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

劉紅偉 江聰聰

摘 要：隨著社會(huì)的飛速發(fā)展，機(jī)械制造行業(yè)的發(fā)展也日新月異。生產(chǎn)力發(fā)展能夠帶動(dòng)生產(chǎn)關(guān)系的變化，近年來(lái)隨著信息智能技術(shù)取得持續(xù)突破，自動(dòng)化技術(shù)在多個(gè)行業(yè)中得到應(yīng)用。其中機(jī)械制造業(yè)作為自動(dòng)化技術(shù)受益最廣的行業(yè)，其技術(shù)發(fā)展有效提升了生產(chǎn)效率，同時(shí)促使制造業(yè)由勞動(dòng)密集型向技術(shù)密集型方向升級(jí)，強(qiáng)化了機(jī)械現(xiàn)代化水平。

關(guān)鍵詞：自動(dòng)化技術(shù)；機(jī)械設(shè)計(jì)制造；有效運(yùn)用

1機(jī)械自動(dòng)化的發(fā)展背景

為了加強(qiáng)機(jī)械生產(chǎn)制造行業(yè)的科學(xué)性和靈活性能，滿(mǎn)足時(shí)代社會(huì)市場(chǎng)發(fā)展進(jìn)步的生產(chǎn)技術(shù)需要、順應(yīng)市場(chǎng)的發(fā)展變化，開(kāi)發(fā)、研制了機(jī)械自動(dòng)化生產(chǎn)加工技術(shù)和系統(tǒng)，其借助計(jì)算機(jī)技術(shù)的科學(xué)應(yīng)用有效實(shí)現(xiàn)可變性能和柔性，工作人員利用計(jì)算機(jī)向機(jī)器發(fā)布指令，從而使機(jī)器自動(dòng)進(jìn)行相應(yīng)的生產(chǎn)工作，有效替換人工體力勞動(dòng)，不僅可有效解決人工勞力資源的短缺問(wèn)題，而且可有效避免人為因素可能出現(xiàn)的誤差或錯(cuò)誤，有效減少人力成本和時(shí)間成本的投入，科學(xué)提高企業(yè)的生產(chǎn)技術(shù)和生產(chǎn)力，提高生產(chǎn)工作質(zhì)量和效率。

2概述機(jī)械自動(dòng)化及其組成部分

2.1 機(jī)械自動(dòng)化的概述

機(jī)械設(shè)計(jì)自動(dòng)化是近年來(lái)新興的一門(mén)技術(shù)，設(shè)計(jì)者首先根據(jù)設(shè)定的內(nèi)容編寫(xiě)好程序代碼，然后將這些代碼輸入計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，將設(shè)計(jì)需要的各個(gè)參數(shù)輸入相應(yīng)的軟件系統(tǒng)，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)借助三維軟件對(duì)設(shè)計(jì)者設(shè)計(jì)出的基本模型進(jìn)行調(diào)整。更高級(jí)的自動(dòng)化設(shè)計(jì)系統(tǒng)還可以對(duì)該模型進(jìn)行力學(xué)性能分析，如果模型的零件不能滿(mǎn)足強(qiáng)度和剛度需求，那么計(jì)算機(jī)軟件就會(huì)對(duì)該模型進(jìn)行進(jìn)一步修改，直到模型能夠滿(mǎn)足要求為止。機(jī)械自動(dòng)化設(shè)計(jì)的優(yōu)勢(shì)在于，大大縮短了設(shè)計(jì)周期，減少了設(shè)計(jì)者的工作量，可以讓設(shè)計(jì)者在設(shè)計(jì)初期，根據(jù)軟件生成的模型做出一個(gè)實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?，為企業(yè)節(jié)省設(shè)計(jì)資金。

2.2 機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)的組成

機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)既涵蓋了機(jī)械設(shè)計(jì)方面的技術(shù)，又包括自動(dòng)化方面的技術(shù)。涉及的學(xué)科非常多，如機(jī)械設(shè)計(jì)制造，機(jī)械原理，單片機(jī)技術(shù)，信號(hào)采集技術(shù)，傳感器技術(shù)和自動(dòng)控制工程技術(shù)等。機(jī)械設(shè)計(jì)制造和機(jī)械原理是該技術(shù)的骨架，所設(shè)計(jì)的機(jī)械產(chǎn)品必須滿(mǎn)足這兩個(gè)學(xué)科的要求，而單片機(jī)技術(shù)和信號(hào)采集技術(shù)則為該技術(shù)提供了電子技術(shù)方面的支持，而自動(dòng)控制工程技術(shù)可以為機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)設(shè)計(jì)閉環(huán)控制系統(tǒng)，這幾個(gè)技術(shù)互相融合，共同為機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)提供專(zhuān)業(yè)知識(shí)支持。

3自動(dòng)化技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)制造方面的應(yīng)用

3.1信息自動(dòng)化與生產(chǎn)資料的自動(dòng)供應(yīng)

信息自動(dòng)化主要是指在機(jī)械制造中利用相關(guān)設(shè)備對(duì)各種信息進(jìn)行識(shí)別，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)各種信息的自動(dòng)化分類(lèi)與管理的過(guò)程。在這一環(huán)節(jié)中計(jì)算機(jī)可以根據(jù)設(shè)定的信息對(duì)預(yù)定機(jī)械的設(shè)計(jì)進(jìn)行生產(chǎn)參數(shù)的設(shè)定，最終實(shí)現(xiàn)機(jī)械的數(shù)據(jù)改造。此外生產(chǎn)物資供應(yīng)的自動(dòng)化可以很好的實(shí)現(xiàn)單機(jī)自動(dòng)化管理，對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中的各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行自動(dòng)化的連接，把不同的生產(chǎn)資料進(jìn)行合理的分配與管理，減少因資源分配不合理造成的浪費(fèi)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)資料利用效果的最大化。

3.2生產(chǎn)自動(dòng)化與裝備自動(dòng)化

在機(jī)械設(shè)計(jì)工作中存在大量的重復(fù)工作，人為勞動(dòng)去處理這些工作不僅浪費(fèi)了時(shí)間，更浪費(fèi)了精力。這時(shí)，生產(chǎn)的自動(dòng)化可以將機(jī)械設(shè)計(jì)制造中所存在的重復(fù)性工作實(shí)現(xiàn)整合，讓機(jī)械的自動(dòng)化去處理那些重復(fù)的生產(chǎn)工序，解放了部分人力，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)效率的提高。另一方面，裝備自動(dòng)化可以使得相關(guān)的零部件根據(jù)其本身的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行搬運(yùn)、調(diào)試、組裝等建立一套完整的生產(chǎn)流水線(xiàn)。不僅改變了原有的裝置模式，更可以顯著提升機(jī)械設(shè)計(jì)的效率。

3.3虛擬化應(yīng)用

虛擬化應(yīng)用主要是利用包括計(jì)算機(jī)在內(nèi)的各種先進(jìn)技術(shù)，對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行機(jī)械化的設(shè)計(jì)與生產(chǎn)。它可以根據(jù)模型進(jìn)行精確地估計(jì)產(chǎn)品投入市場(chǎng)可能產(chǎn)生的問(wèn)題并做定出完善的解決方案，從而達(dá)到減少機(jī)械生產(chǎn)過(guò)程中可能出現(xiàn)問(wèn)題的目的，最終實(shí)現(xiàn)節(jié)約成本、提高效率。在這一過(guò)程中，自動(dòng)化技術(shù)的機(jī)械化使用在根本上是為了提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，實(shí)現(xiàn)企業(yè)更好更快發(fā)展，在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中保持優(yōu)勢(shì)地位。

3.4創(chuàng)新設(shè)計(jì)方法

創(chuàng)新設(shè)計(jì)方法在機(jī)械設(shè)計(jì)自動(dòng)化方面主要體現(xiàn)在能夠自動(dòng)的針對(duì)一些擁有復(fù)雜程序的機(jī)械設(shè)計(jì)方案進(jìn)行建模、裝配與仿真。在這一環(huán)節(jié)中，自動(dòng)化技術(shù)可以提前通過(guò)基本的機(jī)構(gòu)占據(jù)空間并建立相關(guān)聯(lián)系，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的最優(yōu)配置。此外，該系統(tǒng)還可以通過(guò)一些預(yù)定算法，挑選出具備優(yōu)質(zhì)潛力的設(shè)計(jì)方案，從而實(shí)現(xiàn)企業(yè)對(duì)市場(chǎng)前景的掌控，保持企業(yè)的領(lǐng)先地位。

3.5柔性自動(dòng)化應(yīng)用

在機(jī)械設(shè)計(jì)制造中，柔性自動(dòng)化技術(shù)主要是在機(jī)械生產(chǎn)的過(guò)程中，通過(guò)計(jì)算機(jī)將應(yīng)該對(duì)外界因素造成作用的因素進(jìn)行轉(zhuǎn)化。隨著現(xiàn)代機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展，機(jī)械使用者對(duì)傳統(tǒng)的機(jī)械應(yīng)變以及反應(yīng)提出了更高的需求，這就需要企業(yè)必須結(jié)合市場(chǎng)的發(fā)展變化，實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)械制造的優(yōu)化與調(diào)整，這時(shí)候柔性的自動(dòng)化應(yīng)用顯得非常重要。在實(shí)際的操作過(guò)程中，如果客戶(hù)的需求發(fā)生變化，企業(yè)就需要采取柔性自動(dòng)化技術(shù)提高機(jī)械自動(dòng)化設(shè)備的隨機(jī)應(yīng)變能力，只有這樣才能不斷滿(mǎn)足客戶(hù)的多樣化需求。

3.6高度集成化的應(yīng)用

高度集成的自動(dòng)化機(jī)械制造技術(shù)是當(dāng)前國(guó)際乃至國(guó)內(nèi)機(jī)械制造行業(yè)的主要發(fā)展方向。其實(shí)，自動(dòng)化技術(shù)主要是借助工程系統(tǒng)的基礎(chǔ)理論知識(shí)對(duì)企業(yè)的機(jī)械制造程序進(jìn)行不斷的優(yōu)化，從而企業(yè)可以通過(guò)對(duì)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的精簡(jiǎn)來(lái)帶動(dòng)機(jī)械制造業(yè)的自動(dòng)化。進(jìn)而在現(xiàn)代信息技術(shù)體系的支持之下，將機(jī)械設(shè)計(jì)制造企業(yè)的各個(gè)生產(chǎn)要素集成為一個(gè)有機(jī)的整體，從而實(shí)現(xiàn)以人為中心的自動(dòng)化機(jī)械設(shè)計(jì)制造生產(chǎn)模式。比如在企業(yè)的集成化生產(chǎn)過(guò)程中，實(shí)行生產(chǎn)與經(jīng)營(yíng)的動(dòng)態(tài)化集成，可以將企業(yè)員工的內(nèi)部動(dòng)態(tài)即成為一體，實(shí)現(xiàn)最大程度的需求的融合，提高企業(yè)產(chǎn)品的質(zhì)量，降低產(chǎn)品的成本等具有重要的意義與價(jià)值。

4機(jī)械設(shè)計(jì)制造中應(yīng)用自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

（1）機(jī)電一體化趨勢(shì)，隨著信息科技的發(fā)展，計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷精進(jìn)，機(jī)械設(shè)計(jì)制造一定會(huì)與計(jì)算機(jī)技術(shù)、機(jī)械技術(shù)相結(jié)合，讓自動(dòng)化更好服務(wù)于機(jī)械設(shè)計(jì)制造，實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化。不斷完善機(jī)械制造的生產(chǎn)結(jié)構(gòu)，使得機(jī)械制造在機(jī)械生產(chǎn)過(guò)程中高效高質(zhì)量完成，提高機(jī)械制造的經(jīng)濟(jì)效益。（2）虛擬化趨勢(shì)，互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展以及智能理念不斷深入人心，虛擬化是現(xiàn)代化社會(huì)發(fā)展的走向之一。未來(lái)自動(dòng)化機(jī)械設(shè)計(jì)制造過(guò)程中，將虛擬化技術(shù)融入其中，通過(guò)構(gòu)造虛擬化機(jī)械產(chǎn)品模型，明確機(jī)械的構(gòu)件和參數(shù)，實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化、合理化的機(jī)械設(shè)計(jì)制造。如目前的智能化機(jī)械工廠(chǎng)，未來(lái)的機(jī)械設(shè)計(jì)制造工廠(chǎng)會(huì)更加智能化、數(shù)字化、虛擬化，實(shí)現(xiàn)虛擬與現(xiàn)實(shí)有機(jī)對(duì)接實(shí)現(xiàn)虛擬現(xiàn)實(shí)。（3）生態(tài)化趨勢(shì)，節(jié)能環(huán)保一直是當(dāng)今社會(huì)發(fā)展的宗旨，工業(yè)制造過(guò)程中要避免甚至減少破壞生態(tài)環(huán)境的事情再次發(fā)生，推動(dòng)自動(dòng)化機(jī)械設(shè)計(jì)制造過(guò)程中要不斷貫徹落實(shí)“節(jié)能環(huán)?！崩砟?，設(shè)計(jì)符合環(huán)境需求、綠色無(wú)污染的機(jī)械產(chǎn)品，最大可能的降低機(jī)械設(shè)計(jì)制造的成本，實(shí)現(xiàn)機(jī)械設(shè)計(jì)制造自動(dòng)化向生態(tài)綠色方向發(fā)展，實(shí)現(xiàn)資源循環(huán)利用，經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展。

結(jié)語(yǔ)

自動(dòng)化技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)與制造中的應(yīng)用具有明顯的優(yōu)勢(shì)，自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用是制造業(yè)發(fā)展的必經(jīng)之路，所以，生產(chǎn)企業(yè)只有將自動(dòng)化及技術(shù)與機(jī)械設(shè)計(jì)制造有效的融合，才能夠達(dá)到預(yù)期的生產(chǎn)效果。

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