自動(dòng)化技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)制造中的有效運(yùn)用分析

郭鑫 張鈺

摘 要 近年來，我國(guó)加大了工業(yè)建設(shè)的發(fā)展力度，使得工業(yè)建設(shè)逐漸成為我國(guó)整體經(jīng)濟(jì)建設(shè)快速發(fā)展的產(chǎn)業(yè)支柱，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)水平的不斷提升，相應(yīng)帶動(dòng)了科學(xué)技術(shù)的持續(xù)進(jìn)步。信息科學(xué)技術(shù)的不斷深入發(fā)展，使得自動(dòng)化技術(shù)得到了全面革新，并且有效應(yīng)用到了機(jī)械設(shè)計(jì)的有關(guān)領(lǐng)域中，從中獲得了顯著的效果。根據(jù)有關(guān)人員的研究和專業(yè)人士的調(diào)查分析發(fā)現(xiàn)，在該領(lǐng)域中合理地應(yīng)用此項(xiàng)技術(shù)，將會(huì)使得整項(xiàng)設(shè)計(jì)工作都能夠體現(xiàn)出精確化的特點(diǎn)，這樣在很大程度上大大提升了機(jī)械產(chǎn)品的質(zhì)量。

關(guān)鍵詞 自動(dòng)化技術(shù) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造 數(shù)控技術(shù) 工業(yè)4.0

中圖分類號(hào)：TH122 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-0745（2022）04-0019-03

我國(guó)工業(yè)建設(shè)最近幾年之所以發(fā)展如此迅速，是因?yàn)楦餍袠I(yè)的支持和高度配合，才有今天的成就和成果[1]，在機(jī)械制造方面，自動(dòng)化是其追求的本質(zhì)目標(biāo)，在實(shí)施機(jī)械自動(dòng)化整體的發(fā)展過程當(dāng)中，技術(shù)的發(fā)展和使用是主要的關(guān)鍵因素，我們應(yīng)該對(duì)技術(shù)進(jìn)行改革和創(chuàng)新，有效地將機(jī)械化和技術(shù)進(jìn)行融合，然后再將整體的產(chǎn)品和功能進(jìn)行升級(jí)，讓整個(gè)機(jī)械自動(dòng)化體系變得更加完整和科學(xué)。當(dāng)前我們正在通過科學(xué)技術(shù)來推動(dòng)機(jī)械自動(dòng)化的完善和發(fā)展，這和我國(guó)當(dāng)前發(fā)展國(guó)情也是相符的。

1 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化概述

傳統(tǒng)的機(jī)械制造業(yè)在生產(chǎn)過程中需要借助于人工操作，過去需要幾十、幾百甚至上千人的密切配合才能完成一批產(chǎn)品的生產(chǎn)，且為了避免因機(jī)械故障問題帶來的損失，需要工作人員實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和控制每臺(tái)機(jī)械的運(yùn)行情況。傳統(tǒng)的機(jī)械制造方式在花費(fèi)大量人力、物力和財(cái)力的同時(shí)，因生產(chǎn)時(shí)間過長(zhǎng)、生產(chǎn)效率低，其生產(chǎn)出來的產(chǎn)品科技含量和質(zhì)量都不達(dá)標(biāo)，再加上耗能較大，使得資源浪費(fèi)現(xiàn)象較為嚴(yán)重，不僅增加了生產(chǎn)成本，還無法實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益的最大化。因此，隨著時(shí)代的發(fā)展進(jìn)步，機(jī)械制造行業(yè)也與時(shí)俱進(jìn)，擺脫了過去傳統(tǒng)的人工操作方式，開始朝著自動(dòng)化方向不斷發(fā)展，基本取代了傳統(tǒng)的人工操作方式，有效提升了生產(chǎn)的安全性、快捷性和環(huán)保性。

2 自動(dòng)化技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)制造中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

2.1 有利于降低機(jī)械制造的成本

自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用于機(jī)械設(shè)計(jì)制造業(yè)的首要優(yōu)勢(shì)便是能夠?qū)Τ杀具M(jìn)行控制，使成本降低。從自動(dòng)化技術(shù)的工作開展來看，主要是針對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)的需求來進(jìn)行調(diào)試，并同時(shí)對(duì)自動(dòng)化設(shè)備的參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，以此來確保機(jī)械設(shè)計(jì)制造流程的合規(guī)和高效。此外，在自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用中，也能夠規(guī)避傳統(tǒng)模式下由于人工失誤帶來的消極影響[2]，進(jìn)而提高了工作的質(zhì)量，以及減少了由于各方因素造成的企業(yè)經(jīng)濟(jì)損失，有效降低了企業(yè)的成本。

2.2 增強(qiáng)設(shè)計(jì)的根本效率

在長(zhǎng)時(shí)間的研究過程中得知，有關(guān)技術(shù)人員在機(jī)械設(shè)計(jì)的過程中合理運(yùn)用自動(dòng)化技術(shù)，能夠從中獲得較為理想的效果，使得機(jī)械設(shè)計(jì)制造的效率與水平都得到了較為理想化的改善[3]。具體分析來看，自動(dòng)化技術(shù)所具有的特點(diǎn)，顯著的表現(xiàn)在設(shè)計(jì)效率環(huán)節(jié)上，相關(guān)技術(shù)人員在機(jī)械設(shè)計(jì)中應(yīng)用此項(xiàng)技術(shù)，能夠從各個(gè)環(huán)節(jié)上提升機(jī)械設(shè)計(jì)的質(zhì)量水平，并且優(yōu)化機(jī)械設(shè)計(jì)的各個(gè)環(huán)節(jié)，使得機(jī)械設(shè)計(jì)的制造效率與制造水平都能夠從根本上得到提升與強(qiáng)化。從這些方面來看，該項(xiàng)技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中也就具有極強(qiáng)的效率性。

2.3 有利于促進(jìn)機(jī)械設(shè)計(jì)制造業(yè)的發(fā)展

自動(dòng)化技術(shù)是互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)不斷發(fā)展的產(chǎn)物。同時(shí)，自動(dòng)化技術(shù)與智能技術(shù)的結(jié)合也已成為我國(guó)各行業(yè)發(fā)展和提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的主要方向。通過應(yīng)用自動(dòng)化技術(shù)，更有利于企業(yè)批量生產(chǎn)和加工的實(shí)現(xiàn)。同時(shí)，用自動(dòng)化機(jī)器代替?zhèn)鹘y(tǒng)的重復(fù)性手工作業(yè)后，生產(chǎn)效率和質(zhì)量也得到了提高。

2.4 自動(dòng)化機(jī)械操作更加簡(jiǎn)便

在實(shí)施機(jī)械自動(dòng)化的過程當(dāng)中，要注重控制系統(tǒng)的整體功能配合。在進(jìn)行工作過程改進(jìn)方面，要注重產(chǎn)品部件的完善，同時(shí)也要注重產(chǎn)品流程和工藝上的創(chuàng)新。在進(jìn)行產(chǎn)品制造過程當(dāng)中，通過對(duì)不同程序的切換，能夠有效地確保生產(chǎn)自動(dòng)化。在不同的模式或者是程序之下能夠轉(zhuǎn)變生產(chǎn)方法，之后我們通過自動(dòng)化就能夠進(jìn)行有效的監(jiān)控。與此同時(shí)，還可以對(duì)機(jī)器出現(xiàn)的故障進(jìn)行有效的診斷，確保整個(gè)生產(chǎn)過程是在安全保護(hù)的情況下實(shí)施自動(dòng)化的生產(chǎn)。通過程序來對(duì)整個(gè)產(chǎn)品生產(chǎn)的工藝流程進(jìn)行控制，能夠使流程變得更加簡(jiǎn)潔高效，同時(shí)不同的程序在操作和優(yōu)化上的改革也應(yīng)該逐步向自動(dòng)化發(fā)展。

3 自動(dòng)化技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)制造中的有效運(yùn)用

3.1 自動(dòng)化技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)制造中的應(yīng)用

3.1.1 集成化

自動(dòng)化集成技術(shù)是指利用自動(dòng)化技術(shù)將機(jī)械生產(chǎn)過程中的許多生產(chǎn)環(huán)節(jié)整合起來，從而形成一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的控制系統(tǒng)。集成制造系統(tǒng)又稱計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)。在集成技術(shù)出現(xiàn)之前，大量的計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)應(yīng)用于機(jī)械設(shè)計(jì)和制造過程，包括設(shè)計(jì)制造、工藝策劃、質(zhì)量檢驗(yàn)等。這幾種工藝的完成雖需付出一定的努力，但在工時(shí)、人力成本、工作效率等方面并不明顯。利用計(jì)算機(jī)集成技術(shù)，能夠有效地整合各種獨(dú)立的技術(shù)，從而建立一個(gè)數(shù)據(jù)分析和信息共享平臺(tái)，保證工作的高效進(jìn)行。

3.1.2 智能化

智能化是機(jī)械制造行業(yè)歷史發(fā)展的必然趨勢(shì)，為實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化技術(shù)的智能應(yīng)用，相關(guān)人員可以在具體生產(chǎn)過程中安裝不同的傳感器。此時(shí)，通過感應(yīng)器采集到的信息可以實(shí)時(shí)反饋生產(chǎn)狀態(tài)，員工可根據(jù)反饋的數(shù)據(jù)對(duì)生產(chǎn)過程進(jìn)行監(jiān)控、管理和優(yōu)化[4]。智能化生產(chǎn)方式能有效地幫助機(jī)械生產(chǎn)工作避免安全隱患，智能化生產(chǎn)也能為生產(chǎn)工作提供進(jìn)一步的質(zhì)量保證。

3.2 自動(dòng)化技術(shù)的數(shù)控運(yùn)用

自動(dòng)化技術(shù)的數(shù)控運(yùn)用指的是把數(shù)字控制技術(shù)運(yùn)用在機(jī)械設(shè)計(jì)生產(chǎn)領(lǐng)域。數(shù)控的運(yùn)用需要將計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制等多門技術(shù)進(jìn)行有效融合，提升機(jī)械設(shè)計(jì)生產(chǎn)過程中的工作效率和便利程度，數(shù)控技術(shù)能夠被運(yùn)用在機(jī)械設(shè)計(jì)和生產(chǎn)的每一個(gè)環(huán)節(jié)中并發(fā)揮自身價(jià)值，但是數(shù)控技術(shù)的加入使機(jī)械設(shè)計(jì)制造全過程相比于以往增大了一定的難度，在實(shí)際操作過程中就相應(yīng)地對(duì)操作人員提出了更高的要求，工作人員要具有熟練的操作技能，掌握新的數(shù)控運(yùn)用知識(shí)以及具有生產(chǎn)責(zé)任心與耐心，這樣才能充分發(fā)揮數(shù)控技術(shù)的利用價(jià)值，避免機(jī)械設(shè)計(jì)生產(chǎn)過程中的誤差與缺陷。因此在這一方面，數(shù)控技術(shù)運(yùn)用屬于高端技術(shù)，一般在大型機(jī)械生產(chǎn)制造企業(yè)會(huì)采用這一技術(shù)進(jìn)行生產(chǎn)流程的改進(jìn)，對(duì)于我國(guó)大多數(shù)的中小企業(yè)數(shù)控技術(shù)的運(yùn)用似乎為時(shí)尚早。大多數(shù)時(shí)候，數(shù)控技術(shù)可以運(yùn)用的部分還是由人工進(jìn)行代替操作，從宏觀角度來說，這對(duì)我國(guó)機(jī)械設(shè)計(jì)的水平增長(zhǎng)有一定的負(fù)面作用。在未來，研究人員要積極找尋數(shù)控技術(shù)的運(yùn)用渠道，增加數(shù)控技術(shù)在具體操作過程中的簡(jiǎn)便性，提高普適性，突破國(guó)外對(duì)核心技術(shù)的壟斷和封鎖，針對(duì)我國(guó)國(guó)情和工業(yè)生產(chǎn)實(shí)際情況探尋核心技術(shù)，彌補(bǔ)我國(guó)在傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)制造領(lǐng)域存在的缺陷。

3.3 自動(dòng)化技術(shù)的柔性化應(yīng)用

英國(guó)提出了有關(guān)柔性自動(dòng)化技術(shù)的概念。它主要基于產(chǎn)品的生產(chǎn)信息，結(jié)合了物料存儲(chǔ)和運(yùn)輸系統(tǒng)以及數(shù)字處理技術(shù)和設(shè)備，以適應(yīng)各種目的的生產(chǎn)和加工對(duì)象。柔性自動(dòng)化生產(chǎn)技術(shù)是通過組技術(shù)的形成而產(chǎn)生的。組技術(shù)應(yīng)根據(jù)加工要求有序地組織加工對(duì)象，以方便選擇相應(yīng)的加工設(shè)備。靈活的自動(dòng)化生產(chǎn)技術(shù)所擁有的信息控制結(jié)構(gòu)呈金字塔形，以計(jì)算機(jī)為核心，在生產(chǎn)過程中對(duì)信息進(jìn)行控制、監(jiān)視和測(cè)試，并對(duì)生產(chǎn)計(jì)劃進(jìn)行合理的修改[5]。另外，負(fù)責(zé)組生產(chǎn)控制的計(jì)算機(jī)可以將下層計(jì)算機(jī)的生產(chǎn)狀態(tài)傳輸?shù)缴蠈印Ｆ渲校钕旅娴闹饕沁^程設(shè)備接口的計(jì)算機(jī)監(jiān)控，它收集并檢測(cè)生產(chǎn)接口的生產(chǎn)情況，并根據(jù)上級(jí)傳達(dá)的指令進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。柔性自動(dòng)化存儲(chǔ)和運(yùn)輸系統(tǒng)主要在零件、加工設(shè)備和材料上執(zhí)行相關(guān)操作，其操作過程主要由信息系統(tǒng)控制。在使用柔性自動(dòng)化技術(shù)的過程中，有必要避免設(shè)備、設(shè)施和技術(shù)水平等方面的不完善，從而有效、合理地提高生產(chǎn)產(chǎn)品的生產(chǎn)效率和生產(chǎn)質(zhì)量，并確保產(chǎn)品的可持續(xù)性，為機(jī)械制造自動(dòng)化技術(shù)在未來奠定良好的發(fā)展基礎(chǔ)。

3.4 氣體保護(hù)焊技術(shù)

氣體保護(hù)焊技術(shù)簡(jiǎn)單來說就是利用電弧為注熱源，從而來完成焊接施工。技術(shù)的主要特點(diǎn)在于可以將特定的氣體作為焊接物品之間的一種保護(hù)性媒介，從而確保焊接的安全性和可靠性。在實(shí)際焊接的操作過程中，電弧周圍會(huì)出現(xiàn)氣體的保護(hù)層，從而將電弧、空氣以及熔池進(jìn)行分離，有效地避免氣體對(duì)焊接造成的嚴(yán)重影響，保證焊接電弧能夠充分地進(jìn)行燃燒。通常情況下，主要會(huì)使用二氧化碳作為焊接的保護(hù)氣體，主要的原因在于二氧化碳?xì)怏w的成本較低，并且具有較高的安全性。因此，這種焊接保護(hù)形式在現(xiàn)代機(jī)械加工中的應(yīng)用較為廣泛。

3.5 計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)的應(yīng)用

結(jié)合自動(dòng)化技術(shù)在各行業(yè)中的應(yīng)用能夠看出，機(jī)械設(shè)計(jì)制造具有較強(qiáng)的理論性和實(shí)踐性。自動(dòng)化技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)緊密結(jié)合，能夠加速工作流程。由于我國(guó)自動(dòng)化技術(shù)與計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)發(fā)展迅速，提升了眾多領(lǐng)域以及行業(yè)的工作效率。隨著機(jī)械技術(shù)與自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，自動(dòng)化技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)制造中的應(yīng)用領(lǐng)域廣闊，優(yōu)勢(shì)也更加明顯。在應(yīng)用自動(dòng)化技術(shù)之前，需要結(jié)合當(dāng)前生產(chǎn)企業(yè)的戰(zhàn)略規(guī)劃，全面掌握產(chǎn)品信息并進(jìn)行優(yōu)化。在機(jī)械設(shè)計(jì)過程中，計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)能夠充分提升工作效率和整個(gè)流程的流暢度。通過系統(tǒng)內(nèi)部的概念，它可以方便員工和使用者充分地理解工作流程。

4 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化的未來發(fā)展趨勢(shì)

4.1 操作過程精準(zhǔn)，生產(chǎn)流程簡(jiǎn)潔

結(jié)合當(dāng)前機(jī)械制造自動(dòng)化發(fā)展實(shí)際，不難發(fā)現(xiàn)其在未來有較大的應(yīng)用前景。為了更好地滿足復(fù)雜的工作環(huán)境和生產(chǎn)要求，構(gòu)建機(jī)電一體化系統(tǒng)刻不容緩，這對(duì)增強(qiáng)生產(chǎn)能力、提升工作效率有著重大意義，并能在很大程度上帶動(dòng)我國(guó)機(jī)械制造加工企業(yè)實(shí)現(xiàn)良好發(fā)展。對(duì)于機(jī)械制造加工領(lǐng)域來說，智能化是其核心技術(shù)，智能化技術(shù)的成熟發(fā)展會(huì)不斷優(yōu)化生產(chǎn)過程。在實(shí)際工作環(huán)節(jié)，由于機(jī)械生產(chǎn)設(shè)備的應(yīng)用常根據(jù)人的行為和思維習(xí)慣展開，因此在促進(jìn)企業(yè)各項(xiàng)生產(chǎn)活動(dòng)有序進(jìn)行的同時(shí)，還使生產(chǎn)更傾向于人性化和智能化發(fā)展。此外，在機(jī)械生產(chǎn)和加工的全過程中，引入數(shù)字信息技術(shù)極為關(guān)鍵，其可將對(duì)應(yīng)工序轉(zhuǎn)化成圖像、聲音或視頻，最終形成數(shù)字化信息，在對(duì)應(yīng)信息系統(tǒng)的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)數(shù)字化發(fā)展，同時(shí)還能對(duì)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行有效處理。通過產(chǎn)品制造的過程模擬，可以提升產(chǎn)品質(zhì)量。未來機(jī)械制造及其自動(dòng)化發(fā)展將會(huì)更加精準(zhǔn)，生產(chǎn)過程也將更為簡(jiǎn)潔。

4.2 網(wǎng)絡(luò)發(fā)展趨勢(shì)分析

伴隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的不斷完善，在進(jìn)行機(jī)械制造時(shí)，也可以借助發(fā)達(dá)的網(wǎng)絡(luò)來進(jìn)行產(chǎn)品的制造，同時(shí)還可以借助網(wǎng)絡(luò)來進(jìn)行材料的選擇，有效地對(duì)市場(chǎng)進(jìn)行開發(fā)。網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展能夠讓我們加強(qiáng)管理策略和管理水平，進(jìn)行信息的互通和交流，讓機(jī)械制造變得更加高效、方便、快捷。

4.3 “工業(yè)4.0”為我國(guó)機(jī)械制造及自動(dòng)化行業(yè)發(fā)展指明方向

我國(guó)在機(jī)械制造及自動(dòng)化行業(yè)發(fā)展方面雖然取得了一定的成就，但是與西方發(fā)達(dá)國(guó)家相比還存在著一定的差距。德國(guó)“工業(yè)4.0”的提出與實(shí)踐可為我國(guó)機(jī)械制造及自動(dòng)化行業(yè)發(fā)展提供導(dǎo)向作用，即需要放眼全世界，解放思想，創(chuàng)新思維，緊跟時(shí)代發(fā)展潮流。從國(guó)家層面則需要適時(shí)地調(diào)整相關(guān)政策與發(fā)展方向，依據(jù)德國(guó)“工業(yè)4.0”發(fā)展經(jīng)驗(yàn)，推動(dòng)我國(guó)機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械制造、機(jī)械自動(dòng)化等逐步發(fā)展。在實(shí)際發(fā)展中還需充分考慮我國(guó)的實(shí)際情況，如國(guó)家政策、工業(yè)發(fā)展水平、共產(chǎn)生產(chǎn)現(xiàn)狀等，既要促進(jìn)不同工廠等制造業(yè)的發(fā)展，還應(yīng)考慮機(jī)械制造及自動(dòng)化行業(yè)改變產(chǎn)生的其它影響。比如“工業(yè)4.0”背景下可實(shí)現(xiàn)較多機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化，提升各類制造業(yè)的自動(dòng)化水平，提高工作效率，但同時(shí)對(duì)操作人員的綜合素質(zhì)也提出了更高要求。此外，自動(dòng)化程度較高的情況下會(huì)導(dǎo)致較多工人失業(yè)，社會(huì)上無業(yè)人員的增多會(huì)增加社會(huì)不穩(wěn)定因素，引起較多的社會(huì)問題，這些都是在參照德國(guó)“工業(yè)4.0”對(duì)機(jī)械制造及自動(dòng)化行業(yè)發(fā)展方向期間我國(guó)需要考慮的實(shí)際情況。

5 結(jié)語

伴隨著我國(guó)科技的發(fā)展以及社會(huì)制度的不斷完善，我國(guó)的機(jī)械設(shè)計(jì)已經(jīng)擺脫了原有的舊模式，開始和全新的技術(shù)進(jìn)行融合，逐步向自動(dòng)化控制方向發(fā)展，形成了屬于我們國(guó)家自己的自動(dòng)化發(fā)展技術(shù)。這一技術(shù)和原本的技術(shù)進(jìn)行比較，具備自動(dòng)化和數(shù)字化等多方面的特點(diǎn)，可以通過當(dāng)前流行的計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)其進(jìn)行實(shí)際的控制，通過設(shè)計(jì)算法來有效地進(jìn)行設(shè)計(jì)制造，可以很好地提升工作效率，增強(qiáng)工作水平。

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