機械制造應用自動化技術的分析

劉 凱

（吉林職業技術學院，吉林 龍井 133400）

在現代機械設計制造工業中，數控加工技術、綠色環保的制造技術、綠色環保的制造技術和自動化技術貫穿于產品從生產到使用的整個流程中。其中，自動化技術更是其他所有機械設計與制造的基礎。

1 自動化技術在機械制造業的發展現狀

在機械制造與應用自動化的發展過程中，機械制造與應用自動化不斷地從電氣自動化、計算機技術、信息技術和材料等學科或研究方向吸收融合，交叉滲透，機械制造與自動化早就不那么“機械”，具備了綜合性和前沿性等特點。現階段，我國機械設計制造的需求隨著經濟的發展而逐漸上漲，而機械設計制造及其自動化相關企業本質上是逐利的，這時需要通過提高生產效率與質量的方法增加企業的生產水平[1]。從產品的加工—裝配—質檢—運輸過程入手，可以將機械制造業中的自動化技術分為四類。

1.1 加工制造過程

自動化在產品加工制造過程中采用一定規模與數量的自動化機械加工裝備來完成產品的自動化循環加工，并且自動化裝卸。可以減少人工在加工生產過程中簡單重復但繁重的體力勞動[2]，在這個過程中，數控機床、車床以及多種類型的自動化加工裝置分別發揮作用，在產品大批量的生產過程中，機械加工自動化企業通常還有流水作業、加工步驟以及工序自動化步驟或程序，構建自動化生產線，促進產品的自動化加工水平的提高。

1.2 調整和裝配

自動化加工制造階段生產出的產品通常是零部件，要通過調整與組裝做出最終產品，因此，可借助具備自動化功能的搬送、調整、檢查機連接設備完成工作， 將生產的零部件進行調整并組裝成目標組件、部件、套件等產品。這是機械設備制造過程中十分重要的環節，也是機械設備加工制造過程的最后一步。圖1是自動化裝配線。

1.3 質量檢測過程

自動化在產品經過制造和組裝后變為大件或套件，需要按照一定的標準對出場總產品進行質量檢測，保證其合格出廠。而傳統的人工檢測無法對很多新型材料、組件以及復雜的加工設備進行快速、保質、高效的檢測[3]。這些設備可能會應用于計算機、現代制造、人工智能，因此要保證檢測的精度和效率，這些新型的材料及設備增加了質量檢測的難度。正因為新型的機械自動化質量檢測及相關設備的識別技術在產品質檢過程中的重要性，所以需要加大產品質量檢測的發展力度。 圖2是自動化檢測流程。

圖1 自動化裝配線

圖2 自動化檢測流程

1.4 運輸供應自動化

產品經過加工、裝配和質檢合格后，可以選擇投入市場使用，這時產品需要向外運輸。因此，機械制造流程的運輸供應系統承擔了產品的主要運輸功能。物運輸供應系統的主要作用是將機械制造流程制造的產品運輸到特定倉庫或者其他儲存場所。運輸完成后，產品經過輸送物料的機械裝置運到相應位置。

1.5 機械制造自動化的研究成果

付新宇[4]設計研究了鋼帶調直系統連續送料與自動剪切系統間斷工作控制系統，利用編程軟件對控制程序進行了設計，各類組態軟件對人機交互界面進行設計，實現了全自動生產設備。通過實驗驗證表明，鋼帶調直系統連續送料與自動剪切系統間斷工作控制系統可以使焊接設備系統進行步進焊接、剪切和連續自動生產，提高了生產效率。 柴春花等人[5]設計了整套自動化焊接設備用來解決洗衣機內膽圓筒的焊接問題。設備包括板料上料工位、卷繞工位、搬運工位、夾緊夾具、焊接工位及下料工位。板料上料工位采用批量上料方式。對單個板料進行真空吸附上料。通過卷繞工位將平板材料卷繞成圓筒狀，對內膽圓筒進行橫向及縱向2個維度的夾緊，最后對焊縫進行焊接，檢測接管時顯示已達到密封效果。圖3是自動化焊接設備。

圖3 自動化焊接設備

2 自動化技術在機械制造中的應用特點

2.1 提高加工制造過程的安全系數

機械制造自動化技術集合了自動化技術、計算機技術和機械制造等多學科知識，與傳統機械制造過程相比，機械加工制造的自動化可以顯著減少生產流水線的工人體力勞動的工作量，在增加工人生產水平的同時，自動化技術的普及應用也減少了流水線工人接觸機床加工時的一些危險操作的機會，這就使工作人員在產品生產加工過程中受工傷概率大大降低，安全隱患大幅度減少。

2.2 保證產品質量穩定

產品質量非常重要，企業在生產加工及質量檢測過程中都要保證生產加工規范，而機械制造自動化可以實現生產的規模化、標準化、系統性與高精度，所以在實際生產過程中，自動化設計人員可以根據實際生產要求，設計與調整自動化控制程序，按照程序設定，自動化生產設備生產的產品可以避免傳統機械制造業在生產產品制造中可能因人為操作導致的誤差， 提高產品的合格率和出場率，自動化系統和設備也可以實現產品流水線生產保證產品質量穩定的同時也可以增加生產效率，根據實際情況實時監控流水生產線并調整加工方案，對產品和系統的問題進行修繕，進一步保證生產過程中產品質量。

2.3 節約成本

機械制造企業也需要盈利，因此產品生產效率越高，相同時間內創造的勞動價值就越高；另一方面，產品的品質越高在企業競爭中的優勢也越大，既可以防止壟斷，又能促進全行業共同發展；同時，企業的機械制造自動化技術水平的提升也可以促進勞動形式的轉變，從傳統人工體力勞動為主導的模式向以高精度、標準化和高效率為特色的生產模式發展。將密集型體力勞動更多地轉變為高效率腦力勞動，有利于人工成本降低。

3 自動化技術在機械制造中的應用發展趨勢

3.1 智能化的發展前景

在機械設計與制造過程中，計算機網絡技術的使用可以對產品在加工、組裝、質檢與運輸的全過程進行控制，促進機械制造的精度的提高，最終實現生產效率的提高。在智能化發展階段，為了確保機械設計與制造各個環節的準確性和高生產水平，可以將眾多學科的前沿科學技術相結合，更高效、更順利地完成機械制造企業的生產任務，控制錯誤的產生并促進生產水平提高。借助前沿的智能技術如云分析處理、云儲存、物聯網和人工智能的發展，使許多電子產品的功能變得豐富多樣，電子信息產品具有更強大的功能，這可以令生產加工的整個操作過程變得多樣化和簡化，促進了機械設計和制造的應用和發展水平的提升。

3.2 集成網絡化的發展前景

在機械制造過程中，集成和自動化技術有機地結合在一起，對實際生產中的不合理因素進行重新分析，置換和組合，并將數據輸入處理系統中進行數字轉換后進行記錄和處理，這就需要用網絡技術作為連接橋梁。因此，在機械設計和制造的過程中，合理地使用計算機和大數據儲存等技術進行集成和存儲，分析和處理相關的信息資源。不僅如此，物聯網實現了控制技術和遠程監控相結合,調節和控制機械設計和制造的整個過程。基于網絡的新型存儲、分析、控制技術的應用可以改變整個生產過程的方式，在實際生產過程中對于不同需求進行調整改進，從而最終完成機械設計和制造自動化應用功能的整體改進，并且隨著電子與信息技術的蓬勃發展，自動化技術與機械設計制造界限逐漸模糊。

4 機械視覺技術在機械制造自動化中的具體應用

機械視覺技術是結合網絡信息技術和電子技術，用計算機信號對人類視覺功能進行模擬，從而收集事物信息。機械視覺借助影像識別，可以做到現場精密測量和智能監控，為不同的工業制造提供了準確數據，制定了有效的檢測方案，提供了數據校對。

4.1 機械工件檢測應用

由于檢驗員質量參差不齊，在長時間的工作時間內出現疲勞和視覺分辨率降低的問題，因此產品質量容易受到人工檢測的影響，導致企業市場經濟競爭力的失效和機械零件使用的隱患。有效利用機器視覺技術，一方面可以有效解決人工檢測質量不足的情況，通過相對完善和嚴格的控制參數，有效地利用智能計算機和自動識別系統對零件表面進行檢測，從而更詳細地列出數據清單，為檢測結果的準確性提供了保障，促進了企業經濟發展；另一方面，該技術的應用可以準確地反映計算機控制端的測試數據，確保制備過程能夠得到有效的參考，這也為配件質量水平的提高提供了一個研究平臺，同時也保證企業在市場環境中的有利地位。

4.2 機械工件測量應用

4.2.1 精確測量特殊零件數據

機械視覺技術通過與基準材料的間距比較，可以有效地對特定零件進行精細測量，其中檢測系統包括計算機、相機和光學系統。其工作原理是測量零件在平行光束中的投影，用顯微光學鏡驗證零件的輪廓，并將數據放大并引導進計算機中以獲得成像數據。為了獲得準確的位移參數，在鏡頭場內移動部件，使其暴露在鏡頭視野范圍中，以確保精確的測量數據。

4.2.2 進行工件測量預調

機器視覺技術可以實現工件測量預調。以前工件的預調整測量方法是利用光學投影定位，利用光柵數顯表進行測量和讀取。這種方法技術水平高，消耗的人力資源多，但是工作效率很難提高。應用傳統的測量方法和機器視覺技術使用新型預調測量儀，添加自動控制技術、計算機系統處理技術，在機器視覺技術的基礎上增加了光柵技術，改變了原來的預調測量方法，使操作流程簡化，大大提高了工作效率和準確性。

5 結語

綜上所述，機械制造行業作為我國經濟的基礎性行業，涉及生產生活的各個方面，對于我國的經濟、社會、環境的發展具有重要的作用。因此，有必要發展并完善機械制造自動化系統，根據生產和生活需要完善機械制造自動化技術，借用其他領域的前沿技術豐富機械自動化技術的應用范圍。