淺議機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化的設(shè)計(jì)及發(fā)展趨勢(shì)

王陸根 崇利制鋼有限公司

淺議機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化的設(shè)計(jì)及發(fā)展趨勢(shì)

王陸根 崇利制鋼有限公司

機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化的設(shè)計(jì)在人類(lèi)未來(lái)的發(fā)展方向上是智能化及人性化發(fā)展，只有這樣，才能增強(qiáng)機(jī)械制造的安全性及可靠性。雖然發(fā)展空間廣闊，但按中國(guó)現(xiàn)在的機(jī)械制造技術(shù)離頂尖的技術(shù)還是有差距的，只有不斷克服存在的技術(shù)問(wèn)題，進(jìn)行完善，才能真正的踏足世界前列，引領(lǐng)世界未來(lái)的機(jī)械制造產(chǎn)業(yè)。

機(jī)械設(shè)計(jì)制造 自動(dòng)化技術(shù) 設(shè)計(jì)原則 發(fā)展趨勢(shì)

我國(guó)的機(jī)械設(shè)備主要運(yùn)用于各個(gè)工業(yè)領(lǐng)域，故又通常將機(jī)械設(shè)計(jì)制造稱(chēng)作工業(yè)機(jī)械，不斷向各個(gè)行業(yè)輸送各類(lèi)技術(shù)裝備，促進(jìn)我國(guó)工業(yè)的快速發(fā)展。傳統(tǒng)機(jī)械制造業(yè)存在工作強(qiáng)度大、生產(chǎn)效率低下和產(chǎn)品質(zhì)量不高的明顯不足，必須加快機(jī)械制造業(yè)的自動(dòng)化進(jìn)程，將原有設(shè)備改善得更為高效、節(jié)能和多功能。自動(dòng)化技術(shù)不能局限于機(jī)械的簡(jiǎn)單重復(fù)動(dòng)作，應(yīng)該從源頭上設(shè)定相關(guān)程序來(lái)使機(jī)械智能化，在系統(tǒng)出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)能夠自我診斷和維護(hù)，根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整操作以準(zhǔn)確完成任務(wù)。

一、機(jī)械自動(dòng)化的設(shè)計(jì)原則

（一）滿(mǎn)足設(shè)備需求。任何機(jī)械設(shè)備的設(shè)計(jì)初衷都是為了滿(mǎn)足人們的需求，不同產(chǎn)品會(huì)因不同需求而有其核心性能，如吊車(chē)的中心性能就是起重和緊急救援。人們?cè)跈C(jī)械制造業(yè)應(yīng)用自動(dòng)化技術(shù)時(shí)，一定充分考慮用戶(hù)的核心需求，將產(chǎn)品信息和功能體現(xiàn)出來(lái)，以滿(mǎn)足人們的不同需求。

（二）操作方便。傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)備往往存在可操作性不強(qiáng)的缺陷，缺乏人性化設(shè)計(jì)的考慮，如設(shè)備體型龐大、操作步驟復(fù)雜等。自動(dòng)化技術(shù)不僅僅是將各項(xiàng)功能整合在同一設(shè)備，還要將其有機(jī)融合起來(lái)，成為一個(gè)功能完整、操作簡(jiǎn)單的機(jī)械設(shè)備。

（三）提升產(chǎn)品品質(zhì)。人工操作往往存在精度不高、品質(zhì)難以控制的缺點(diǎn)，這于生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量是很不利的。機(jī)械自動(dòng)化必須提高設(shè)備的精準(zhǔn)度，能夠穩(wěn)定、連續(xù)的運(yùn)行，可將操作工人從繁雜的流水線工作中解放出來(lái)，大大節(jié)省人力和物力。同時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)化實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)全流程的控制，提高了產(chǎn)品的生產(chǎn)精度和生產(chǎn)效率，整體提升產(chǎn)品品質(zhì)。

（四）利用先進(jìn)技術(shù)。充分利用優(yōu)異措施可大大提高機(jī)械生產(chǎn)和自動(dòng)化的水平，提高產(chǎn)品及系統(tǒng)的性能，充分體現(xiàn)現(xiàn)代設(shè)備的智能化和人性化。（1）各式生產(chǎn)設(shè)施。（2）信息處置機(jī)器。（3）能量交換機(jī)器

二、機(jī)械自動(dòng)化的發(fā)展現(xiàn)狀

（一）機(jī)械設(shè)計(jì)方法。發(fā)達(dá)國(guó)家特別重視機(jī)械設(shè)計(jì)方面的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，不斷更新行業(yè)相關(guān)領(lǐng)域的數(shù)據(jù)，尤其是新型設(shè)計(jì)方法的采用。而國(guó)內(nèi)CAD技術(shù)的應(yīng)用還處于起步階段，很多企業(yè)仍堅(jiān)信人力生產(chǎn)才是機(jī)械設(shè)計(jì)的主要手段，這與發(fā)達(dá)國(guó)家存在較大的應(yīng)用差距。

（二）機(jī)械制造工藝。機(jī)械設(shè)備制造工藝一定程度決定了產(chǎn)品的質(zhì)量，不斷改善原有機(jī)械制造工藝、推進(jìn)新型加工方法的應(yīng)用是提升機(jī)械自動(dòng)化水平的重要途徑。我國(guó)對(duì)于新型制造工藝與技術(shù)的關(guān)注度不夠，高科技制造工藝的普及覆蓋率極低，嚴(yán)重制約了我國(guó)機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展，不利于提升機(jī)械自動(dòng)化水平。

（三）機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)。發(fā)達(dá)國(guó)家的工業(yè)機(jī)械經(jīng)過(guò)多年的積累，機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)制造集成化水平和智能化水平已經(jīng)很高，很多工業(yè)企業(yè)利用數(shù)控機(jī)床技術(shù)和FMS（柔性制造系統(tǒng)）技術(shù)，實(shí)現(xiàn)機(jī)械制造自動(dòng)化的柔性技術(shù)。而我國(guó)的機(jī)械自動(dòng)化水平還處于單機(jī)自動(dòng)化和剛性自動(dòng)化的發(fā)展階段，少數(shù)大型企業(yè)逐漸引進(jìn)柔性制造系統(tǒng)和制造單元，大力推進(jìn)機(jī)械自動(dòng)化的柔性技術(shù)應(yīng)用，但同發(fā)達(dá)國(guó)家的差距也不容忽視。

三、機(jī)械自動(dòng)化的發(fā)展趨勢(shì)

（一）微型化。機(jī)械制造微型化是未來(lái)發(fā)展的主流方向之一，通過(guò)微米技術(shù)和納米技術(shù)縮減產(chǎn)品體積，將物料成本和生產(chǎn)成本降低，提高設(shè)備的裝配、使用靈活度。將納米技術(shù)這一先進(jìn)手段應(yīng)用于產(chǎn)品制造過(guò)程，能夠顯著提高產(chǎn)品的精度和性能。此外，模塊化也是機(jī)械自動(dòng)化的一大發(fā)展趨勢(shì)，主要用于結(jié)構(gòu)復(fù)雜、安裝難度高的生產(chǎn)工程中。各生產(chǎn)廠家所出廠的產(chǎn)品種類(lèi)繁多，機(jī)械設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)難以統(tǒng)一，進(jìn)行接口單元設(shè)計(jì)就顯得十分重要。模塊化發(fā)展能為機(jī)械設(shè)計(jì)制造提供便利，促進(jìn)整個(gè)行業(yè)的發(fā)展，同時(shí)也提升了自己的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

（二）網(wǎng)絡(luò)化。計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展至今，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在各行各業(yè)都廣泛應(yīng)用，加強(qiáng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用，促進(jìn)機(jī)械制造自動(dòng)化技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的融合，是未來(lái)機(jī)電設(shè)備一體化發(fā)展的必然要求。在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)條件的支持下，利用遠(yuǎn)程控制技術(shù)和監(jiān)視技術(shù)對(duì)機(jī)械制造業(yè)進(jìn)行全過(guò)程的控制和管理。遠(yuǎn)程控制技術(shù)可以控制機(jī)械產(chǎn)品的生產(chǎn)過(guò)程，同時(shí)利用監(jiān)視技術(shù)管理生產(chǎn)過(guò)程，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)械生產(chǎn)制造全過(guò)程的監(jiān)管與控制。

（三）智能化。機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)的核心是實(shí)際應(yīng)用性，自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展要從企業(yè)的實(shí)際需求和客觀條件出發(fā)，最終目的是利用自動(dòng)化技術(shù)實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益最大化。因此，基于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)要大力發(fā)展設(shè)備智能化，對(duì)傳統(tǒng)機(jī)械制造技術(shù)進(jìn)行改革創(chuàng)新與發(fā)展。

（四）綠色化。能源短缺和生態(tài)環(huán)境惡化，這就必然要求機(jī)械自動(dòng)化朝著綠色經(jīng)濟(jì)方向發(fā)展，符合可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略和集約型社會(huì)號(hào)召，真正體現(xiàn)我國(guó)發(fā)展綠色經(jīng)濟(jì)的決心。這就要求對(duì)傳統(tǒng)機(jī)械制造技術(shù)進(jìn)行改革和創(chuàng)新，改變傳統(tǒng)高能源消耗的制造模式。

（五）光機(jī)電一體化。光機(jī)電一體化是指光學(xué)技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)與微電子技術(shù)的融合，該技術(shù)能提高機(jī)械產(chǎn)品的附加值，將傳感檢測(cè)技術(shù)、激光技術(shù)和光能驅(qū)動(dòng)技術(shù)協(xié)調(diào)發(fā)展。

綜上所述，傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)制造業(yè)的水平還停留在初級(jí)發(fā)展階段，存在工作強(qiáng)度大、生產(chǎn)效率低下和產(chǎn)品質(zhì)量不高的缺陷，必須加快機(jī)械制造業(yè)的自動(dòng)化進(jìn)程，將原有設(shè)備改善得更為高效、節(jié)能和多功能。而機(jī)械自動(dòng)化的主要發(fā)展方向是微型化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化、綠色化和光機(jī)電一體化，在原有機(jī)械自動(dòng)化的基礎(chǔ)上進(jìn)行改革和發(fā)展，為提升我國(guó)機(jī)械制造水平做貢獻(xiàn)。

[1]白雪峰；機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化的設(shè)計(jì)原則及發(fā)展趨勢(shì)[J]；中國(guó)機(jī)械；2014（16）

[2]劉良波；機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化的設(shè)計(jì)原則及發(fā)展趨勢(shì)分析[J]；中國(guó)機(jī)械；2014（22）

[3]劉洋，周翠云；機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化的設(shè)計(jì)原則及發(fā)展趨勢(shì)[J]；城市建設(shè)理論研究（電子版）；2015（05）