機械設計中自動化技術的應用分析

摘要：

作為重要的計算機信息化技術，自動化技術的應用對于提高機械設計的質量和水平具有重要作用。本文首先分析了自動化技術在機械設計中的重要作用，然后具體探討了機械設計自動化技術的實際應用，以期為相關技術與設計人員提供參考。

機械自動化是指將自動化技術應用到機械制造的過程中，對自動生產過程進行不斷優化改造，以促進加工對象生產連續性和自動化，提高生產投入的流動速度與加工轉換。機械自動化技術的應用水平將直接影響著機械行業的整體發展質量，其良好應用有利于改善機械制造業的技術手段和工藝方式，對于提高機械制造的整體質量具有重要作用。而作為機械制造中的重要組成部分，機械設計更需要加強與自動化技術的結合，以促進機械制造的發展。因此，加強有關機械設計中自動化技術的應用探討，對于改善自動化技術的應用質量具有重要的現實意義。

1.自動化技術在機械設計中的重要作用

（1）改善資源利用率。機械制造中自動化技術的應用，對于降低資源能源消耗、提高資源利用率具有重要作用。具體表現為：自動化技術能夠改良原材料材質及尺寸等方面的適應性；促進機械生產與設計的精細化發展，進而加強殘料的利用，利于原材料成本的節省。

（2）提升機械制造質量。相比傳統的機械設計與制造技術，自動化技術擁有更高的精準性、優越性和高效性。具體表現為：能夠完成大批量的生產過程，生產環節與流程更為明確與具體，工作效率得到明顯提高，減少了誤產情況的發生：改良了傳統制造工藝，提高了傳統評價、測量等指標的數字化水平和信息化水平，執行過程更易控制與調節，同類產品之間的參數與運行誤差大幅度減小。

（3）提高機械運行水平。采用自動化技術能夠改善機械的運行狀況，可利用實時數據模型對機械的運行狀況進行準確和有效監控。具體表現為：通過數字化數據模式的使用，增強了機械故障的可比性和可診斷性，利于故障問題的維修與機械的養護；能夠及時報告機械生產過程中存在的安全隱患及缺陷狀況，利于機械設備的維護與檢修能夠根據設定參考數據對機械工作狀態、維護狀況等進行綜合分析研究，利于優化設備運行環境及參數結構。

（4）促進生產質量可靠性的提高。自動化技術能夠監控機械制造成整體過程與環節，能夠檢測各類生產數據與生產安全數據，并報告錯誤指標。具體表現為：能夠實時監控機械設備、生產參數等運行指標，并以設定參數模型為依據提供故障報警，對于安全事故問題發生率的降低及生產預測判斷可靠性的提高具有重要作用；將生產操作過程更加細化，并簡化操作步驟，有效避免了由人為操作失誤而導致的安全事故問題的發生。

2.自動化技術在機械設計中的應用

2.1機械設計與自動化體系

產品的概念設計是指產品的原理方案設計過程，其是提高產品創新性的重要關節。為保證機械產品設計的新穎性，需要利用多種思維方法和角度對同一問題進行重復考證以形成一系列解，組成解空間。以三維平臺為急促的復雜機械系統創新設計及自動化系統組成自動化體系，其具有快速的產品開發和創新性的方案設計功能。

2.1.1在概念設計過程中，系統將采用改良功能分解與重組創新設計方法和利用設計規則的創新設計方法兩種計算機輔助創新設計方法。此兩種方法提供的設計方案都將利用符合方案方式呈現；符號方案隨后被自行分解為基本機構及其連接關系。對于能夠識別的基本機構，可以采用基本機構運動分析方法對機構內部構件進行分析以獲取平面運動分析數據。為保證產品開發的速度，通常還會將面向對象技術應用到基本機構的結構設計中。利用三維平臺的二次開發過程，通過數據庫的驅動和特征控制參數過程，并能完成使用較少特征控制參數驅動整體基本機構的三維設計過程，從而有效克服了基本機構的短時虛擬建模難題。

2.1.2在概念設計中形成的符號方案會通過自動化轉換過程生成相應的二維虛擬樣機以開展虛擬仿真，利用此種方式，產品方案的評價過程就從概念設計的價值評價轉換為虛擬樣機的定量行為評價，使得更多具有創新性和可靠性的設計方案能夠被選擇出來。

2.1.3為保證產品的運動剛度要求及工藝美學設計特點，按照基本機構之間的連接關系與機構占據空間，可以采用最優布局算法對機構的空間位置進行確定，從而使復雜機械系統的空間占據體積最小。依據運動分析數據與機構的布局方式，采用“后臺預制”裝配技術，便能將基本機構的三維虛擬模型安置到特定的布局空間中。通過對驅動構件位置進行連續變化，就能獲取同概念設計符號方案相一致的復雜機械系統的虛擬樣機。

因此，采用復雜機械系統創新設計與自動化體系，既能改善產品設計的新穎性與創新性，又能提升產品的開發速率。

2.2信息自動化與生產自動化

信息自動化過程主要是在機械生產中利用自動化設備對電子信息進行識別來完成的。通過信息自動化技術能夠實現對生產系統管理、工藝方式、過程設計、生產參數設定等過程的數據化改進。如在鋼鐵企業生產中采用的高爐自動化技術，其利用了軟測量技術、智能化檢測技術、數據處理技術、高精度傳感器技術及惡劣環境的可靠性技術為手段對高爐工藝流程進行連續性檢測，并采用數字成像技術使爐內經驗模型、檢測等具有可視化特性。其可根據用戶的不同需求進行模塊化設計，且在圖像設計中可以利用離線三維成像及在線二維成像，具有較高的成像速度。

3.結束語

自動化技術的應用水平將直接關系著機械生產的整體質量與效率，因此，相關技術與設計人員應當加強有關機械設計自動化技術的應用探討，總結提高機械設計自動化水平的技術措施與設計要點，以逐步提高自動化技術在機械設計中的應用質量。