自動化技術在機械設計及制造領域的應用

陳小坤

江西銅業集團建設有限公司 江西 南昌 330000

引言

近些年，伴隨科技水平的持續提高，機械行業已然全方位普及了自動化技術，通過對該技術的引進，促使機械有關公司取得了更多的經濟收益。所以，從企業發展的角度來看，務必要結合自身具體狀況，對目前的機械設計制造自動化技術展開更加深入的研究與創新，保證公司具備更大的發展前景，從而持續提升機械生產制造效率與質量水平。

1 自動化技術在機械設計及制造領域應用的重要性

1.1 提升產品質量和一致性

自動化技術能夠消除人為因素的影響，提高產品的制造精度和一致性。機械設計和制造過程中的自動化系統可以準確執行各項任務，避免了人為錯誤和變異，從而確保產品質量的穩定性與可靠性。

1.2 加強安全性和工作環境

自動化技術在機械設計和制造過程中能夠承擔一些危險、粗重和煩瑣的工作，減少工人的直接接觸，從而降低了意外事故的風險。此外，自動化系統還可以優化工作流程，改善工作環境，提高員工的工作舒適度和安全性[1]。

1.3 加快產品開發周期

自動化技術可以在機械設計和制造的各個階段提供更快速、高效的解決方案。通過使用自動化軟件和機器人，可以加速設計過程、優化生產計劃、縮短交貨周期，使企業能夠更快地將新產品推向市場，并增強市場競爭力。

1.4 實現定制化生產

自動化技術的靈活性和可編程性使得機械設計和制造能夠更好地滿足客戶的個性化需求。通過靈活的自動化系統，企業可以根據客戶要求定制產品，提供多樣化的選擇，滿足市場細分需求，增加市場份額。

2 自動化技術在機械設計及制造中的應用

2.1 自動化技術在機械制造中的智能化應用

隨著科技的不斷進步，智能化設備嵌入到機械設計及制造過程中，不僅提高了生產效率和質量，還使整個生產過程更加靈活和可控。

在一體化生產方面，智能化應用涵蓋了機械設計、制造、裝配等各個環節。通過智能化的設備和系統，可以實現自動化操作、無人看管生產以及信息化管理。例如，在設計階段，智能化軟件可以模擬和優化產品設計，提高設計效率和產品質量。在制造階段，智能化設備能夠根據預設參數自動調節工藝參數和加工流程，確保產品的一致性和精度。在裝配階段，智能化機器人和自動化設備可以自動完成零件的裝配和測試，減少人力成本和操作錯誤的可能性。

智能化設備還具備自我監控和調整的能力，能夠實時檢測生產過程中的異常情況，并做出相應的調整。通過傳感器和監控系統，智能化設備可以監測溫度、壓力、振動等參數，及時預警并調整工藝參數，確保設備的穩定運行和產品質量的穩定性。這種自我監控和調整的功能在無人看管的情況下，能夠保證設備的高效運行和生產品質的穩定性[2]。

智能化設備能通過機器學習和人工智能技術，賦予判斷甄別和思考能力，可以根據預設的規則和算法，自動判斷產品的質量問題，進行故障診斷和修復。例如，在質量檢測方面，智能化設備可以通過圖像識別和數據分析，自動辨別產品表面的缺陷和不良，提前做出判定和報警。在發生故障時，智能化設備可以分析故障原因，并提供相應的解決方案，減少停機時間和維修成本。

為了更好地應用智能化技術，需要根據具體需求進行合理的設置和調整。首先，必須明確制定智能化設備的工作流程和操作指令，確保設備按照預期進行工作。其次，需要對智能化系統進行定期維護和更新，保持其高效運行和適應新需求的能力。另外，通過高端儀器設備和先進的軟件應用，可以進一步提升智能化設備的性能和功能，實現更精確、高效的機械設計及制造。

2.2 集成化應用

作為計算機綜合體系的一部分，計算機集成化系統通過提供管理、制造、設計和質量監控等輔助功能，為機械設計行業的發展帶來了諸多便利。通過有效的資源規劃和協調，集成化系統可以降低加工成本，優化生產過程，從而提高企業的經濟效益。通過集成化生產，企業能夠減少冗余和浪費，實現資源的最大利用，提高生產效率和產能。集成化系統借助自動化技術和現代前沿電子信息技術等手段，實現智能化處理出廠質量和生產過程的自動化監控，從而提高產品的一致性和可靠性，使得企業能夠更好地監控和管理產品質量，提供高品質的產品，增強市場競爭力[3]。

要想實現集成化生產，需要在機械設計的各個環節進行全面規劃。在產品制作、規劃、設計開發等方面，要充分考慮集成化的要求，減少研發時間和成本，并確保研發質量和效率。通過全面規劃，可以降低開發過程中的風險和錯誤，提高產品的創新性和市場適應性，有效控制企業的資金成本。自動化技術在集成化生產中發揮著重要作用，能夠優化設備工作機構，解決生產過程中的人工勞動和煩瑣問題，提高生產效率和品質穩定性。我國相關行業應該積極進行自動化技術的研發與引進，以滿足集成化生產的需求。通過引入先進的自動化技術，企業能夠不斷提升生產水平，加強競爭力，實現更高的價值創造。

2.3 加強自動化與計算機網絡技術的應用

隨著機械設計制造水平的不斷提高，自動化技術作為關鍵的生產力手段需要與計算機網絡技術密切結合，形成全新的設計制造工藝和模式。這種綜合應用能夠進一步提升生產效率和質量，實現對生產過程的智能化管理。①計算機網絡技術可以將設計、加工、裝配等環節相互連接起來，實現實時數據傳輸和監控，促進各個環節之間的協同和自動化控制。如此一來，在整個生產流程中可以實現更高程度的智能化操作，并能夠根據實時需求進行靈活調整和優化，提高了生產的靈活性和響應速度。②目前，傳統的手工繪圖方式已逐漸被計算機輔助設計取代，設計師可以直接在計算機界面上進行設計，通過繪圖工具和功能模塊的調用快速創建復雜的機械零部件和裝配體。通過對計算機技術的應用，不僅大大提高了設計效率，還減少了設計錯誤和重復工作的可能性。③在設計工作完成后，利用計算機網絡技術，設計方案可以方便快捷地在不同部門和團隊之間進行共享和交流。不論是跨地域合作還是內部團隊協同，通過網絡傳輸設計數據和模型，各個環節的參與者都能夠及時獲取和使用相關信息。當需要變更設計方案時，只需在軟件中進行修改，所有相關人員都能夠快速獲知并進行相應調整，從而避免因為手工繪圖而帶來的耗時和錯誤。④通過三維建模和虛擬現實技術，設計師、工程師甚至客戶能夠在虛擬環境中直接感知和交互。設計方案可以以逼真的形式展示，包括外觀、功能和裝配方式等，從而使得評估和優化設計變得更加直觀且準確，可有效減少設計修改的次數和成本[4]。

2.4 無線與機械生產監控網絡的結合應用

監控和管理人員可以通過計算機終端對生產過程進行實時監控，以此掌握生產設備的運行狀態、工藝參數的變化以及產品質量的數據。這些數據可以通過無線傳輸技術即時更新到自動控制系統，實現對生產過程的實時響應和控制。如果發現生產中的異常情況，監控系統會及時發出報警信號，提醒操作人員及時采取相應的措施，減少生產事故的發生。利用無線網絡技術，還可實現對機械生產每個環節的管理。通過無線傳感器，可以將機械設備的工作狀態、溫度、濕度等數據與監控系統連接在一起，監控和管理人員無須親臨現場，就能夠隨時了解設備的運行狀況。同時，監管人員可以遠程監控和調整工藝參數，實現對機械生產過程的精確控制。例如，通過無線監控系統，操作人員可以實時了解設備的運行效率和能耗情況，及時調整生產計劃，提高機械生產的效率和質量。

而在5G無線覆蓋的應用下，機械加工生產中的無線與監控網絡結合應用更加強大和智能化。5G網絡的高速、低延遲的特點，使得監控數據的傳輸更加快速和穩定。這意味著監控和管理人員可以隨時隨地通過移動終端對生產過程進行監控和管理，可以使用智能手機或平板電腦連接到無線監控系統，實時查看生產數據、分析工藝參數，甚至進行遠程操作。5G技術的廣泛覆蓋還可以將各個機械設備和傳感器連接成一個巨大的網絡，實現設備之間的信息共享和協同操作，進一步提高機械生產的智能化水平。

2.5 虛擬化模式在自動化技術中的應用

虛擬化仿真系統通過模擬真實情況，使得工程師和操作人員能夠在虛擬環境中進行各種實驗和測試。此種虛擬化環境能夠幫助工作人員找出潛在的問題，并針對這些問題制定解決方案。在機械制造中，可以通過虛擬仿真系統模擬產品的生產過程，檢測可能存在的設計缺陷或生產線上的問題，并及時進行調整和改進，有助于提前發現和解決潛在的生產風險，減少因此帶來的延誤和損失。通過結合傳感器和虛擬環境的互動，可以在虛擬環境中創建具有視覺、嗅覺、聽覺等感知能力的真實場景。工作人員可以與虛擬環境進行交互，并通過觀察、感受和操作獲取真實的反饋。這有助于判斷產品合格與否，減少因人為因素而產生的誤判，并提高測驗的準確性和可靠性。通過虛擬化網絡技術，企業可以降低生產成本，提高產品質量，增強競爭力。盡管我國在虛擬自動化技術方面與其他國家還存在一定差距，但是其在自動化技術領域具有廣闊的前景。隨著科技的不斷進步和創新，我國機械設計的專家學者正積極開展虛擬化網絡技術的研發和應用探索。通過加大投入和研究力度，我們有望縮小與其他國家的差距，實現虛擬自動化技術的快速發展。

3 自動化技術在機械設計制造領域有效應用的建議

3.1 提高自動化技術的集成水平

除了創新和引入先進技術，機械設計制造企業還應注重提高自動化技術的集成水平。通過將不同的自動化設備、系統和工藝流程進行整合和優化，實現信息的互聯互通和實時數據的監控與分析，以進一步提高生產效率和質量。

3.2 加強與相關行業的合作與交流

機械設計制造領域的自動化技術涉及多個專業領域，為了有效應用這些技術，企業應加強與相關行業的合作與交流。與自動化設備供應商、軟件開發公司、智能傳感器制造商等建立合作關系，共同研發解決方案，分享經驗與技術，共同推動自動化技術在機械設計制造領域的創新與應用[5]。

3.3 進行智能化改造和升級

隨著人工智能和物聯網技術的快速發展，機械設計制造企業可以考慮對現有設備進行智能化改造和升級。通過添加智能傳感器、自動控制系統和數據分析平臺等，實現設備的自動監測、故障診斷和遠程控制，提高生產效率、降低成本，并為實現工業互聯網的目標奠定基礎。

3.4 引導市場需求，掌握技術發展方向

機械設計制造企業應積極引導市場需求，關注用戶反饋和行業動態，及時調整技術研發方向。通過與市場接軌，了解市場需求，主動創新和優化自動化技術，滿足不斷變化的市場需求，提升企業競爭力。

4 結束語

當前，社會經濟持續發展，機械設備的適用面越來越廣，在機械制造與設計領域對于自動化技術的依賴程度也在逐漸提升。基于對自動化技術的使用，顯著提升了機械設計和制造的水平，降低了生產成本。若想促使自動化技術在此領域更好的融合，相關公司就必須要加強對自動化技術的創新與研究，積極研發與引進更加先進的技術。并且，也要加強對專業性人才的培養，提升機械生產設計流程的自動化程度，以此促進國內機械設計與制造行業邁向更高層次的發展階段。