淺析自動(dòng)化技術(shù)在機(jī)械加工中的運(yùn)用

宋玲

懷化職業(yè)技術(shù)學(xué)院 湖南省懷化市 418000

自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用，是現(xiàn)代機(jī)械最主要的發(fā)展方向。該方法主要是以電子計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)，結(jié)合了計(jì)算機(jī)科學(xué)、微電子技術(shù)、工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)等。相較于傳統(tǒng)的機(jī)械加工方式和機(jī)械加工技術(shù)，自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用對(duì)機(jī)械加工的全過程進(jìn)行了創(chuàng)新，優(yōu)化了機(jī)械加工的工藝，創(chuàng)新了機(jī)械加工的方法，因此在各個(gè)方面都具有諸多應(yīng)用優(yōu)勢。

1 機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展概述

1.1 機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)定義

機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)就是機(jī)器或裝置，在無人干預(yù)的情況下，按照預(yù)先編定的程序或指令自動(dòng)進(jìn)行各項(xiàng)操作，或者對(duì)某項(xiàng)工作進(jìn)行控制的過程。機(jī)械自動(dòng)化是機(jī)器或者裝置通過機(jī)械方式實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制的過程。機(jī)械自動(dòng)化是最早出現(xiàn)的自動(dòng)控制系統(tǒng)，也是自動(dòng)化的分支。機(jī)械自動(dòng)化的發(fā)展具有悠久的歷史，最早出現(xiàn)的時(shí)間已不可考。在我國的古代典籍《墨子》中記錄最早的自動(dòng)化應(yīng)該是春秋戰(zhàn)國時(shí)期魯班制造的木鳥。近現(xiàn)代以來，隨著工業(yè)革命開展，機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)開始在各個(gè)行業(yè)和領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，極大的提高了社會(huì)生產(chǎn)效率，轉(zhuǎn)變了傳統(tǒng)的生產(chǎn)方式。在機(jī)械加工領(lǐng)域中，通過自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用能夠優(yōu)化機(jī)械加工的整個(gè)過程，并且創(chuàng)新機(jī)械加工的方法，極大的提高了機(jī)械加工的效率，節(jié)省了各項(xiàng)資源的投入。隨著技術(shù)的不斷革新，自動(dòng)化技術(shù)在機(jī)械加工領(lǐng)域中的廣泛應(yīng)用促進(jìn)了相關(guān)產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展。

1.2 自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展歷程

自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展歷程可以分為4 個(gè)階段：

第一階段是從18 世紀(jì)中葉到工業(yè)革命時(shí)期。1870 年到1950 年間，純機(jī)械控制隨著電液控制的剛性自動(dòng)化加工單機(jī)和系統(tǒng)得到長足發(fā)展。早在1870 年美國已經(jīng)發(fā)明了自動(dòng)制造螺絲的機(jī)器，并于1895 年發(fā)明了多軸自動(dòng)車床，這些都是典型的單機(jī)自動(dòng)化系統(tǒng)，主要采用純機(jī)械控制的方式實(shí)現(xiàn)機(jī)械制造。

第二階段是1952 年至1965 年，這一時(shí)期數(shù)控技術(shù)和工業(yè)機(jī)器人技術(shù)，尤其是單機(jī)數(shù)控技術(shù)取得了長足的發(fā)展。這一時(shí)期數(shù)控技術(shù)的出現(xiàn)可以說是自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用以及自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展史上的里程碑。在機(jī)械制造領(lǐng)域中自動(dòng)化技術(shù)對(duì)于多品種小批量生產(chǎn)的自動(dòng)化意義重大，幾乎是目前經(jīng)濟(jì)性實(shí)現(xiàn)小批量自動(dòng)化生產(chǎn)的唯一使用技術(shù)。

第三階段是從1967 年到20 世紀(jì)80 年代中期，這一階段以數(shù)控機(jī)床和工業(yè)機(jī)器人組成的柔性制造自動(dòng)化系統(tǒng)，得到了飛速發(fā)展。它的出現(xiàn)成功的解決了多品種小批量，復(fù)雜零件生產(chǎn)自動(dòng)化，極大的降低了成本，提高了機(jī)械制造的效率。20 世紀(jì)80 年代初期建成了第一個(gè)由機(jī)器人進(jìn)行裝配的全自動(dòng)化電機(jī)制造廠和利用激光加工的綜合柔性制造系統(tǒng)。

第四階段是20 世紀(jì)80 年代中期至今。自動(dòng)化技術(shù)的飛速發(fā)展，逐漸借助互聯(lián)網(wǎng)和信息技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)，逐漸成為21 世紀(jì)制造業(yè)的新模式，在機(jī)械制造領(lǐng)域中通過機(jī)械制造自動(dòng)化為一體的自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)極大的提高了機(jī)械加工，以及機(jī)械制造的自動(dòng)化程度，并且開始向智能化方向發(fā)展。

2 機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)在機(jī)械加工過程中的重要性

制作機(jī)械工業(yè)的蓬勃開展對(duì)國家生產(chǎn)率水平提升具有積極意義，在中國全面建設(shè)小康社會(huì)的新發(fā)展環(huán)境下，國家為了保證人民的生活品質(zhì)與水平提升，在對(duì)加工機(jī)械產(chǎn)品的生產(chǎn)品質(zhì)與效益水平提升層面上也有著高度重視。而加工機(jī)械工業(yè)的發(fā)展中必須有新的技術(shù)，自動(dòng)化技術(shù)也是關(guān)鍵應(yīng)用技術(shù)，這對(duì)于提升中國加工機(jī)械行業(yè)的生產(chǎn)能力水平具有積極意義。通過把智能化信息技術(shù)在機(jī)械加工當(dāng)中進(jìn)行運(yùn)用，對(duì)系統(tǒng)生產(chǎn)提升也能起到積極影響，能進(jìn)一步改善加工品質(zhì)。智能化信息技術(shù)的運(yùn)用對(duì)加工機(jī)械的全面監(jiān)控目標(biāo)能得到實(shí)現(xiàn)。

2.1 提升機(jī)械設(shè)計(jì)加工的生產(chǎn)效益

在機(jī)械設(shè)計(jì)加工業(yè)利用自動(dòng)化信息技術(shù)，建立了自動(dòng)化生產(chǎn)體系，達(dá)到生產(chǎn)過程高度集成化和智能，達(dá)到加工流程的全面自動(dòng)化，達(dá)到加工流程中機(jī)械加工、組裝、檢驗(yàn)等的自動(dòng)化、智能，從而降低了企業(yè)人力資源和在加工流程中的低效率，并通過所獲得的大數(shù)據(jù)進(jìn)行了生產(chǎn)方案優(yōu)化，從而有效的提高了公司的產(chǎn)出效益。

2.2 在改善機(jī)械設(shè)計(jì)加工的生產(chǎn)環(huán)境

新形勢下，在我國倡導(dǎo)發(fā)展“綠色”加工業(yè)，我國加工業(yè)企業(yè)必須改善并優(yōu)化加工環(huán)境。在機(jī)械設(shè)計(jì)生產(chǎn)過程中，通過利用自動(dòng)化技術(shù)能夠進(jìn)行生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)的自動(dòng)分類管理，并進(jìn)行加工方案優(yōu)選，這樣不但能夠監(jiān)測、管理產(chǎn)品能耗，同時(shí)還可以降低能源消耗，減輕環(huán)境污染，從而推動(dòng)加工業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化發(fā)展。

2.3 有利于促進(jìn)整個(gè)機(jī)械加工行業(yè)的發(fā)展

新時(shí)代下我國在各個(gè)行業(yè)中注重促進(jìn)技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展，由制造業(yè)大國向制造業(yè)強(qiáng)國邁進(jìn)，由“中國制造”轉(zhuǎn)向“中國智造”。在這一過程中自動(dòng)化技術(shù)和機(jī)械加工行業(yè)作為創(chuàng)新型技術(shù)應(yīng)用的前沿領(lǐng)域，應(yīng)當(dāng)積極通過機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)在機(jī)械加工領(lǐng)域中的應(yīng)用積累豐富的經(jīng)驗(yàn)，不斷的創(chuàng)新方法和技術(shù)，在廣泛應(yīng)用的過程中推動(dòng)整個(gè)機(jī)械加工行業(yè)的發(fā)展，從而更好的提高我國的現(xiàn)代化和自動(dòng)化制造水平，進(jìn)一步增強(qiáng)我國的綜合國力。

3 淺析自動(dòng)化技術(shù)在機(jī)械加工中的運(yùn)用

3.1 機(jī)械加工的集成

利用計(jì)算集成技術(shù)開展加工已成為現(xiàn)代企業(yè)的最普遍方式，而計(jì)算機(jī)集成加工是由許多互相關(guān)聯(lián)的信息系統(tǒng)所構(gòu)成，主要包括:生產(chǎn)技術(shù)信息各個(gè)部門、生產(chǎn)管理信息各個(gè)部門、生產(chǎn)自動(dòng)化各個(gè)部門、質(zhì)量信息管理各個(gè)部門。這些電子控制系統(tǒng)的交叉配合與使用，實(shí)現(xiàn)了機(jī)器加工的智能，極大地提高了加工經(jīng)濟(jì)效益，節(jié)省了人力資源，推動(dòng)了機(jī)械加工的集約化。

3.2 機(jī)械加工的自動(dòng)化

自動(dòng)化生產(chǎn)控制系統(tǒng)，是由人機(jī)界面的設(shè)計(jì)與自動(dòng)化共同形成的較為完備的生產(chǎn)管理體系，可以發(fā)揮計(jì)算機(jī)信息控制的優(yōu)越性。在生產(chǎn)流程中使用的主要是模塊化設(shè)計(jì)，使得設(shè)備有了適當(dāng)?shù)娜嵝?。一方面體現(xiàn)了可靠性，另一方面節(jié)約資金，合理利用，實(shí)現(xiàn)無污染，進(jìn)而提升了機(jī)械設(shè)計(jì)、分析、生產(chǎn)、反饋、回收等流程控制的有效性，從而充分體現(xiàn)了合適、合理、統(tǒng)一化的生產(chǎn)工藝要求。自動(dòng)化生產(chǎn)管理系統(tǒng)能夠有效地適應(yīng)生產(chǎn)條件，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)流程的優(yōu)化管理。

在社會(huì)市場經(jīng)濟(jì)的發(fā)展下，機(jī)器加工商們對(duì)產(chǎn)品的需求也愈來愈大。尤其是在經(jīng)濟(jì)高速增長的新市場模式下，由于現(xiàn)階段落后的機(jī)械生產(chǎn)技術(shù)早已不能適應(yīng)市場發(fā)展的要求。所以在自動(dòng)化技術(shù)的進(jìn)一步開發(fā)下，對(duì)產(chǎn)品的認(rèn)識(shí)已經(jīng)出現(xiàn)了本質(zhì)的轉(zhuǎn)變，對(duì)產(chǎn)品的終極設(shè)計(jì)工作已經(jīng)逐漸完成，從而達(dá)到了對(duì)加工產(chǎn)品的系統(tǒng)性和集成化。之所以說其生產(chǎn)技術(shù)變得越來越簡潔，是因?yàn)槠渥詣?dòng)化技術(shù)已把生產(chǎn)技術(shù)與機(jī)器的系統(tǒng)技術(shù)巧妙的融合到了一起，并同時(shí)實(shí)現(xiàn)了先進(jìn)的技術(shù)整合與滲透。而這種綜合性的生產(chǎn)科技也已實(shí)現(xiàn)了人類所期望的一體化技術(shù)，并能夠?qū)C(jī)械加工的有關(guān)工作實(shí)現(xiàn)了管理，評(píng)估與決策的自動(dòng)過程。這樣當(dāng)技術(shù)到達(dá)相當(dāng)?shù)乃疁?zhǔn)后，其自動(dòng)化控制系統(tǒng)就會(huì)具有超出專業(yè)的智能，同時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)專家們不能即時(shí)進(jìn)行監(jiān)控的效果，從而可以更有效的對(duì)意外事件做出發(fā)現(xiàn)與處理。最值得注意的是，這些自動(dòng)化技術(shù)能夠根據(jù)外界的環(huán)境進(jìn)行自我調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)至最佳。

3.3 機(jī)器加工的虛擬化

以現(xiàn)代系統(tǒng)模型設(shè)計(jì)與仿真工藝技術(shù)為基石的“虛擬加工”，于20 世紀(jì)90 時(shí)代初期明確提出，涉及并行工程技術(shù)、多媒體、信息、人工智慧、現(xiàn)代機(jī)械加工技術(shù)工藝、電腦圖形學(xué)等，是一門由多個(gè)專業(yè)技術(shù)領(lǐng)域構(gòu)成的綜合系統(tǒng)科學(xué)技術(shù)。虛擬加工技術(shù)運(yùn)用仿真電子計(jì)算機(jī)、信息化手段對(duì)機(jī)械生產(chǎn)流程中的物質(zhì)、人、環(huán)境和整個(gè)生產(chǎn)流程進(jìn)行了統(tǒng)一的模擬，對(duì)機(jī)械生產(chǎn)流程中可能存在的問題，及時(shí)找到解決問題，并及時(shí)采取措施，以提高生產(chǎn)的一次性成功率，這樣就對(duì)降低成本、減少生產(chǎn)時(shí)間、增加生產(chǎn)的質(zhì)量合格率，發(fā)揮了保障作用。

3.4 工業(yè)機(jī)械加工的環(huán)保綠色

清潔化環(huán)保綠色生產(chǎn)，是指以節(jié)水、降耗、減污為基本目標(biāo)，以管理與科技為主要手段，進(jìn)行生產(chǎn)中全過程污染管理，使污染的形成量最小的一項(xiàng)綜合手段。潔凈產(chǎn)品，包括清潔的能源生產(chǎn)和加工流程；使用無污染、低污染的技術(shù)設(shè)備、新設(shè)備，以節(jié)約能源和資源；加強(qiáng)生產(chǎn)工序、機(jī)械設(shè)備、原料運(yùn)輸管理以及對(duì)產(chǎn)品組裝流程的管控，以降低對(duì)原材料的短缺和泄露事故等有關(guān)要求。不過，目前能把綠色生產(chǎn)技術(shù)實(shí)際運(yùn)用到公司產(chǎn)品上的，也大多集中在汽車行業(yè)、家用電器等支柱產(chǎn)業(yè)上。

4 改善機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用的對(duì)策

通過近幾年來計(jì)算機(jī)的進(jìn)一步發(fā)展，再加上它在計(jì)算機(jī)加工技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用，為機(jī)器加工產(chǎn)業(yè)帶來了革命性的改變，使得傳統(tǒng)的機(jī)械加工產(chǎn)業(yè)也顯得越來越發(fā)達(dá)與智能。在中國機(jī)械加工與自動(dòng)化未來的發(fā)展趨勢中，計(jì)算機(jī)技術(shù)也必將成為推動(dòng)中國產(chǎn)業(yè)繼續(xù)創(chuàng)新發(fā)展的一條主要方向。首先，為了可以實(shí)現(xiàn)市場需求，在機(jī)械加工領(lǐng)域的設(shè)計(jì)集成化進(jìn)展得較為快速，產(chǎn)品設(shè)計(jì)具有模塊化的特征，并逐步的消滅了最原本的簡單的零件加工。在機(jī)械工程中，它主要是以模塊化的機(jī)器部件裝配方式取代了機(jī)械零件的重復(fù)組裝，既節(jié)約了組裝的時(shí)間，同時(shí)又可以大大提高機(jī)器的質(zhì)量，從而延長使用壽命。其次，運(yùn)用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)，還能夠?qū)崿F(xiàn)機(jī)械加工的虛擬現(xiàn)實(shí)化生產(chǎn)。公司通過借助并運(yùn)用計(jì)算機(jī)控制和圖像技術(shù)，將機(jī)器生產(chǎn)的整個(gè)過程在實(shí)驗(yàn)室中提供完全的仿真效果，公司能夠從中認(rèn)識(shí)并洞察到機(jī)械在工業(yè)生產(chǎn)過程中出現(xiàn)的一系列實(shí)際問題。這也能夠降低機(jī)械在實(shí)現(xiàn)大量產(chǎn)中的不合格度，從而較大程度的節(jié)省各種資源，從而降低了公司的成本。自動(dòng)化信息技術(shù)在機(jī)械加工業(yè)中的運(yùn)用和開發(fā)反映在各個(gè)方面，對(duì)中國機(jī)械加工科技工業(yè)的發(fā)展有著很重要的影響。

4.1 以實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新技術(shù)為引導(dǎo)的科技創(chuàng)新

從目前機(jī)械行業(yè)的實(shí)際情況來看，中國機(jī)械工業(yè)必須以市場需求變化為契機(jī)，按照企業(yè)的實(shí)際需要，通過科技的引入和科技自主開發(fā)，進(jìn)行創(chuàng)新，從而實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)率的提高。在新技術(shù)引進(jìn)領(lǐng)域，機(jī)械公司必須以新技術(shù)發(fā)展為引導(dǎo)，根據(jù)傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)備技術(shù)與新型機(jī)械智能化應(yīng)用技術(shù)的不同特征，增加對(duì)機(jī)械智能化科技研究的投入，并引進(jìn)市場和企業(yè)實(shí)際需要的新技術(shù)。在自主研發(fā)領(lǐng)域，我國需要以時(shí)效性和實(shí)際操作為標(biāo)準(zhǔn)，制定相應(yīng)福利優(yōu)惠政策，以激勵(lì)公司開展智能化的創(chuàng)新性研發(fā)。

4.2 利用先進(jìn)機(jī)械加工智能的技術(shù)設(shè)備

在機(jī)械加工方面，應(yīng)逐步實(shí)現(xiàn)機(jī)械加工智能技術(shù)設(shè)備的自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)。在加工過程中，應(yīng)采用先進(jìn)機(jī)加裝置，以減少資源耗費(fèi)，從而達(dá)到高度智能和資源經(jīng)濟(jì)性。此外，機(jī)械工程智能的應(yīng)用也將針對(duì)不同產(chǎn)業(yè)加以優(yōu)化。而在工業(yè)信息化技術(shù)的發(fā)展下，新一代智能化技術(shù)也會(huì)向更開放式結(jié)構(gòu)方向發(fā)展，達(dá)到高控制性能的工程智能。

4.3 重視機(jī)械自動(dòng)化高科技人才

既重視機(jī)械自動(dòng)化高科技人才，也需要加強(qiáng)機(jī)械工程自動(dòng)化教學(xué)體系發(fā)展，強(qiáng)化校企合作，培育高科技應(yīng)用型人才。在培育人才的過程中，逐步轉(zhuǎn)變過去的理論性教學(xué)方法，轉(zhuǎn)為實(shí)踐性教學(xué)，以促進(jìn)中國高科技人才培養(yǎng)理論和實(shí)際的融合發(fā)展，并通過對(duì)科技理念的培育與管理，提高中國機(jī)械工程自動(dòng)化人才培養(yǎng)質(zhì)量與吸納工作的順利進(jìn)行。在培育應(yīng)用型人才的過程中，也應(yīng)重視對(duì)科學(xué)技術(shù)人才培養(yǎng)潛力的發(fā)掘，讓科學(xué)人才培養(yǎng)真正成為促進(jìn)我國技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展的關(guān)鍵動(dòng)力。

5 結(jié)語

綜合歸納，機(jī)械加工技術(shù)產(chǎn)業(yè)將對(duì)我國的綜合國力發(fā)展產(chǎn)生很大影響，因此必須加大機(jī)器自動(dòng)化發(fā)展力度，增強(qiáng)科技創(chuàng)新，有效地推動(dòng)機(jī)械工業(yè)的全面發(fā)展。在機(jī)械加工領(lǐng)域，通過智能化技術(shù)設(shè)備的合理使用，可全面提高生產(chǎn)質(zhì)量和加工生產(chǎn)效益，降低勞動(dòng)力工資生產(chǎn)成本投入規(guī)模，創(chuàng)造最佳效益，同時(shí)又因勞動(dòng)力投資降低，更突出了其規(guī)范性，降低產(chǎn)品中質(zhì)量問題和安全問題同時(shí)出現(xiàn)的可能性，這已成為加工效益提升、生產(chǎn)質(zhì)量優(yōu)化的重要途徑。因此，在機(jī)械加工中，通過合理應(yīng)用智能化技術(shù)手段，給企業(yè)帶來了更多的社會(huì)利益與效益。綜上所述，在機(jī)械加工中有效運(yùn)用自動(dòng)化與智能化技術(shù)，是促進(jìn)機(jī)械加工業(yè)迅速發(fā)展的需要，對(duì)于提高機(jī)械加工業(yè)的工作效率及發(fā)展進(jìn)程有著積極的促進(jìn)作用。