新技術體系應用成果進行轉化和整合，以實現成果應用的交流、整合和補充，為了更好地實現和進一步提高我國機械裝備行業生產工藝參數優化系統的自動匹配和優化的綜合能力，提高精益自動化生產設備和自檢控制系統的技術水平和智能化水平。

（四）數控技術的應用

通過預先使用數控計算機程序對機床生產過程數據中出現的各種其他技術數據進行計算機運算和自動控制的過程稱為計算機輔助數控技術。利用計算機技術預先自動編寫應用程序是代數控制技術編程的一個主要特點。采用現代信息處理和工作能力更強、運行速度更快、速度更快的技術，可以實現數控技術的應用。該程序取代了傳統機械的硬件。新開發的數控軟件應用程序大大提高了傳統機械設備制造加工企業的工業自動化生產水平，同時，也是機械制造業實現自動化生產的技術經濟基礎。此外，還可以對各種信息和數據進行精確的操作，從而降低了以前手工操作的錯誤概率，提高了機械制造的精度，使機械產品更精細且使用壽命更長。

（五）柔性自動化應用

較強的適應性對于一個企業以及當前國內機械制造業自身的安全生存環境和快速發展空間至關重要。這種社會生產的快速發展和變化，決定了產品結構的基本要求，對于基本的機械性能結構和使用功能結構也在不斷的變化。為了盡快了解這些變化，并及時根據市場情況的發展做出一些改造新技術方案，許多傳統機械制造加工企業必須積極引進柔性化、自動化的機械生產模式技術，以快速適應這個行業市場的快速變化。柔性自動化系統通過軟件系統深入跟蹤分析全球市場信息和中國企業內部業務流程，進行合理有序的業務流程優化設計和改進，這大大有助于提高和增強我國企業對惡劣外部環境信息的綜合適應能力和分析能力，并根據目標市場需求信息及時改進新產品，大大提高我國企業未來的整體市場競爭力。

（六）集成化的應用

過去，在機械制造企業的生產管理中，計算機系統集成制造是最重要的生產和生活方式。在機械制造企業中，基于系統工程理論，采用自動化制造流程進行流程重組和結構精簡，以提高企業的生產效率，使企業的機械制造流程合理有序。從目前的情況來看，預計計算機集成制造將長期保持重要地位，計算機集成制造與自動化技術的結合將繼續帶來更好的效益。

四、結語

綜上所述，在當前社會經濟快速發展的環境下，機械設備的應用水平得到了提高，對機械設備的依賴程度也有所增加。自動化技術的應用不僅提高了機械設計和制造水平，而且保證了生產質量，節約了生產成本。為了成功地將自動化技術應用于機械設計與制造，我們應該加強專業學習，合理地將其應用于機械設計與制造，為我國的社會經濟發展作出一定的貢獻。