自動化技術在機械設計方面的應用

（蘭州現代職業學院（理工學院），甘肅 蘭州 730070）

近年來，我國的自動化技術正不斷發展，其在機械設計領域中也得到了廣泛的應用。在機械設計過程中，自動化技術應用的科學合理化是重中之重，其不僅可以為機械設計指明方向，還可以提高機械制造生產的水平，使整體工作效率進一步提升，由此可以看出，自動化技術的應用可以促進我國民經濟的發展，且可以使機械設計領域不斷完善[1]。因此，應不斷加強自動化技術在機械設計領域中的應用，解決當前應用中存在的問題，以此提高現代化技術的應用效果，使自動化技術發揮出其實際作用。

1 自動化技術在機械設計方面的現狀

1.1 自動化技術的特點

（1）復雜性：自動化技術與多個領域有著重要的聯系，其不僅融合了多種現代化科學理論，還融合了各類先進的技術。也正因為自動化技術的內涵豐富，才使其在機械設計領域中被廣泛應用，且對各行各業都有著完美的適配性。

（2）發展性：由我國科學技術的發展可以看出，自動化技術有著廣闊的發展前景。現如今，機械設計領域經歷了漫長的發展，終于邁進了智能制造時代，自動化技術應用在礦山機械設計中將不斷完善，進一步優化產業結構，使礦山機械設計更加符合用戶的需要，與當前時代接軌。

（3）高效性：自動化技術可以完善礦山機械自動設計，且配合自控技術能夠實現自動化生產，在擴大生產規模的基礎上降低生產成本。同時，自動化技術的應用可以使設計和生產更加穩定，從而大幅度地提高工作效率，以自動化技術代替人工使得資源的利用更加合理，節省大量人力資源。

1.2 自動化技術的局限性

我國自動化技術發展較晚，許多技術與歐美等先進國家有著較大差距，雖然現如今的發展較快，但仍然有部分技術尚未成熟。同時，自動化技術雖然有著比人力更加敏捷的反應，但自動化技術不能像人力一樣根據實際情況調整，只能按照設定好的程序執行，就當前應用現狀來看，自動化技術的應用仍然需要人力支撐，且需要人力的不斷調整[2]。

自動化技術的專業性較強，需要很多復雜的專業知識，所以在從業人員的選擇上必須嚴苛，要求從業人員的知識文化水平夠高，且需要經過系統化培訓，如此的工作人員才能夠從事這項工作。互聯網時代已經降臨，但是在我國仍有很大一部分地區仍然很落后，存在網絡信息滯后的情況，信息更新不及時、不通暢，就會使自動化技術的覆蓋范圍不全面，從而導致自動化技術發展水平不均衡。

2 自動化技術在機械設計中的內容分析

2.1 綜合各個學科的設計

由于機械設計過程十分復雜，因此在設計過程中，要注意要從多個學科的角度對設計方案進行綜合性考慮。首先,需要從礦山機械整體的角度出發，運用相應的知識確定目標函數，將整體設計系統以板塊進行區分，使函數變量得以優化。其次，在板塊設計完成后，要根據其內容將其從新連接，實現有機組合，使機械設計更加完善[3]。

2.2 遺傳算法的應用

遺傳算法以單個計算點為基礎，優化了機械設計的計算過程，使數據更加精確。遺傳算法的優化可以同時操作計算過程中的多個計算點，將所有計算點作為一個整體，將結果優化后使結果成為最優解。例如，可以通過應用遺傳算法將編碼策略應用在模糊設計中，以此對礦山機械設備的結構壁進行厚度優化，在優化中可以復制與變異遺傳操作，使模糊設計的應用達到最優化，以此提高機械設計的反應速度。在實際的機械設計中，有大量遺傳算法的實際例子，由此可以看出遺傳算法在機械設計中有著良好的應用效果。

3 自動化技術在機械設計中的應用策略

3.1 虛擬技術的應用

虛擬技術可以從根本上提高機械設計的質量，且虛擬技術的應用可以為后期的生產提供保障，避免礦山機械生產出現不合格的產品，有效節約資源。但我國由于自動化技術較發達國家落后，所以虛擬技術的應用并為完善，且各個地區的應用程度不高，仍然需要對此進一步加強，以此提高虛擬技術的實際應用效果。

3.2 數控技術的應用

數控技術在礦山機械設計中的優勢較為明顯，其不僅可以精確控制各類設備，且可以為安全生產提供保障。具體來說，數控技術可以提高機床的操控能力，使礦山機械零件設計進一步完善，且可以提高零件設計時的精度，同時數控技術會減少人工的參與，因此會減少人為失誤的出現，使設計流程進一步簡化，以此提高生產質量。除此之外，數控技術的還可以減少生產加工的時間，以此提高機械制造效率。

3.3 柔性化應用

現如今我國對礦山機械產品的要求正不斷提高，而自動化技術的應用則可以使礦山機械產品進一步完善。在當前的經濟形勢下，礦山機械企業若想實現可持續發展，就必須緊跟時代發展步伐，推動現代化技術的創新和完善，加強與外部的交流，借鑒國外先進的技術和經驗，引入先進設備，以此實現自動化技術的柔性化應用，推動機械設計的發展。

例如，機械設計結構優化是我國自動化技術應用最為成功的領域之一，其主要研究方面是將現有的科學技術與結構優化設計進行有效結合，使復雜的結構更加合理、數據更加精確。在通常情況下，一般的機械設計都是連續體結構，將連續體結構進行分解時非常復雜，對機械進行結構優化設計較為困難。因此，機械結構設計可以根據離散設計變量來完成，并以離散設計變量優化的設計方法使結構更加合理。

3.4 智能技術

智能技術一般由多種學科組成，其中包含物聯網基礎、傳感技術、信息技術、定位技術等，且應用時的綜合性較強。但就目前情況來看，我國智能化技術以深入到人們的日常生活中，且在礦山機械設計領域中也被廣泛應用，其不僅可以改善機械設計的工作環境，且可以降低機械設計的工作難度，進而提高企業整體的質量和效率。

在對一些生產難度比較高和精密度比較高的產品進行設計和生產的時候，需要合理應用智能化技術，以此解決設計和生產中存在的問題。例如，在實際的機械設計中，可以首先對智能化技術進行編程設定，要求相關的研發和設計人員對程序設定指令加強力度，以此替代傳統的人工操作，避免機械設計出現誤差。同時，智能技術的應用可以進一步提升機械設計自動化的智能化程度，在減少人力的基礎上提高經濟效益。

4 自動化技術在機械設計方面的未來發展趨勢

可以將自動化技術在機械設計方面的未來發展趨勢劃分為三點，具體表現如下：

（1）產品質量高成本壓力，這樣的情況為設計競爭帶來了挑戰。

（2）機械結構優化設計應符合當前時代中的多種要求。

（3）設計的經營管理要以實際制造為基礎，完善結構優化設計。

4.1 自動化技術的發展方案

首先，機械設計領域必須加大對自動化技術的關注程度，且需要對自動化技術的應用給予支持，從而加強技術應用的自主創新。在此基礎上必須培養更多的優秀人才，努力縮小與發達國家間的技術差距，以技術推動經濟發展，以經濟發展造福百姓。同時，我國應提高自動化技術的普及程度，擴大礦山機械設計領域的連接范圍，以此促進自動化技術的發展。其次，自動化技術在應用中需要改善礦山機械設計的CPS系統，通過機械設計制造領域與自動化技術的融合發展加強對CPS系統的理解，擴大CPS系統的應用范圍，提高系統與企業需求的適配程度，努力找出系統中存在的問題，使其在企業的日常使用中更高效、更精準、更安全。最后，要促進自動化技術與智能制造的融合，以此推動自動化技術的發展，在現有資源的基礎上，將自動化技術充分地利用，例如3D打印技術、智能手臂技術、智慧系統等，將礦山機械設計信息與智能制造所帶來的技術相融合，使自動化技術的發展具有更多的可能性。

4.2 自動化技術的未來展望

自動化技術在機械設計方面的獨立形式已經開始轉變成了協作形式，因此應將兩者進行結合，挖掘設計人員的潛力，使設計人員對數字化工作更為重視。在我國機械化結構設計的推動下，現代機械制造的主要研究方向已經基本全面，從設計方法學、到動態化設計學，使機械優化設計不斷完善，以此提高促進我國科學技術的進一步發展，為未來我國礦山機械的設計與制作奠定基礎。

5 結束語

自動化技術的應用推動了機械設計的發展，且在提高設計水平的基礎上降低了生產成本，但我國的自動化技術尚未完善，因此需要不斷創新各類技術，將其合理應用在機械設計領域中，促進機械設計的可持續發展。