新形勢下自動化技術在機械設計制造中的應用研究

陳至歡 劉云韓

摘要：本文以新形勢下自動化技術在機械設計制造中的應用為討論方向，針對自動化技術與機械自動化概念進行簡要概述的基礎上，分析了我國現階段自動化技術在機械設計制造中的應用現狀，結合新形勢下自動化技術在機械設計制造中的應用價值，提出自動化技術在機械設計制造中的具體應用，對促進我國機械設計制造自動化發展具有現實意義。

Abstract： This article takes the application of automation technology in mechanical design and manufacturing under the new situation as the discussion direction， and analyzes the current application status of automation technology in mechanical design and manufacturing in my country on the basis of a brief overview of automation technology and mechanical automation concepts. Combined with the application value of automation technology in mechanical design and manufacturing under the new situation， the specific application of automation technology in mechanical design and manufacturing is proposed， which is of practical significance to promote the development of my country's mechanical design and manufacturing automation.

關鍵詞：自動化技術;機械設計制造;應用研究

Key words： automation technology;mechanical design and manufacturing;application research

中圖分類號：TP29? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-957X（2021）19-0155-02

0? 引言

現代化、工業化社會發展趨勢下自動化技術為我國機械制造領域發展提供有力支撐，滿足機械設計制造生產流程化的基礎上，對其設計流程、生產流程效率與質量提升提供有力幫助。從現階段我國自動化技術在機械設計制造領域中應用分析來看，較比西方發達國家而言，我國在設計層面及自動化水平方面仍存在諸多不足，但隨著現代化技術的革新與發展，機械制造業基于自動化技術實現智能化、集成化、數控化發展是順應社會發展的必然趨勢。

1? 自動化技術與機械自動化的概念分析

1.1 自動化技術的概念

自動化技術是現代化、信息化社會發展下衍生的時代性產物，自動化技術泛指擺脫人力設計、生產、制造等一系列繁瑣流程，基于自動化機器、系統、軟件等工具完成生產任務。信息時代的到來，計算機和互聯網的飛速發展，特別是計算機的出現，使得自動化真正融入到機器中，以計算機等高科技產品為主。它的開發成功，不僅為人們提供替代手工勞動的工具，而且為智能作業提供有力的幫助，使機器能夠自動完成工作。

1.2 機械自動化的概念

嚴格意義上來說，機械自動化只是自動化技術中的一個分支，主要是指機器通過自動化技術來達到自動化生產的效果，從而真正實現高效率、高質量地連續作業，從而提高自動化程度，最大限度地節省人力、物力、財力。要實現機械自動化，必須將電氣化與自動化技術相結合。20世紀初，機械自動化受到廣泛的關注。隨著市場需求的變化，機械自動化技術也在發生著巨大的變化，自動化生產系統也隨之發生變化。在生產不同的產品時，只要對自動化系統進行適當的調整，就能滿足生產要求，節約成本。因此，在現階段，機械自動化不僅能滿足社會發展的需要，還能增強系統的實用性和經濟性。

1.3 機械制造自動化發展現狀和作用

70年代將計算機技術引入機械制造系統，建立一套可替代的機械制造系統。在此基礎上，我們取得巨大的進步。微機集成制造系統的開發和應用進一步促進機械制造業的發展，具體如下：

①機械自動化涉及到工業技術、機械技術、軟件技術等，各國都積極開發應用技術來指導機械生產實現自動化。在機械制造業中應用自動化技術，具有自動化程度高、核心技術多、綜合實力強等特點。從世界范圍來看，機械自動化技術首先應用于社會生產的各個領域，面向世界，有很大的發展潛力，提高各國的經濟綜合實力。

②運用機械自動化技術，降低企業發生安全事故的概率，提高企業生產的經濟效益和勞動效率。從總體上來看，機械制造企業數量眾多，呈增長趨勢，特別是改革開放以來，通過自主研發新技術、新設備，自動化程度不斷提高，改變傳統手工勞動占很大比例的現狀，但由于缺乏先進的智能化設備，企業發展水平較低，自動化程度與發達國家差距逐漸縮小。例如，大型企業采用準時線（JIT）、敏捷制造（AM）、精益生產等先進管理思想和技術，采用計算機輔助設計技術，縮短工期，提高施工質量。制造行業多數實現柔性自動化，主要利用數控機床中心、加工中心、柔性制造系統和計算機集成制造系統來提高企業的自動化水平。

2? 在機械設計制造領域內的實踐應用

2.1 自動化技術在機械設計制造中應用的基本原則

①技術革新與產品的研發。從設備安裝、技術創新、產品研發等方面，為OI制造和自動化設計提供機械安裝、技術創新、產品研發等方面的共同進步，使相關產業不能只注重產品研發所帶來的經濟效益;注重技術創新與產品設計制造的共同進步。設計者可以研究開發信息化、智能化、自動化的新產品，并將信息技術與信息處理設備相結合，以提高處理效率和準確性。

②滿足時代發展的需求。目前，機械產品智能化、自動化已經成為機械設計制造相關行業的發展趨勢。因此，在當前工業領域的要求下，自動化設計和制造過程必須滿足當前工業領域的需要，提高相關行業的市場競爭力，提高相關行業的市場競爭力，并注重智能化的創新，明確自動化、智能化是產業長遠發展的必然趨勢。

2.2 自動化技術在機械設計制造中應用

①集成化。自動化集成技術是指利用自動化技術將機械生產過程中的許多生產環節整合起來，從而形成一個相對獨立的控制系統。集成制造系統又稱計算機集成制造系統。在集成技術出現之前，大量的計算機輔助技術應用于機械設計和制造過程，包括設計制造、工藝策劃、質量檢驗等。這幾種工藝的完成雖需付出一定的努力，但在工時、人力成本、工作效率等方面并不明顯。利用計算機集成技術，能夠有效地整合各種獨立的技術，從而建立一個數據分析和信息共享平臺，保證工作的高效進行。

②智能化。智能化是機械制造行業歷史發展的必然趨勢，為實現自動化技術的智能應用，相關人員可以在具體生產過程中安裝不同的傳感器。此時，通過感應器采集到的信息可以實時反饋生產狀態，員工可根據反饋的數據對生產過程進行監控、管理和優化。智能化生產方式能有效地幫助機械生產工作避免安全隱患，智能化生產也能為生產工作提供進一步的質量保證。

③網絡化。要實現機械設計制造的自動化管理和控制，就必須把生產過程和信息網絡技術有機地結合起來，充分發揮自動化技術應有的作用。近年來，隨著計算機技術的不斷發展，機械設計制造行業也需要與時代同步發展，以適應更加專業化的網絡系統。改進生產過程中數據和信息的傳遞與交換，促進相關機械生產設備的自動化運行，推動機械設計制造領域自動化技術的良性發展。

④數控化。相對于傳統的手工控制生產方式，數控技術的應用可以使機械設備在生產過程中更加高效地運行，有效地提高加工精度和質量。由于數控操作控制的復雜性，操作人員本身的技術水平也比較高。機械設計企業要積極引進人才，加強對現有技術人員的能力培養和管理，以避免由于人為不當而造成不必要的損失。

⑤虛擬化。虛擬化技術在機械制造業中得到廣泛的應用。隨著近年來技術的進步，其配套技術也應運而生，并在許多領域取得顯著的成果。目前，在我國已成功應用于人工智能、信息存儲、過程制造等虛擬化技術。機械自動化與虛擬化技術的結合，不僅可以實現機械制造過程的方法仿真，而且可以提高其在實際生產中的應用價值。在實踐的初期，相關技術人員可以在第一時間對問題進行修復，以數據的形式提出問題的原因，并加以改進，以減少設備在實際運行過程中的維護時間，從而最大限度地保障操作人員的安全，避免危險事故的發生。虛擬技術與機械自動化的有效結合，可以節省研究過程中的時間和精力，降低生產前后的投入成本，從而提高生產率，保證企業收入的長期穩定增長。

⑥柔性化。靈活性自動化生產技術按照金字塔控制模型，將計算機作為整個信息控制中心，實現相應的產品生產過程監控。并負責集團生產的同時，實現計算機對生產的控制，向上位機匯報，實現信息傳遞。與信息技術設備相連，監測各生產端口信息，發送報告給上級，根據上位機指令進行調整。柔性自動化生產技術可有效地實現毛胚、加工工具、加工廢料的轉移和存儲。全部采用電腦技術操作。利用柔性自動化技術對機床進行數據處理，提高設備的生產效率。

3? 新形勢下自動化技術在機械設計制造中的應用實例——以汽車制造設計為例

基于SAPERP制造執行系統，實現MES聯網的智能設備，對制造過程進行實時監控和管理，通過計算機仿真技術對監控數據進行分析判斷，并使用大量的焊接機器人、自動噴漆線等設備實現工廠智能化、柔性化、人性化生產。汽車的生產工藝主要包括焊接、沖壓、涂裝等工序。每道工序都有一定的風險因素。汽車制造行業中，沖壓車間風險系數最高。因此，汽車制造工藝必須采用安全自動化技術。文章以沖壓車間為例，由于沖壓工藝是一項十分復雜的工作，在保證工人人身安全的前提下，必須采取相應的措施，確保整個車間的安全生產。安全門技術是目前主要應用于沖壓車間的安全門和應急停車技術。安覆蓋印花機進行危險作業時，可禁止員工進入危險區域，有效避免人員傷亡。緊急停機裝置可以提高傳統控制設備的安全性，防止人員傷亡。

該系統還實現了生產單位之間的主動協調，生產全過程數字化、可跟蹤，極大地提高了生產管理的科學性和靈活性，為大規模的個性化生產奠定了基礎。采用自動機械裝配技術，使生產過程按照既定的技術路線和要求，同時通過調試、驗收、改進生產設備等步驟，最終形成一條能夠實現自動化生產的生產線。

4? 結論

伴隨著現代科學技術的不斷發展和完善，我國機械工業對自動化的要求也越來越高。為此，應針對傳統機械存在的某些不足，新機械產業應在設計方法和設計理念上進行革命性變革，有針對性地應用某些軟件技術，以保證自動化技術的進一步發展，從而更好地推動我國機械設計制造企業的穩定發展。

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