智能制造背景下機械設(shè)計及自動化技術(shù)發(fā)展方向研究

李兆寶

摘要：機械設(shè)計與制造是支撐我國經(jīng)濟穩(wěn)定發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)，綜合發(fā)達國家的發(fā)展歷史，無不是以工業(yè)發(fā)展保障國家國際地位，我國機械設(shè)計及自動化技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)進入平穩(wěn)發(fā)展的時期，同時整個社會已經(jīng)進入運用人工智能等技術(shù)促進技術(shù)發(fā)展的時代，如何借助新一代數(shù)字化、智能化技術(shù)，推動我國機械設(shè)計及自動化技術(shù)升級換代，以強有力機械能力助力我國工業(yè)發(fā)展，成為當下相關(guān)學者研究的熱門問題。

關(guān)鍵詞：智能制造;機械設(shè)計及自動化;發(fā)展方向

引言

隨著科技的進步，自動化技術(shù)逐漸被廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域。在此背景下，傳統(tǒng)的簡易機械以及傳統(tǒng)的工業(yè)制造方式顯然已經(jīng)不能滿足時代發(fā)展的需求，而應(yīng)用智能自動化技術(shù)無論是在生產(chǎn)效率還是設(shè)計成本等方面都極大地提升了機械設(shè)計效果，促進了機械行業(yè)的長久發(fā)展。智能化技術(shù)在機械設(shè)計中的應(yīng)用優(yōu)勢主要體現(xiàn)在以下幾個方面：第一，可以有效的降低生產(chǎn)成本。由于智能化技術(shù)主要是依托于計算機、控制技術(shù)等進行應(yīng)用的，所以，對于相關(guān)機械設(shè)備而言，可以在機械設(shè)計環(huán)節(jié)根據(jù)相關(guān)要求做好調(diào)試工作，進而確保整個機械設(shè)計流程的科學、高效，有效地避免人為因素影響機械設(shè)計質(zhì)量，繼而起到節(jié)約機械設(shè)計制造成本的要求;第二，降低工作強度。由于機械設(shè)計流程較為復(fù)雜所以給相關(guān)人員提出了更高的要求，由此也導(dǎo)致機械設(shè)計產(chǎn)業(yè)與相關(guān)人才的矛盾逐漸凸顯出來，繼而制約了機械設(shè)計行業(yè)的發(fā)展。而通過智能化技術(shù)的應(yīng)用，則可以有效地緩解人力資源不足的問題，可以將大量的人力與機械設(shè)計中進行脫離，這樣一來不僅提升了生產(chǎn)效率，而且還提升了機械設(shè)計企業(yè)的經(jīng)濟效益;第三，利于機械制造行業(yè)的智能化發(fā)展。通過智能技術(shù)的應(yīng)用在一定程度上也加大了自動化設(shè)備的應(yīng)用，從而為機械制造行業(yè)提供基礎(chǔ)保障。

1機械自動化技術(shù)的含義

自動化技術(shù)是以計算機信息技術(shù)為支撐，通過融合機械、微電子、仿生學、傳感器等多學科的先進技術(shù)實現(xiàn)機器設(shè)備或機械裝備在無人或較少人員參與操作的情況下，可以按照生產(chǎn)需求在預(yù)先設(shè)定的程序或命令下能自動監(jiān)測生產(chǎn)過程，分析判斷實時狀況，并自行生產(chǎn)作業(yè)的現(xiàn)代化技術(shù)。在機械設(shè)計制造行業(yè)領(lǐng)域，機械自動化技術(shù)即通過相關(guān)硬件設(shè)備和軟件程序使得機械設(shè)計及制造過程實現(xiàn)自動化控制的技術(shù)。

2智能制造背景下機械設(shè)計及自動化技術(shù)發(fā)展方向

2.1應(yīng)用于數(shù)控系統(tǒng)

數(shù)控系統(tǒng)在機械工程和生產(chǎn)中起著重要的作用，在自動化工程中充分保證生產(chǎn)設(shè)備的穩(wěn)定性與效率，其中數(shù)控系統(tǒng)主要為數(shù)字中心、計算機設(shè)備與加工技術(shù)，這些技術(shù)的結(jié)合可以在實際企業(yè)生產(chǎn)制造過程中發(fā)揮最大價值，保證企業(yè)在更高維度實現(xiàn)產(chǎn)品機械化生產(chǎn)，提高企業(yè)生產(chǎn)效率的同時可保證質(zhì)量更新。因此，企業(yè)需要對操作人員進一步培訓，這就能實現(xiàn)數(shù)字工程的質(zhì)量控制，減少因不良操作造成機械操作不當引起的成本損失，加大操作人員對自身崗位重要性的認識，保證嚴謹、認真的工作態(tài)度。其中，在機械制造生產(chǎn)時，自動化技術(shù)大概作用于以下兩個方面：①急?？刂蒲b置。在機器運轉(zhuǎn)期間，由于工作人員的失誤，或者是機械故障，急停裝置便會自動開始運轉(zhuǎn)，將機器叫停。它主要是針對于沖壓工藝實施監(jiān)測，一旦急?？刂蒲b置檢測出異常，便會立即對機器加以控制，以極大程度的保障沖壓工藝流程的安全。②安全防護門。與急停裝置相配套使用，在急停裝置啟動后，警報器會提醒工作人員撤離到安全區(qū)域，此時防護門關(guān)閉，待到急停裝置完全啟動，并成功將裝置停下來后，安全防護門才會開啟，讓工作人員入內(nèi)檢查故障原因。

2.2應(yīng)用節(jié)能技術(shù)

很多企業(yè)在生產(chǎn)過程中都要消耗大量能源，其中大部分都是不可再生的。久而久之，人們開始意識到他們正在浪費能源。很多企業(yè)在發(fā)展過程中都開始將節(jié)能作為一項發(fā)展規(guī)劃，將可持續(xù)發(fā)展作為企業(yè)的發(fā)展理念之一。在機械設(shè)計與制造中，各種節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用對節(jié)能起著重要作用。節(jié)約能源推動了機械設(shè)計和制造自動化的發(fā)展，對于機械設(shè)計制造，采用自動化技術(shù)，可回收生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的各種機械產(chǎn)品，有效降低生產(chǎn)成本。在機械設(shè)計與制造中，節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用主要是指采用先進的自動化技術(shù)，兼顧產(chǎn)品的性能和用途，以提高這些產(chǎn)品的附加值，使其能多次使用，節(jié)能技術(shù)在機械工業(yè)知識與技術(shù)密集型企業(yè)中普遍應(yīng)用，促進了企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

2.3計算機三維可視化仿真技術(shù)

計算機三維可視化仿真技術(shù)包括兩部分內(nèi)容，第一是三維可視化，即通過計算機輔助設(shè)計軟件，將客戶的需求進行可視化呈現(xiàn)，與傳統(tǒng)二維視圖相比，三維可視化能直觀明了的將產(chǎn)品細節(jié)進行展示，避免因設(shè)計問題而導(dǎo)致的產(chǎn)品報廢;第二是計算機仿真技術(shù)，由于現(xiàn)階段大多數(shù)產(chǎn)品均為多系統(tǒng)復(fù)雜產(chǎn)品，通過計算機仿真技術(shù)，將產(chǎn)品的工作過程進行數(shù)據(jù)化分析，找出關(guān)鍵點進行功能加強。

2.4虛擬化技術(shù)

隨著科技的進步，虛擬化技術(shù)得以廣泛的應(yīng)用。目前，為了更好地滿足機械設(shè)計需求，精準的模擬參數(shù)，提升機械設(shè)備的使用性能等均可以依靠虛擬技術(shù)來完成，從而有效地提升機械設(shè)計質(zhì)量和效率。另外，由于機械設(shè)計中虛擬技術(shù)主要是對機械設(shè)計產(chǎn)品流程的仿真，所以通過此環(huán)節(jié)可以高效地模擬出機械設(shè)計產(chǎn)品的性能、結(jié)構(gòu)以及在制造過程中可能出現(xiàn)的問題，進而降低機械設(shè)計生產(chǎn)制造環(huán)節(jié)各項物料大量消耗的情況。譬如，當對所機械設(shè)計的零部件進行切削或者加工過程中，就可以通過大數(shù)據(jù)、多媒體以及人工智能等技術(shù)來科學的對設(shè)計產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、質(zhì)量以及制作流程等進行檢驗，并通過仿真工作可以準確及時的發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品所出現(xiàn)的問題，并在此基礎(chǔ)上對機械制造指令和產(chǎn)品生產(chǎn)操作邏輯優(yōu)化等提供參考依據(jù)，進而達到機械設(shè)計自動化生產(chǎn)的目的。除此以外，由于虛擬化技術(shù)具有一定的復(fù)雜性，所包含的知識點也較為復(fù)雜，其不僅涉及了人工智能技術(shù)而且還包含了計算機圖形學等知識，所以通過此技術(shù)在機械設(shè)計中的應(yīng)用，可以促使設(shè)備系統(tǒng)處于虛擬化運行狀態(tài)，進而在確保機械制造行業(yè)生產(chǎn)質(zhì)量的同時降低設(shè)備運行受阻現(xiàn)象的發(fā)生幾率。

3機械自動化的應(yīng)用優(yōu)勢

傳統(tǒng)的機械設(shè)計制造生產(chǎn)模式需要較多人員參與產(chǎn)品模型建立及機器制造過程，生產(chǎn)效率較低，成本投入較高，且機械設(shè)計制造工序繁多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，過度依賴人工的生產(chǎn)模式受人員操作水平影響以致產(chǎn)品質(zhì)量不高，能源浪費也較嚴重。目前，自動化技術(shù)在機械設(shè)計制造領(lǐng)域的應(yīng)用主要集中體現(xiàn)在數(shù)字控制技術(shù)、柔性化生產(chǎn)模式及自動檢測技術(shù)應(yīng)用等幾方面，機械自動化的應(yīng)用具有以下優(yōu)勢。第一，提升制造精度，機械自動化設(shè)計制造生產(chǎn)流程中，工作人員只需規(guī)范運用生產(chǎn)線，由計算機系統(tǒng)自動控制生產(chǎn)過程并進行質(zhì)量檢測，可以實現(xiàn)高精度生產(chǎn)，使得設(shè)計與制造質(zhì)量大大提升;第二，提高生產(chǎn)效率，應(yīng)用自動化技術(shù)打破了傳統(tǒng)機械設(shè)計制造工藝的束縛，消除了人工生產(chǎn)模式存在的限制，通過整合各個生產(chǎn)階段削減了冗余操作，使得生產(chǎn)流水線能高效快速運轉(zhuǎn);第三，降低生產(chǎn)成本，機械自動化設(shè)計制造減少了人力資源的投入，提升了生產(chǎn)資料的利用率，同時通過自動監(jiān)測生產(chǎn)實時狀態(tài)也提高了機械設(shè)計制造過程的安全性能，減少了設(shè)備損壞和安全事故的風險，降本增效成效十分顯著。

結(jié)語

總而言之，近年來，隨著科技的發(fā)展，尤其是自動化技術(shù)的發(fā)展，給我國社會生活的各個領(lǐng)域，尤其是機械設(shè)計制造領(lǐng)域帶來了新的活力，自動化和智能化的發(fā)展，能夠反映出一個國家的機械工程和制造業(yè)的自動化水平，因此我們應(yīng)不斷創(chuàng)新先進技術(shù)，提高機械設(shè)計與生產(chǎn)的自動化程度。

參考文獻

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