機械自動化在機械制造中的應用研究

劉 楊

(佳木斯防爆電機研究所有限公司,黑龍江佳木斯 154005)

0 引言

機械自動化技術使用數字、電子技術對機器設備進行有效的控制,使其可以完成高水平生產、高效率生產的多方面要求。從而達到提升生產質量、提升機械制造能力、提升生產效率等多方面的要求。隨著現代機械制造領域對工藝、技術、流程的高要求,傳統的機械控制、管理方式已經無法滿足現代機械生產的實際需求,為了進一步發揮機械制造對生產力的推動作用,需要進一步加強機械自動化在機械制造中的應用,從而實現控制制造誤差、實現綠色制造、提升制造水平等多方面的目標。

1 機械自動化在機械制造中的應用方向

1.1 提高機械制造能力

機械制造能力、水平的不斷提升是行業發展的主要方向,機械自動化技術運用其可編程、標準化控制方式,進一步提升了機械制造的能力。針對不同的機械制造需求,事先針對設備的控制進行編程,使其具有標準性和極強的目的性,從而有效減少因控制精準度等問題造成的機械制造效果不佳現象。同時,精準的編程控制可以進一步提升機械設備運行的精度,從而有效提升設備的制造生產能力。相較于傳統的機械制造工藝,機械自動化可以有效避免在生產過程中因人為操控等原因所造成的干擾,從而保障生產加工的精密性,為機械制造的質量和加工能力提供良好的基礎[1]。此外,進一步利用機械自動化技術,還可以對生產與制造過程進行全過程、動態監控,并在此前提下,對機械制造過程進行精密的管理。并使用智能程序對設備生產、制造過程進行糾偏,從而進一步保障機械制造能力的多方面要求。

1.2 降低機械制造管理、運維難度

傳感器、大數據、智能技術的加持下,機械制造管理、運維的過程中,可以采取動態全過程監控的方式收集機械設備運行中的各項數據,系統管理員可以根據數據客觀判斷機械設備的工作狀態,從而在管理運維的過程中能夠更準確的找到機器設備存在的問題。而在進一步運用智能技術的情況下,可以對機械設備的運行狀態進行自我診斷,發送相應的警報,在面對過流、過載等影響機械設備運行的問題時,能夠保障系統及時的應對,并通過主動切斷故障區域的方式,避免故障的進一步擴大[2]。同時也可以根據實際的生產需求,選擇性的啟停機械設備,從而保證機械生產系統始終維持在最佳的工作狀態,為進一步延長設備的使用壽命、提升設備的生產指標做出良好的保障。

1.3 提升生產效益

機械自動化技術的應用可以有效提升機械制造的生產能力,從而提升生產效益。在此基礎上,標準化的機械制造過程可以提升機械制造的質量水平,提升良品率,避免因相關問題導致的成本浪費現象,從而達到提升生產效益的目的。除此之外,在利用自動化技術的過程中,可以分析生產系統的生產情況,對生產過程進行合理的控制,改變生產線的運轉速度,確保生產線保持節能的工作狀態,從而實現節約能耗的目的[3]。而在運維管理的過程中,機械自動化技術的應用還可以有效減少人力成本的支出,避免相關問題對機械制造的經濟效益帶來的不良影響。

2 機械自動化在機械制造中的實際應用

2.1 數控技術的應用

數控技術在機械制造過程中的應用較為常見,利用傳感器、數字信息技術、網絡通信、電子科技等技術,針對機械制造的實際需求靈活設計軟硬件,從而有效提升設備的工作水平。在生產的過程中可以全程使用計算機設備,通過遠程控制方式實現自動化或者手動操作與管理的目的。自動化操作管理的過程中,可以使用軟件的方式進行控制,而在編程的過程中可以對生產過程進行模擬,選擇相應的模塊以及加工方式構成自動化控制軟件,并進一步利用高速的電子控制手段,確保各個控制模塊能夠高效、準確的運行,使設備能夠按照設計人員預期的方式執行生產與加工動作。例如現代機械制造中常用的數控車床,車床的刀具、載具、控制方式都能夠按照軟件設計人員的編程展開工件的加工,車床的加工會按照數字程序進行自動運轉,精確完成每一個工件的高精度加工[4]。同時,編程時還可以模擬車床的工作情況,從而對加工程序的合理性、有效性進行驗證,避免編程問題導致的生產加工問題。此外,數控車床還可以根據管理人員導入的原件尺寸、設計圖紙,自動展開工件加工方式的分析,并利用相應的參數來建立加工的幾何坐標值,有效降低加工程序編程的難度,從而進一步提升數控車床加工的可靠性。現階段數控車床的加工已經能夠達到0.002～0.003mm的加工精度,在未來的技術發展過程中,勢必能夠達到更高精度、高效率的生產加工要求。

2.2 虛擬技術應用

虛擬技術是對現實機械制造生產加工過程的模擬,利用各種信息搭建能夠達到仿真目的的機械制造、加工場景,并從多方面的角度保證這一個虛擬的機械制造過程能夠為現實中的機械制造生產加工提供相應的參考依據。該技術在應用的過程中可以利用CAM、CAD等技術建立機械設備加工模型,并在模擬仿真的過程中對機械制造的過程進行虛擬再現,例如在汽車制造的過程中,設計人員可以根據汽車制造的實際生產場景進行圖紙的設計,使用CAD、3DMax等軟件建立實體模型,然后對其的鑄模過程、生產制造、加工過程進行仿真和模擬,根據虛擬場景中汽車制造遇到的問題展開相應的調整。從而使虛擬生產、加工過程能夠為現實中的汽車制造提供良好的參考依據。虛擬技術的應用可以有效減少數據、鑄模等過程中投入的時間、材料成本,不需要實際生產試驗品就可以達到提升設計水平的目的[5]。有效簡化了機械設計、制造的流程,為機械制造水平的發展與提升提供了良好的保障。在此基礎上,利用VR/AR技術可以將虛擬場景與現實的機械制造場景進行互動,從而更有效地模擬機械加工過程,而計算機技術的有效支持可以保障人工檢查方式較難發現的碰撞、沖突、結構問題得到及時的提示與預警,并通過文本、視頻、圖表等方式記錄模擬仿真的過程,為持續優化、改進機械制造流程提供可靠的數據支持。

2.3 柔性制造技術的應用

在機械制造的過程中,受制于材料、設備等客觀因素的影響,單一的機械制造生產線很難完成機械制造的全過程。柔性技術的應用可以有效提升機械設備的中、小批量生產能力,特別是具有較高生產難度的零件加工過程中,不同的企業使用的生產設備有較大的不同,而生產設備的限制會導致企業只能加工一個或者幾個類似的零件。而柔性制造技術的應用,可以根據產品的需求來調整設備的加工模式,使機械制造設備能夠根據不同的零件展開生產與加工。同時也可以根據加工對象、材料的變化對生產的工藝流程進行調整,從而豐富機械設備的應用面。在應用柔性制造技術的過程中,這些設備的生產系統不僅可以對舊有的生產系統進行有效的繼承,還可以迅速經濟性的調整生產方向,從而有效應對機械制造行業飛速發展的現狀。而在設備維護和擴展的過程中,柔性制造技術的應用可以幫助企業靈活的應對各種生產故障、生產需求,并采用多種方式進行查詢和處理,從而使機械制造系統的完整性、穩定性得到有效的加強。例如在鈑金加工的過程中,柔性制造系統的應用可以對鈑金制造過程進行持續的補充和調整,例如采用柔性沖切復合技術的S4生產系統,一體化的直角剪可以解決模具沖切過程中對板材厚度、材質等多方面的要求,一次性的加工長度可以提升到傳統模具切刀的3倍左右,還進一步提升了加工的效率。

2.4 智能與集成化的應用

機械制造行業的未來發展方向是屬于智能技術與集成化技術的。智能技術進一步提升了機械設備制造的自動化水平,同時現代信息技術的發展,使智能技術在機械制造的數據分析、質量管理、設計、維護等多個環節中都發揮了積極的作用。例如在前期設計的過程中,對數據的分析可以快速挖掘設計的內容,智能分析其的合理性以及可行性,從而輔助設計人員調整設計方案。在質量管理的過程中,智能技術通過全過程動態的監控以及智能化的判斷來保障質量管理的精度。例如在零件加工過程中,智能技術通過視頻等傳感器對工件的大小、形狀、狀態進行智能判斷,從而準確掌握其的加工精度,并通過智能控制實現良好的加工效果。智能技術的應用可以有效提升機械制造的加工能力,實現真正的自動化,在與集成技術進行有效的結合后,可以進一步保障機械制造能力的有效提升[6]。例如采用CIMS集成管理技術和智能技術的應用過程中,可以對生產制造的全過程進行全面分析,分析過程中產生的各種數據,從而在決策的過程中發揮重要的作用。同時,集成技術與智能技術的應用可以進一步發揮現代機械制造的“并行”能力,使不同的制造過程能夠得到統一管理,從而集約利用各種生產要素,達到提升機械制造能力、水平的目的。

3 結語

綜上所述,機械自動化技術在機械制造中的應用,對于保障機械制造能力、質量、效益的提升有非常重要的作用。在實際應用的過程中,機械自動化技術可以有效提升一些制造的應用范圍,使機械制造朝著高質量、高效率、高水平的方向不斷發展和升級,為我國工業生產能力的提升提供良好的基礎保障。