機械控制系統(tǒng)的設計方法研究

張海娟

（河北 石家莊 050000）

目前，機械設備為了成為各行業(yè)發(fā)展的重要驅(qū)動力。因此各個行業(yè)也提出更好的機械和設備的需求，這就需要機械設備生產(chǎn)過程中，需要改進自己的缺點，而對于機械制造自動化技術(shù)提供了新的技術(shù)支持，為了保證機械制造業(yè)自動化技術(shù)的發(fā)展，本文將通過制造滿足社會發(fā)展需求的機械生產(chǎn)設備來對其進行深入研究。

一、自動化技術(shù)在機械設計制造中的應用意義

首先，自動化技術(shù)在機械設計中的應用可以提高工作質(zhì)量。在機械設計工作的過程中，通過合理的應用自動化技術(shù)，可以提高設計的效率和精度，使機械生產(chǎn)中的工作質(zhì)量得到有效的提高。具體來說，在機械設計過程中，通過合理應用自動化技術(shù)，將相關(guān)的測量指標和評價指標進行定量化處理，使其轉(zhuǎn)化為量化指標，從而有效降低誤差。此外，在傳統(tǒng)的機械設計由于手工操作的選擇，容易出安全事故，并通過使用自動化技術(shù)的研究，可以更好地解決這個問題，為有效控制相關(guān)參數(shù)，保證設計精度。其次，自動化技術(shù)在機械設計中的應用可以節(jié)約資源成本。對傳統(tǒng)的機械設計,它屬于廣泛的風格設計，有效地提高資源的利用率，降低成本。

二、機械自動化技術(shù)的發(fā)展前景分析

機械自動化技術(shù)的發(fā)展已有幾十年的歷史，但與世界水平相比，差距不小。在世界范圍內(nèi)，人類機械自動化技術(shù)的發(fā)展才剛剛開始。機械自動化技術(shù)的發(fā)展應以世界上大多數(shù)企業(yè)生產(chǎn)發(fā)展的需要、國民經(jīng)濟的發(fā)展和人民生活水平的發(fā)展為指導。只有這樣，機械自動化技術(shù)的發(fā)展才能走上健康的軌道，為整個社會和國家?guī)斫?jīng)濟效益。只有與實踐相結(jié)合，機械自動化技術(shù)才能產(chǎn)生最大的效益。隨著我國機械自動化技術(shù)的發(fā)展，在機械自動化領域的廣泛應用，勢必會促進人員的就業(yè)。機械制造自動化的就業(yè)前景包括設計制造、科技開發(fā)、應用研究、運營管理與銷售、印刷機械、數(shù)控機床、發(fā)電設備、工程機械等。由于該行業(yè)在中國的發(fā)展歷史較短，缺乏專業(yè)的人才隊伍，這些都是就業(yè)的目標。

該產(chǎn)業(yè)的發(fā)展對我國經(jīng)濟的發(fā)展和民族的振興具有重要的作用。機械自動化技術(shù)的發(fā)展還處于初級階段。因此，我們應該加快尋找一條更快、更經(jīng)濟的發(fā)展道路。在這個過程中，我們應該結(jié)合實際情況，認識到機械自動化技術(shù)的發(fā)展不是兩天的事情，而是一個長期的任務。從簡單到復雜，從低級到高級，從不完美到完美，都需要時間和機會。實現(xiàn)全面的機械自動化是我國機械制造業(yè)的目標。我們應該瞄準這一目標，求真務實，不斷學習研究，學習借鑒世界各國的技術(shù)，努力提高我國機械自動化技術(shù)的核心競爭力。我們將努力發(fā)展經(jīng)濟，提高人民生活水平。

三、機械自動化技術(shù)發(fā)展和應用的現(xiàn)狀

理論知識是機械自動化技術(shù)發(fā)展的基礎和基礎。機械自動化技術(shù)的理論基礎是系統(tǒng)裝置理論，包括計算機工業(yè)、現(xiàn)代制造業(yè)、手工業(yè)、農(nóng)業(yè)等領域的生產(chǎn)理論和系統(tǒng)裝置。機械自動化可以根據(jù)實踐中的理論知識進行裝配和研究，形成一個自動控制和生產(chǎn)系統(tǒng)。機械自動化技術(shù)內(nèi)部設備的應用主要體現(xiàn)在以下幾個方面。

（一）信息自動化

信息自動化系統(tǒng)包括計算機輔助系統(tǒng)設計裝置、輔助工藝系統(tǒng)設計、輔助加工和產(chǎn)品信息數(shù)據(jù)庫等。計算機輔助設計裝置是指利用計算機圖形和圖像對機械零件和設備進行設計和加工。輔助工藝系統(tǒng)設計是利用計算機輔助設計、制造、加工等功能對工藝產(chǎn)品進行優(yōu)化調(diào)整，提高產(chǎn)品質(zhì)量。輔助加工是利用計算機智能系統(tǒng)對機械產(chǎn)品進行加工制造。信息數(shù)據(jù)庫是機器設備在工作中傳遞的系統(tǒng)信息，經(jīng)過整理和處理，形成一個供人們調(diào)查和了解的系統(tǒng)信息管理空間。

（二）應用于柔性自動化里

如今，在經(jīng)濟全球化的影響下，市場的快速變化要求國內(nèi)和外國企業(yè)和個人有很強的適應能力和快速和靈敏的反應能力，并根據(jù)具體情況調(diào)整和改變策略的市場方向的企業(yè)和產(chǎn)品的生產(chǎn)和銷售。機械自動化生產(chǎn)技術(shù)正在逐步向高度柔性生產(chǎn)轉(zhuǎn)變。多品種中批量生產(chǎn)模式對保證交貨期、產(chǎn)品質(zhì)量和提高生產(chǎn)效率具有重要意義。隨著科學技術(shù)的進步和實踐活動的深入，我們在20 世紀和21 世紀引以為傲的技術(shù)得到了重新認識，人類的作用開始受到越來越多的重視。機械自動化在機械自動化技術(shù)中的作用越來越明顯，機械自動化正逐漸向多元化、小型化方向發(fā)展。

（三）集成化應用

機械制造集成化指的是集成技術(shù)的功能與經(jīng)營。制造集成化在信息技術(shù)的作用下，能有效發(fā)揮并優(yōu)化企業(yè)在參與制造過程的整體性作用。因為企業(yè)在實際經(jīng)營管理工作中，所面臨的有關(guān)動態(tài)的集成舉措，能夠?qū)⑵髽I(yè)動態(tài)集成成一個整體，從而有效保持了自動化技術(shù)應用的合理性，進而將企業(yè)的數(shù)控加工技術(shù)、信息管理系統(tǒng)等計算機輔助設計技術(shù)引入機械制造系統(tǒng)中，如今，很多工程應用措施已大面積覆蓋了制造行業(yè)，其有效的生產(chǎn)模式將在未來的制造行業(yè)中獨樹一幟，成為行業(yè)發(fā)展的主流趨勢。

（四）生產(chǎn)的自動化

生產(chǎn)的自動化主要是指在材料、設備等各個環(huán)節(jié)上的自動化，對傳統(tǒng)的人工生產(chǎn)方式進行優(yōu)化，通過自動化的機械設施來進行生產(chǎn)，這不僅提高了工作效率與質(zhì)量，也降低了人員的勞動強度同時，機械自動化也在一定程度上加強了工作的精準度，避免出現(xiàn)錯誤，這是目前制造業(yè)的主要方式，值得大范圍的推廣。

（五）設備的自動化

設備的自動化主要是指設備零件以及相關(guān)程序的自動化，通過對零件進行運輸、調(diào)試等等方而的設定，來實現(xiàn)自動化，以此來對生產(chǎn)工作進行完善。同時，在對較為大型的設備進行維護的過程當中，可以通過自動化的機械設備來進行，不僅可以對人力、物力以及財力資源進行節(jié)省，也可以加強維護的精準度，并在一定程度上保障工作人員的安全。

（六）虛擬化的應用

虛擬化的技術(shù)包括當人工智能、計算機的圖形學、信息與多媒體技術(shù)等方面，以計算機的系統(tǒng)建模及仿真技術(shù)為根本。虛擬制造通過運用計算機仿真與信息技術(shù)，以全面仿真實際活動中的制造過程、信息以及人事物等，便于發(fā)現(xiàn)問題以及選取相應的預防對策，進而實現(xiàn)產(chǎn)品的一次成功制造，縮短生產(chǎn)周期，降低生產(chǎn)成本，提高市場競爭力的目標。

（七）敏捷化

敏捷制造是以競爭力和信譽度為基礎，選擇合作者組成虛擬公司，分工合作，為同一目標共同努力來增強整體競爭能力，對用戶需求做出快速反應，以滿足用戶的需要。為了達到快速應變能力，虛擬企業(yè)的建立是關(guān)鍵技術(shù)，其核心是虛擬制造技術(shù)，即敏捷制造是以虛擬制造技術(shù)為基礎的。敏捷制造是現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)從信息集成發(fā)展到企業(yè)集成的必由之路，它的發(fā)展水平代表了現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)的發(fā)展水平，是現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)的發(fā)展方向。

四、自動化設備的具體機械設計方法

（一）設計人員需要站在全局角度開展機械設計工作

在自動化設備機械設計工作開展過程中，設計人員需要對自動化設備機械設計方法的總體理論體系加以深入了解與分析，并注重于在準備設計階段中規(guī)避各類常見設計問題。例如，設計人員在自動化設備機械設計準備階段中，對相關(guān)的技術(shù)理論知識、設計論文與書籍進行翻閱。在細節(jié)上不應照搬各項自動化設備的機械設計方法，但在整體層面上，需要對相關(guān)自動化設備的機械設計方法、設計要點以及設計風格加以適當參考。此外，在自動化設備機械設計工作開展過程中，設計人員也需要持續(xù)將所設計自動化設備的具體設計方案與相關(guān)成品自動化設備的性能參數(shù)、功能模塊以及實際應用情況加以對照分析，并以此為途徑做到對自動化設備機械設計方案的不斷優(yōu)化完善。

（二）設計人員需要遵循TRIZ 理論

在自動化設備的機械設計工作開展過程中，設計人員雖然要根據(jù)自動化設備的實際性能需求、主要設計方向開展機械設計工作，但是也需要遵循TRIZ 理論，實現(xiàn)對自動化設備機械設計方案合理性與科學性的提升。例如TRIZ 理論中的核心思想為以下三方面：第一，無論一個產(chǎn)品的設計方案是簡單還是復雜，其技術(shù)發(fā)展模式都需要遵循客觀發(fā)展規(guī)律；第二，在產(chǎn)品設計工作中各項出現(xiàn)的問題與面臨的設計難點，都是推動產(chǎn)品設計方案合理性的動力；第三，在技術(shù)理論體系發(fā)展過程中，主要的發(fā)展核心為，降低所使用的資源，并實現(xiàn)更多的功能。因此在自動化設備機械設計工作開展過程中，設計人員需要遵循TRIZ 理論，深入了解自動化設備機械設計的內(nèi)在發(fā)展規(guī)律與技術(shù)原理，加速發(fā)現(xiàn)問題本質(zhì)或是矛盾、準確確定問題探索方向，打破思維定式，從而在整體層面上提高自動化設備機械設計工作的工作水平與效率。總而言之，自動化設備機械設計方法的應用重點在于，設計人員需要提高創(chuàng)新思維能力，在自動化設備的機械設計方向?qū)用嫔闲枰按竽懠僭O”，而在具體設計工作開展過程中也要結(jié)合實際，做到“小心求證”。

（三）設計人員需要靈活運用信息化電子技術(shù)

隨著信息化電子技術(shù)的不斷發(fā)展，在自動化設備的機械設計中，設計人員對以計算機設計繪圖軟件技術(shù)為代表的信息化電子技術(shù)的靈活應用，不但可以極大提高自動化設備機械設計工作的效率，還實現(xiàn)了對自動化設備機械設計方案合理性的提升。例如在設計工作中，設計人員借助于CAD、Solidworks、UG 等繪圖軟件技術(shù)對設計方案構(gòu)建三維立體信息模型，并在三維立體模型基礎上開展后續(xù)的修改完善設計作業(yè)。其次借助于計算機3D 繪圖軟件技術(shù)，設計人員也可以對所設計自動化設備機械設計方案進行仿真模擬制造與設備運行作業(yè)，及時發(fā)現(xiàn)設計方案中所存在的問題與不足。

近年來我國自動化設備設計與制造行業(yè)得到了長足發(fā)展，所設計、制造自動化設備的性能質(zhì)量正處于高速發(fā)展階段。但與此同時，在舊有的自動化設備機械設計方案下，自動化設備的運行能耗、制造成本、適用范圍都無法出現(xiàn)大幅提升，其根源主要在于舊有的自動化設備機械設計使用方法與技術(shù)已經(jīng)不符合當下我國手機行業(yè)自動化設備的整體發(fā)展與性能要求。例如在手機自動化生產(chǎn)的SMT 表面組裝生產(chǎn)階段中，需要將焊料溫度提高并控制在一定范圍內(nèi)，從而形成合格的焊點。而在舊有自動化設備的運行過程中，卻存在著焊料需要臨時加熱升溫，隨著升溫時間的不斷延長，焊料中也會產(chǎn)生適量的浮渣。而在手機整機自動化生產(chǎn)過程焊接環(huán)節(jié)中，需要將所產(chǎn)生的浮渣進行去除，從而保障焊點質(zhì)量，因此在舊有自動化設備運行過程中，由于需要去除所產(chǎn)生浮渣，因此自動化設備運行與手機整機生產(chǎn)的成本與物料損耗程度較高。而近年來在手機整體生產(chǎn)自動化設備中，通過增設了焊接預熱器，實現(xiàn)了提前對焊料進行溫度控制與預熱，降低了浮渣的產(chǎn)生總量，極大緩解了筆者上述問題。

因此在自動化設備機械設計階段中，設計人員需要遵循持續(xù)發(fā)展性設計原則，提高對各項新型自動化設備機械設計技術(shù)、制造材料的應用力度與了解程度，從而實現(xiàn)對所設計自動化設備運行效率的提高、適用范圍的擴大以及運行成本的降低。