機(jī)械加工制造中自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用分析

楚恒

摘 要：首先，對(duì)在機(jī)械加工制造中應(yīng)用自動(dòng)化技術(shù)的主要工作進(jìn)行簡(jiǎn)要說(shuō)明，包括信息獲取、動(dòng)作響應(yīng)、設(shè)備管理、質(zhì)量跟蹤。其次，對(duì)自動(dòng)化技術(shù)在制造行業(yè)中的具體應(yīng)用進(jìn)行分析，包括集成化應(yīng)用、數(shù)字化應(yīng)用、虛擬化應(yīng)用以及智能化應(yīng)用，以期更加廣泛地應(yīng)用自動(dòng)化技術(shù)，充分體現(xiàn)自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)與作用，對(duì)提升制造行業(yè)集成化、數(shù)字化、智能化、虛擬化水平具有重要意義。

關(guān)鍵詞：機(jī)械加工;制造行業(yè);自動(dòng)化技術(shù)

機(jī)械加工制造主要承擔(dān)機(jī)械部件與零件的生產(chǎn)工作，傳統(tǒng)的機(jī)械制造模式與技術(shù)已經(jīng)不適用于現(xiàn)代加工制造的需要，不僅會(huì)浪費(fèi)大量人力、物力，而且會(huì)對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量造成一定影響。因此，筆者結(jié)合在“金工實(shí)習(xí)”這門(mén)課程教學(xué)中遇到的一些實(shí)際問(wèn)題，進(jìn)一步對(duì)在機(jī)械加工制造中應(yīng)用的自動(dòng)化技術(shù)進(jìn)行分析，尋找一種更高效的生產(chǎn)模式。

1 ? 在機(jī)械加工制造中應(yīng)用自動(dòng)化技術(shù)的主要工作

1.1? 信息獲取

在獲取機(jī)械加工制造信息階段，工業(yè)機(jī)器人會(huì)利用專(zhuān)業(yè)識(shí)別裝置，對(duì)加工過(guò)程各階段的信息進(jìn)行采集，借助現(xiàn)場(chǎng)配置的RFID裝置，對(duì)采集到的信息進(jìn)行高效、精準(zhǔn)的分析，在考量完信息之后，作出具體的處理規(guī)劃，使得信息在自動(dòng)化技術(shù)的作用下完整、自主地調(diào)整與優(yōu)化，完成信息協(xié)調(diào)工作。在板材切割自動(dòng)化控制下，中心信息系統(tǒng)會(huì)切割上料以及下料模塊、運(yùn)輸模塊等系統(tǒng)模塊中的信息并進(jìn)行全面采集，依據(jù)型鋼切割要求，合理調(diào)整自動(dòng)化生產(chǎn)中的數(shù)據(jù)信息，避免人工糾偏的麻煩。同時(shí)，焊接機(jī)器人會(huì)對(duì)機(jī)械自動(dòng)化加工設(shè)定的焊接點(diǎn)、運(yùn)行位置、運(yùn)行方法等進(jìn)行高效的信息協(xié)調(diào)工作，以此保證后續(xù)焊接的穩(wěn)定性與精準(zhǔn)性。

1.2? 動(dòng)作響應(yīng)

在機(jī)械自動(dòng)化實(shí)際加工制造過(guò)程中，動(dòng)作響應(yīng)機(jī)制必須依靠前置提交的各種控制信息，避免各種干擾信號(hào)對(duì)系統(tǒng)本身的運(yùn)行效率產(chǎn)生影響。與此同時(shí)，系統(tǒng)干擾信息裝置會(huì)在動(dòng)作響應(yīng)機(jī)制的運(yùn)行下，主動(dòng)或被動(dòng)地對(duì)信息處理過(guò)程進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整與優(yōu)化，然后依據(jù)各類(lèi)信號(hào)處理機(jī)械加工制造流程，使得實(shí)際生產(chǎn)結(jié)果與預(yù)期設(shè)計(jì)目標(biāo)相符。為保證工業(yè)機(jī)器人能夠接收到相應(yīng)的控制信號(hào)，程序系統(tǒng)中的大量傳感器、通信裝置能夠?qū)庸ぶ圃爝^(guò)程進(jìn)行全面控制，保證專(zhuān)業(yè)化工作結(jié)果的精準(zhǔn)度[1]。例如在型鋼切割中，激光發(fā)射器、機(jī)械行走裝置以及核心控制軟件相互協(xié)調(diào)，在保證動(dòng)作響應(yīng)精準(zhǔn)度的情況下，實(shí)現(xiàn)零部件的自動(dòng)生產(chǎn)。

1.3? 設(shè)備管理

工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)中的設(shè)備管理模塊，能夠在比較、分析機(jī)械加工設(shè)備分散情況的基礎(chǔ)上，對(duì)終端以及控制初始端裝配的裝置進(jìn)行調(diào)整，對(duì)機(jī)械加工制造運(yùn)行方案、工作規(guī)范等進(jìn)行實(shí)時(shí)優(yōu)化，保證工業(yè)機(jī)器人信息傳遞模式始終處于穩(wěn)定的工作狀態(tài)，促使動(dòng)作參數(shù)處理過(guò)程中生成的反饋信息具有較高的精度，為工業(yè)機(jī)器人信息協(xié)調(diào)、動(dòng)作響應(yīng)等工作提供全面、完整的信息，實(shí)現(xiàn)機(jī)械加工制造設(shè)備管理水平的進(jìn)一步提升。

1.4? 質(zhì)量跟蹤

生產(chǎn)質(zhì)量、生產(chǎn)效率是機(jī)械加工制造對(duì)自動(dòng)化技術(shù)的最高要求，在生產(chǎn)質(zhì)量跟蹤階段，企業(yè)必須采用專(zhuān)業(yè)的質(zhì)檢設(shè)備對(duì)機(jī)械加工零部件進(jìn)行檢查，通過(guò)抽樣檢查，對(duì)各種極限狀態(tài)下的自動(dòng)化系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)以及設(shè)備管理情況進(jìn)行綜合分析，保證生產(chǎn)任務(wù)的順利完成。例如不同企業(yè)對(duì)型鋼生產(chǎn)工藝參數(shù)的控制要求存在一定差異，數(shù)控等離子型鋼在三維技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、等離子切割等技術(shù)的作用下，可實(shí)現(xiàn)劃線、切割、清理的一體化，通過(guò)有效的質(zhì)量追蹤，可控制精度達(dá)到0.5°。

2?自動(dòng)化技術(shù)在機(jī)械加工制造中的應(yīng)用

2.1? 集成化應(yīng)用

集成化可為機(jī)械加工制造提供統(tǒng)一的技術(shù)指導(dǎo)，始終圍繞以人為本的原則開(kāi)展經(jīng)營(yíng)管理以及生產(chǎn)制造活動(dòng)，通過(guò)機(jī)械加工制造中各流程、各機(jī)構(gòu)的簡(jiǎn)化，能夠大幅度提高企業(yè)生產(chǎn)與運(yùn)營(yíng)效率。

一方面，在集成化實(shí)踐操作過(guò)程中，自動(dòng)化技術(shù)會(huì)圍繞信息系統(tǒng)這一核心，對(duì)機(jī)械加工制造全過(guò)程實(shí)施動(dòng)態(tài)控制，以此保證各部門(mén)進(jìn)行有效的信息交互。集成的信息系統(tǒng)中存儲(chǔ)著各部門(mén)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)需要使用的信息與數(shù)據(jù)，包括設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、營(yíng)銷(xiāo)等多種數(shù)據(jù)。基于數(shù)據(jù)信息間的不同，通過(guò)管理控制網(wǎng)絡(luò)，對(duì)相關(guān)技術(shù)服務(wù)人員、生產(chǎn)管理人員進(jìn)行合理的調(diào)度，以此高效開(kāi)展工作。例如研發(fā)人員可使用基于集成信息系統(tǒng)的各項(xiàng)功能，與設(shè)計(jì)部門(mén)在線上處理有關(guān)產(chǎn)品在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、工藝優(yōu)化等工作中存在的問(wèn)題，為生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)提供實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)控制信息。

另一方面，實(shí)現(xiàn)全過(guò)程的自動(dòng)化管理調(diào)度。在機(jī)械加工制造過(guò)程中，計(jì)劃的設(shè)計(jì)、調(diào)控、優(yōu)化是自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用的關(guān)鍵點(diǎn)，需要基于信息系統(tǒng)合理調(diào)度生產(chǎn)管理以及相關(guān)工作，實(shí)現(xiàn)全過(guò)程調(diào)度計(jì)劃的優(yōu)化與調(diào)整，促使自動(dòng)化技術(shù)能夠深入生產(chǎn)方案中，確保生產(chǎn)管理宏觀調(diào)控工作水平、質(zhì)量的提升[2]。

2.2? 數(shù)字化應(yīng)用

自動(dòng)化技術(shù)在機(jī)械加工制造中的數(shù)字化應(yīng)用，主要就是設(shè)定有效操作、控制機(jī)械生產(chǎn)設(shè)備的數(shù)字化以及其他相關(guān)信息，以此實(shí)現(xiàn)人工操作的完全脫離，最大限度地減少機(jī)械加工制造零部件的生產(chǎn)誤差，確保機(jī)械設(shè)備在合理范圍內(nèi)運(yùn)行。在此過(guò)程中，數(shù)字化控制技術(shù)對(duì)機(jī)械加工制造的控制具有循環(huán)特點(diǎn)。與此同時(shí)，利用計(jì)算機(jī)對(duì)機(jī)械制造的一系列活動(dòng)進(jìn)行操作，向前端發(fā)送相關(guān)程序指令，能夠有效降低不良因素對(duì)生產(chǎn)效率的影響。

在實(shí)踐操作過(guò)程中，數(shù)字化機(jī)械加工的操作要點(diǎn)為：第一，對(duì)機(jī)械加工制造整個(gè)流程進(jìn)行分析，按照每一個(gè)階段對(duì)標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)的需求根據(jù)相關(guān)指令進(jìn)行控制，以此保證復(fù)雜機(jī)械零部件處理的合理性，保證機(jī)械加工制造生產(chǎn)控制的精準(zhǔn)性。第二，在數(shù)控程序完成一個(gè)周期的生產(chǎn)工作之后，機(jī)械加工生產(chǎn)制造會(huì)按照數(shù)控操作流程回到周期原點(diǎn)，進(jìn)而重復(fù)下一周期的生產(chǎn)工作，可有效避免許多額外工作的產(chǎn)生。第三，自動(dòng)化的機(jī)械生產(chǎn)加工設(shè)備會(huì)按照既定的前期設(shè)計(jì)模型開(kāi)展相關(guān)的元件生產(chǎn)工作，以此實(shí)現(xiàn)每一個(gè)生產(chǎn)步驟的有效銜接，對(duì)減輕工人勞動(dòng)壓力、提升工作效率具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

2.3? 虛擬化應(yīng)用

自動(dòng)化技術(shù)在機(jī)械加工制造智能化操作中的應(yīng)用，主要基于大數(shù)據(jù)模型，對(duì)于前期設(shè)計(jì)、中期制造、后期檢驗(yàn)三大部分的虛擬數(shù)據(jù)模型，實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)械加工制造的虛擬化管理（見(jiàn)圖1）。

對(duì)機(jī)械加工制造領(lǐng)域自動(dòng)化技術(shù)進(jìn)行虛擬化管理的關(guān)鍵點(diǎn)為：第一，利用大數(shù)據(jù)信息模型來(lái)模擬機(jī)械小零件、小部件等，并在虛擬化環(huán)境中對(duì)局部機(jī)械設(shè)計(jì)制造工作進(jìn)行評(píng)估，保證應(yīng)用自動(dòng)化技術(shù)的可行性。第二，在機(jī)械設(shè)計(jì)、制造、實(shí)踐操作中應(yīng)用自動(dòng)化技術(shù)，全面分析與評(píng)估設(shè)計(jì)制造結(jié)構(gòu)，為實(shí)現(xiàn)信息集成管理奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。第三，對(duì)經(jīng)過(guò)改造、調(diào)整的機(jī)械制造結(jié)構(gòu)進(jìn)行一系列模擬與分析，以此提升零部件設(shè)計(jì)制造的直觀性。

現(xiàn)階段，從我國(guó)自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用的實(shí)際情況來(lái)看，根據(jù)工作人員與虛擬環(huán)境的實(shí)時(shí)交互，并在傳感器的協(xié)助下，可創(chuàng)造出一個(gè)全仿真的生產(chǎn)環(huán)境，促進(jìn)企業(yè)實(shí)現(xiàn)降本增效的目標(biāo)[3]。隨著科學(xué)技術(shù)水準(zhǔn)的提升，微型化成為機(jī)械自動(dòng)化發(fā)展的新要求，要求機(jī)械加工制造必須與我國(guó)能源保護(hù)理念相吻合，通過(guò)相關(guān)技術(shù)的創(chuàng)新，促進(jìn)機(jī)械加工制造的虛擬化、微型化發(fā)展。

2.4? 智能化應(yīng)用

在自動(dòng)化技術(shù)快速發(fā)展的背景下，機(jī)械加工制造行業(yè)的智能化水平在不斷提升，生產(chǎn)效率以及質(zhì)量得到了大幅度的進(jìn)步。智能機(jī)械制造包括計(jì)算機(jī)、自動(dòng)化、人工智能等多種提高，技術(shù)的交叉應(yīng)用促使智能化機(jī)械加工制造系統(tǒng)不斷優(yōu)化，例如工業(yè)機(jī)器人就是智能化實(shí)踐操作中自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用廣泛的成果之一。為達(dá)到“減員、提質(zhì)、增效”的目標(biāo)，自動(dòng)化技術(shù)能夠去除控制對(duì)象不必要的程序，避免各種意外因素對(duì)機(jī)械加工制造的影響。

在沖壓自動(dòng)化生產(chǎn)線中，工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用要點(diǎn)如下：第一，拆垛系統(tǒng)，自動(dòng)拆垛單元會(huì)在可循環(huán)雙剁料臺(tái)上進(jìn)行自動(dòng)生產(chǎn)工作，結(jié)合自動(dòng)除油設(shè)備，按照設(shè)定的涂油工序，對(duì)板料進(jìn)行拉延等工作，保證小車(chē)在上料區(qū)指定位置停放。第二，由核心控制系統(tǒng)指導(dǎo)沖壓自動(dòng)化生產(chǎn)線上工業(yè)機(jī)器人的操作，促使機(jī)械加工日常工作具有較強(qiáng)的先進(jìn)性與穩(wěn)定性。同時(shí)，企業(yè)會(huì)利用分散監(jiān)控方式操作工業(yè)機(jī)器人，由PLC輸送指令、接收反饋信號(hào)，實(shí)現(xiàn)上位機(jī)與核心控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換。第三，工業(yè)機(jī)器人根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)環(huán)境中的各項(xiàng)數(shù)據(jù)信息，建立真實(shí)性較高的虛擬環(huán)境，以此避免各種問(wèn)題對(duì)制造安全性的影響，加快機(jī)械設(shè)備的制造進(jìn)度。

3 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)信息獲取、動(dòng)作響應(yīng)、設(shè)備管理以及質(zhì)量跟蹤中先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用，相關(guān)人員應(yīng)切實(shí)加強(qiáng)自動(dòng)化技術(shù)的研究與分析，實(shí)現(xiàn)機(jī)械加工的整體創(chuàng)新，促進(jìn)相關(guān)產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

[參考文獻(xiàn)]

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