自動化技術(shù)在機械設(shè)計制造中的有效運用分析

郭鑫 張鈺

摘 要 近年來，我國加大了工業(yè)建設(shè)的發(fā)展力度，使得工業(yè)建設(shè)逐漸成為我國整體經(jīng)濟建設(shè)快速發(fā)展的產(chǎn)業(yè)支柱，隨著社會經(jīng)濟水平的不斷提升，相應帶動了科學技術(shù)的持續(xù)進步。信息科學技術(shù)的不斷深入發(fā)展，使得自動化技術(shù)得到了全面革新，并且有效應用到了機械設(shè)計的有關(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)域中合理地應用此項技術(shù)，將會使得整項設(shè)計工作都能夠體現(xiàn)出精確化的特點，這樣在很大程度上大大提升了機械產(chǎn)品的質(zhì)量。

關(guān)鍵詞 自動化技術(shù) 機械設(shè)計制造 數(shù)控技術(shù) 工業(yè)4.0

中圖分類號：TH122 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0745（2022）04-0019-03

我國工業(yè)建設(shè)最近幾年之所以發(fā)展如此迅速，是因為各行業(yè)的支持和高度配合，才有今天的成就和成果[1]，在機械制造方面，自動化是其追求的本質(zhì)目標，在實施機械自動化整體的發(fā)展過程當中，技術(shù)的發(fā)展和使用是主要的關(guān)鍵因素，我們應該對技術(shù)進行改革和創(chuàng)新，有效地將機械化和技術(shù)進行融合，然后再將整體的產(chǎn)品和功能進行升級，讓整個機械自動化體系變得更加完整和科學。當前我們正在通過科學技術(shù)來推動機械自動化的完善和發(fā)展，這和我國當前發(fā)展國情也是相符的。

1 機械設(shè)計制造及其自動化概述

傳統(tǒng)的機械制造業(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)，且為了避免因機械故障問題帶來的損失，需要工作人員實時監(jiān)測和控制每臺機械的運行情況。傳統(tǒng)的機械制造方式在花費大量人力、物力和財力的同時，因生產(chǎn)時間過長、生產(chǎn)效率低，其生產(chǎn)出來的產(chǎn)品科技含量和質(zhì)量都不達標，再加上耗能較大，使得資源浪費現(xiàn)象較為嚴重，不僅增加了生產(chǎn)成本，還無法實現(xiàn)經(jīng)濟效益的最大化。因此，隨著時代的發(fā)展進步，機械制造行業(yè)也與時俱進，擺脫了過去傳統(tǒng)的人工操作方式，開始朝著自動化方向不斷發(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 自動化技術(shù)在機械設(shè)計制造中的應用優(yōu)勢

2.1 有利于降低機械制造的成本

自動化技術(shù)應用于機械設(shè)計制造業(yè)的首要優(yōu)勢便是能夠?qū)Τ杀具M行控制，使成本降低。從自動化技術(shù)的工作開展來看，主要是針對機械設(shè)計的需求來進行調(diào)試，并同時對自動化設(shè)備的參數(shù)進行調(diào)整，以此來確保機械設(shè)計制造流程的合規(guī)和高效。此外，在自動化技術(shù)的應用中，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)濟損失，有效降低了企業(yè)的成本。

2.2 增強設(shè)計的根本效率

在長時間的研究過程中得知，有關(guān)技術(shù)人員在機械設(shè)計的過程中合理運用自動化技術(shù)，能夠從中獲得較為理想的效果，使得機械設(shè)計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，自動化技術(shù)所具有的特點，顯著的表現(xiàn)在設(shè)計效率環(huán)節(jié)上，相關(guān)技術(shù)人員在機械設(shè)計中應用此項技術(shù)，能夠從各個環(huán)節(jié)上提升機械設(shè)計的質(zhì)量水平，并且優(yōu)化機械設(shè)計的各個環(huán)節(jié)，使得機械設(shè)計的制造效率與制造水平都能夠從根本上得到提升與強化。從這些方面來看，該項技術(shù)在實際應用中也就具有極強的效率性。

2.3 有利于促進機械設(shè)計制造業(yè)的發(fā)展

自動化技術(shù)是互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和計算機技術(shù)不斷發(fā)展的產(chǎn)物。同時，自動化技術(shù)與智能技術(shù)的結(jié)合也已成為我國各行業(yè)發(fā)展和提高市場競爭力的主要方向。通過應用自動化技術(shù)，更有利于企業(yè)批量生產(chǎn)和加工的實現(xiàn)。同時，用自動化機器代替?zhèn)鹘y(tǒng)的重復性手工作業(yè)后，生產(chǎn)效率和質(zhì)量也得到了提高。

2.4 自動化機械操作更加簡便

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

3 自動化技術(shù)在機械設(shè)計制造中的有效運用

3.1 自動化技術(shù)在機械設(shè)計制造中的應用

3.1.1 集成化

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

3.1.2 智能化

智能化是機械制造行業(yè)歷史發(fā)展的必然趨勢，為實現(xiàn)自動化技術(shù)的智能應用，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，通過感應器采集到的信息可以實時反饋生產(chǎn)狀態(tài)，員工可根據(jù)反饋的數(shù)據(jù)對生產(chǎn)過程進行監(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)工作提供進一步的質(zhì)量保證。

3.2 自動化技術(shù)的數(shù)控運用

自動化技術(shù)的數(shù)控運用指的是把數(shù)字控制技術(shù)運用在機械設(shè)計生產(chǎn)領(lǐng)域。數(shù)控的運用需要將計算機自動控制等多門技術(shù)進行有效融合，提升機械設(shè)計生產(chǎn)過程中的工作效率和便利程度，數(shù)控技術(shù)能夠被運用在機械設(shè)計和生產(chǎn)的每一個環(huán)節(jié)中并發(fā)揮自身價值，但是數(shù)控技術(shù)的加入使機械設(shè)計制造全過程相比于以往增大了一定的難度，在實際操作過程中就相應地對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)控運用知識以及具有生產(chǎn)責任心與耐心，這樣才能充分發(fā)揮數(shù)控技術(shù)的利用價值，避免機械設(shè)計生產(chǎn)過程中的誤差與缺陷。因此在這一方面，數(shù)控技術(shù)運用屬于高端技術(shù)，一般在大型機械生產(chǎn)制造企業(yè)會采用這一技術(shù)進行生產(chǎn)流程的改進，對于我國大多數(shù)的中小企業(yè)數(shù)控技術(shù)的運用似乎為時尚早。大多數(shù)時候，數(shù)控技術(shù)可以運用的部分還是由人工進行代替操作，從宏觀角度來說，這對我國機械設(shè)計的水平增長有一定的負面作用。在未來，研究人員要積極找尋數(shù)控技術(shù)的運用渠道，增加數(shù)控技術(shù)在具體操作過程中的簡便性，提高普適性，突破國外對核心技術(shù)的壟斷和封鎖，針對我國國情和工業(yè)生產(chǎn)實際情況探尋核心技術(shù)，彌補我國在傳統(tǒng)機械設(shè)計制造領(lǐng)域存在的缺陷。

3.3 自動化技術(shù)的柔性化應用

英國提出了有關(guān)柔性自動化技術(shù)的概念。它主要基于產(chǎn)品的生產(chǎn)信息，結(jié)合了物料存儲和運輸系統(tǒng)以及數(shù)字處理技術(shù)和設(shè)備，以適應各種目的的生產(chǎn)和加工對象。柔性自動化生產(chǎn)技術(shù)是通過組技術(shù)的形成而產(chǎn)生的。組技術(shù)應根據(jù)加工要求有序地組織加工對象，以方便選擇相應的加工設(shè)備。靈活的自動化生產(chǎn)技術(shù)所擁有的信息控制結(jié)構(gòu)呈金字塔形，以計算機為核心，在生產(chǎn)過程中對信息進行控制、監(jiān)視和測試，并對生產(chǎn)計劃進行合理的修改[5]。另外，負責組生產(chǎn)控制的計算機可以將下層計算機的生產(chǎn)狀態(tài)傳輸?shù)缴蠈?。其中，最下面的主要是過程設(shè)備接口的計算機監(jiān)控，它收集并檢測生產(chǎn)接口的生產(chǎn)情況，并根據(jù)上級傳達的指令進行適當?shù)恼{(diào)整。柔性自動化存儲和運輸系統(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，為機械制造自動化技術(shù)在未來奠定良好的發(fā)展基礎(chǔ)。

3.4 氣體保護焊技術(shù)

氣體保護焊技術(shù)簡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)的主要特點在于可以將特定的氣體作為焊接物品之間的一種保護性媒介，從而確保焊接的安全性和可靠性。在實際焊接的操作過程中，電弧周圍會出現(xiàn)氣體的保護層，從而將電弧、空氣以及熔池進行分離，有效地避免氣體對焊接造成的嚴重影響，保證焊接電弧能夠充分地進行燃燒。通常情況下，主要會使用二氧化碳作為焊接的保護氣體，主要的原因在于二氧化碳氣體的成本較低，并且具有較高的安全性。因此，這種焊接保護形式在現(xiàn)代機械加工中的應用較為廣泛。

3.5 計算機輔助技術(shù)的應用

結(jié)合自動化技術(shù)在各行業(yè)中的應用能夠看出，機械設(shè)計制造具有較強的理論性和實踐性。自動化技術(shù)與計算機技術(shù)緊密結(jié)合，能夠加速工作流程。由于我國自動化技術(shù)與計算機輔助技術(shù)發(fā)展迅速，提升了眾多領(lǐng)域以及行業(yè)的工作效率。隨著機械技術(shù)與自動化技術(shù)的發(fā)展，自動化技術(shù)在機械設(shè)計制造中的應用領(lǐng)域廣闊，優(yōu)勢也更加明顯。在應用自動化技術(shù)之前，需要結(jié)合當前生產(chǎn)企業(yè)的戰(zhàn)略規(guī)劃，全面掌握產(chǎn)品信息并進行優(yōu)化。在機械設(shè)計過程中，計算機輔助技術(shù)能夠充分提升工作效率和整個流程的流暢度。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 機械設(shè)計制造及其自動化的未來發(fā)展趨勢

4.1 操作過程精準，生產(chǎn)流程簡潔

結(jié)合當前機械制造自動化發(fā)展實際，不難發(fā)現(xiàn)其在未來有較大的應用前景。為了更好地滿足復雜的工作環(huán)境和生產(chǎn)要求，構(gòu)建機電一體化系統(tǒng)刻不容緩，這對增強生產(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我國機械制造加工企業(yè)實現(xiàn)良好發(fā)展。對于機械制造加工領(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)展會不斷優(yōu)化生產(chǎn)過程。在實際工作環(huán)節(jié)，由于機械生產(chǎn)設(shè)備的應用常根據(jù)人的行為和思維習慣展開，因此在促進企業(yè)各項生產(chǎn)活動有序進行的同時，還使生產(chǎn)更傾向于人性化和智能化發(fā)展。此外，在機械生產(chǎn)和加工的全過程中，引入數(shù)字信息技術(shù)極為關(guān)鍵，其可將對應工序轉(zhuǎn)化成圖像、聲音或視頻，最終形成數(shù)字化信息，在對應信息系統(tǒng)的基礎(chǔ)上實現(xiàn)數(shù)字化發(fā)展，同時還能對數(shù)據(jù)信息進行有效處理。通過產(chǎn)品制造的過程模擬，可以提升產(chǎn)品質(zhì)量。未來機械制造及其自動化發(fā)展將會更加精準，生產(chǎn)過程也將更為簡潔。

4.2 網(wǎng)絡(luò)發(fā)展趨勢分析

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

4.3 “工業(yè)4.0”為我國機械制造及自動化行業(yè)發(fā)展指明方向

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

5 結(jié)語

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

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