自動化技術在機械設備制造中的應用

聶鑫

（東岳機械股份有限公司 山東省臨沂市 276000）

從目前科技發展現狀來看，自動化生產已經成了這個時代的主要發展趨勢。要想獲得質量更高、品質更好的產品，應用自動化的機械設備是其最佳途徑，同時自動化機械設備能夠在保證質量的基礎上來取得良好的經濟收益，為人們的生活方面帶來了便捷的條件，將國家的綜合實力凸顯了出來。

1 自動化技術在機械制造過程中的應用

不管是在工業生產還是其他領域中，機械制造都具有十分重要的作用，而通過自動化技術可以有效提高機械制造生產的水平，進而提高制造效率，從根本上減少投入成本。伴隨著自動化技術應用的日益成熟，在未來必定會成為機械制造生產過程中的核心技術。比如，在現代化紡織生產過程中，由于機械制造生產過程對精密度的要求特別高，所以傳統的生產手段無法滿足，為了能夠跟緊時代的發展趨勢，機械制造自動化生產的應用必不可少。

在機械制造過程中應用自動化技術，首先需要設計出相應的應用軟件，根據實際生產需求，再結合系統功能，利用計算機技術、網絡技術來對機械設備進行自動化控制。控制軟件需要以模塊式的思路進行設計，在具體設計過程中，需要綜合考慮硬件系統和軟件系統之間的協調性，確保其能夠對各自的職能進行控制。比如：在控制電路系統設計時，數據模塊和選址模塊之間要進行配合，確保控制元件和機械設備能夠進行良好的銜接，提高其系統的運行效率。其次要制定出具有良好可行性的自動生產工序，在實際生產過程中，根據具體生產要求，來構建三維機械模型。在具體應用時，利用Pro/E 模型來構建機械制造基礎設備的CAD 模型，然后再利用自動化系統建立起NC 程序，將數字控制機床作為主要載體，對機械設別進行智能化控制。并且CAD 模型和NC 程序的相關數據必須要符合基本的生產標準，根據產品的更新情況，來利用UCS 工具對程序參數進行優化。機械制造自動化工藝生產流程如圖1所示。

圖1：機械制造自動化生產工藝流程

1.1 自動化技術在機械設計智能化制造中的應用

現如今，自動化技術正在逐漸滲透到機械設計當中，對這些技術進行整合和利用不僅能夠促進機械化的發展，同時還能夠有效提高機械設備的整體運行效率和質量。應用智能化技術主要是為了將相應的思維能力傳輸到機械設備中，使其具備特定的判斷能力，讓設備能夠執行多樣化的操作，做到機械設備生產自動化。為了能夠充分顯現精神活動的主要特征，需要將其與現實生活結合在一起，并通過合理的方法來調整技術工具使其變得更加具體合理化，能夠按照相應的指示來執行各種任務。所以，自動化技術在機械設備制造過程中的應用，還能夠有效減少機械工業和制造業方面人才資源短缺的情況。此外，自動化技術自身獨特的優勢可以提高設計和生產過程中的機制效率，也能夠使機械設備在生產過程中提高生產效率，在開發并制造智能能源應用程序過程中，自動化機械設備通常被認作為人工智能系統。在實踐應用方面，這一系統具有較為理性的科學應用，能夠利用一些先進的高科技設備和相關軟件對機械制造的過程進行控制。在此作用下，不僅可以將自動化技術應用的合理化充分發揮出來，同時還能夠保證最基本的自動化機械設備發展。

1.2 自動化技術在機械設計制造數控中的應用

在機械制造過程中應用自動化技術，如果缺少了數字的控制和影響，那么就無法順利應用到實踐當中。從實際應用情況來看，數控實際上使機械制造過程中的重要組成部分，從這一點來看，數字控制技術就與傳統的手動控制技術大有不同。在實踐應用過程中的數字控制技術主要能夠將計算機技術、數字技術以及兼容技術充分發揮出來。這不僅能夠將不同技術之間的優勢進行協調，同時還能夠從整體上提高機械設備的運行效率。數控技術在機械制造中的具體應用不僅可以帶來良好的結果，還能夠將數控技術作為未來機械制造的主要趨勢。從目前情況來看，芯片控制技術在當前的應用中最具有研究價值，尤其是機械自動化技術的具體應用，能夠將這部分價值充分發揮出來。但是需要重點注意的是，即使數字控制技術具備一定的自動化特征，但是仍然需要人工的方法進行控制，進行這一過程的目的就是為了一旦出現了誤差和缺陷的情況，就可以利用數控技術在第一時間進行解決。數控車削加工自動化編程流程如圖2所示。

圖2：機械制造數控車削自動化編程流程

1.3 自動化技術在機械設計制造虛擬化過程中的應用

在機械制造過程中，虛擬化技術是其關鍵的組成環節。自動化機械制造中的虛擬化技術，不僅可以加強自動化技術的應用效果，同時還能夠從根本上提高機械制造的效率。虛擬化的具體應用，通常是在機械制造設計完成之后，不直接進行相應的制造生產，而是利用虛擬化技術的應用優勢來對生產制造過程進行模擬，這樣不僅可以對現有制造過程中的問題進行分析，同時還能夠將整個過程都賦予全面性的特征，確保機械制造產品的質量能夠通過審核。利用這樣的方式，可以確保機械制造最終的生產結果有一個充足的保障，避免出現一些不合規矩的設計，同時還能夠做到最大限度的節約成本。由此可見，將自動化技術合理應用與機械制造生產過程中，可以將虛擬化技術的特點充分體現出來。在虛擬化技術下的生產過程可以避免一些在日常經營過程中產生的一些不必要的經濟損失。虛擬化技術在當前機械制造過程中的應用十普及，并且應用過后的整體效果也十分優良。

1.4 自動化技術在機械設計制造網絡化過程中的應用

伴隨著時代的進步和科技的發展，我國已經全面步入了網絡化、信息化的時代。各種不同類型的技術得到了開發和研究，網絡時代的到來和科學技術的合理應用，對社會各個行業領域都產生了不同程度的積極影響。在此發展背景下，合理應用自動化技術，可以將網絡化特點充分體現出來。大多數自動化技術在具體應用過程中，都需要與互聯網之間建立起聯系，也就是利用網絡化技術的手段來有效應用自動化技術，由于網絡本身就具有開放性和便捷性的特點，因此通過將自動化技術和網絡技術相結合，不僅能夠將機械制造的整個生產過程進行優化，同時還能使技術得到有效的優化和完善。

2 機械制造生產過程中的自動化技術

2.1 刀具自動化

在機械制造金屬切削過程中，通常會用到一些十分關鍵的切削工具，也就是所謂的刀具。刀具是整個機械制造系統的核心，它不僅可以應用于普通車床生產當中，還可以應用于數字車床切削當中，因此刀具在各種切削工作中都具有十分重要的作用，并且應用范圍也十分廣泛。然而刀具自動化的具體作用就是在機械加工生產過程中將選刀、對刀以及換刀工作實現自動完成。

2.2 柔性制造系統和集成制造系統

應用柔性制造系統的實質就是將計算機以及柔性工作站等相關技術應用到機械生產儲存和集成制造過程中。柔性制造系統通常包括柔性裝配系統和柔性加工系統。在柔性制造系統中有一種部件叫做柔性自動線，它的作用就是利用一些固定的運輸方法將一些加工裝置固定連接在一起，使其能夠在生產過程中大量的應用。而計算機集成制造系統可以看作為一種現代化組織哲理，該系統能夠將這一哲理充分體現出來，從簡單角度分析來看，CIMS 理論的建立基礎就是CIM 哲理。CIMS 理論說的就是利用信息化、自動化等技術，在計算機以及各種軟件系統中進行集成之后，制造出的一種智能化系統，這一系統能夠廣泛應用于各種品種當中，還能夠實現批量生產，這樣就能夠從整體上提高經濟效益。CIM 并不是普通的自動化技術，而是一種附帶戰略特點的方法，該技術不僅投入的成本較低，還能夠提高機械制造企業在市場當中的核心競爭力。

2.3 裝配過程自動化

從自動化裝配過程角度來看，其主要意義就是在技術規章制度的約束下，將其應用于搬運以及檢查等操作技術當中，將機械制造生產過程中一些分散的零部件進行組裝，使其變成一個完整的產品。自動化裝配技術不僅可以作為生產系統中的重要組成部分，同時還決定著機械生產的最終質量。機械裝配自動化技術的出現，為制造行業帶來了更多高質量的產品，將生產效率最大化地提高，是當今時代一種十分偉大的戰略目標。

3 實際案例應用

在機械生產制造過程中，機械臂能夠有效提高生產速度，減少機械制造生產安全風險。機械臂在人員設計過程中主要采用的是蛇形結構，應用的是全驅動的模式。機械臂主要是由套筒以及各種靈活的關節構成的。

在機械臂最初的設計階段，需要保證機械臂在應用過程中的靈活性，這一機械套筒總共可以分為八節，將這八個萬向節連組合在一起。兩個彼此鄰近的套筒利用關節進行連接，這樣能夠實現多角度自由靈活的轉動，以此來適應各種復雜的機械制造生產環境。機械臂的關節部位為中空狀態，電纜能夠輕松從其中穿過，進而能夠對機械臂尾端的零部件進行合理掌控，對機械臂的正常轉動不會造成嚴重影響。

同時，機械臂彈簧部件連接著預警裝置。彈簧能夠始終保持繩索力，如果突然產生了較大力量的外部荷載，那么彈簧就可以自動調整機械手臂，確保蛇形的機械臂能夠安全運行。在設計螺母過程中，設計人員應用了輪滑槽的方式，將導軌槽集中在一個單一零件上，這樣可以大大降低裝配工作的難度。從整體設計情況來看，機械臂的材質較輕，自身最大的重量就是基座的位置，這樣的設計結構可以讓機械臂在應用過程中更加牢固。

機械臂應用的就是模塊式的設計方法，利用驅動器使關節進行活動。關節位置總共設計了六軸加速度計MPU6050，可以有效的輸出模塊的姿態。而控制系統當中應用了內部集成控制系統。在此控制系統內主要應用覆蓋了很多控制板和主控板。并且系統中應用了CAN 總線通信，能夠界定不同節點的ID 地址，使其下位機能夠與主控板之間進行通信。主控板將指令以最快的速度傳輸到CAN總線。

另外，機械自動化的發展取代了傳統的機電產品。大多數自動化機械設備都具有自我控制和獨立處理功能，與傳統設備相比精確度和靈敏度都得到了明顯提高，通過自動化機械控制能夠使其按照預先設計的程序完成工作。在自動化技術的促使下，機械設備的穩定性得到了顯著提高，自動化的生產機床要比傳統生產機床的生產效率高出6 倍，柔性的制造系統的機械設備利用率也會提高到2‐5 倍，機床的整體數量減少了50%左右，實際操作員工也減少了45%，產品生產的整體周期縮短了50%，成產成本也降低了近30%左右。

4 結束語

綜上所述，對于社會發展而言，機械設備自動化技術也是在漫長社會實踐中不斷探尋的結果，隨著科學技術的快速發展，自動化水平也會越來越強。應用自動化技術可以有效降低勞動強度，提高機械制造企業的市場競爭力。為機械制造行業的持續發展提供充足的保障。