機械設計制造及其自動化發展方向的研究

摘 要：與傳統的機械相比，現代機械本質的區別就在于具有智能化特征。在各行各業中，機械設計制造及其自動化都得到了廣泛的應用。作為一門新興學科，機械設計制造及其自動化具有廣闊的發展潛力，文章對機械設計制造及其自動化的設計原則進行簡要的分析，并提出了機械設計制造及其自動化發展的未來方向。

關鍵詞：機械設計制造；自動化；發展方向

現代機械也可以成為機電一體化系統，在產品設計和制造的過程中要體現系統思想和電子控制思想。機械設計制造及其自動化是一門新興學科，造成了機械工業的管理體系、生產方式、功能與構成、產品結構、技術結構方面的變化。

1 機械設計制造及自動化的設計原則

1.1 滿足功能需求的原則

產品開發的根本目的在于滿足人們的某種需要，這就要求產品必須具有一定的功能，也就是產品要能夠處理輸入的信息、能量和物質，并輸出具有所需特性的信息、能量和物質。

1.2 技術創新的原則

在機械設計制造及其自動化發展中，機械自動化系統不僅具有信息處理、能量轉換和物料搬運的功能，而且還要具備構造功能、控制功能、檢測功能和動力功能等其他內部功能。為了使上述功能得以實現，機械設計制造及其自動化就必須積極進行技術創新[1]。

2 我國機械設計制造及其自動化的發展方向

我國的機械設計制造及其自動化研究起步較晚，在發展的過程中也取得了一些成就，然而與發達國家相比仍然有較大的差距。我國機械設計制造及其自動化主要有以下幾個發展方向。

2.1 機電一體化方向

我國的機械自動化將向機電一體化發展，機電一體化也是機械工業發展的重要方向，必須用機電一體化來替代傳統的機械產品。

2.2 智能化的發展方向

在21世紀的機械自動化技術發展中，智能化是一個重要的發展方向。基于控制理論對機器的行為進行智能化的描述，在機械設計制造及其自動化中，要廣泛的吸取混沌力學、生理學、心理學、模糊數學、計算機科學、運籌學、人工智能等新方法和新思想，對人類智能進行模擬。要使機械自動化的設計產品具有自主決策、邏輯思維、判斷邏輯，從而提高控制的目標。在未來的發展方向中，機械自動化產品能夠具有人的部分智能或低級智能是機械設計制造及自動化的重要發展方向[2]。

2.3 模塊化的發展方向

在機械設計制造及自動化中，要實現模塊化并不容易。這是由于我國具有眾多的機械生產廠家和自動化產品種類，未來的機械自動化產品單元應該具有標準的環境接口、動力接口、電氣接口和機械接口，這是一項非常艱巨而復雜的工程。動力單元必須具備電動機、智能減速和減速，控制單元必須具備測距功能、識別功能、圖像處理功能和視覺功能，能夠完成各種典型操作。實現機械設計制造及其自動化的模塊化非有效的，提高標準產品的開發速度，從而更好地擴大生產規模。無論是對于生產機械自動化產品的企業，還是對于生產標準機械制動單元的企業，實現電氣產品的系列化和標準化都非常必要，能夠有效地推動機械自動化企業的發展。

2.4 網絡化的發展方向

計算機網絡技術發展非常迅速，在世界范圍內極大地改變了教育、軍事、政治、工業生產和人們的日常生活。在計算機網絡技術的影響下，企業的競爭愈發激烈，生產逐漸連為一體，全球經濟出現了一體化的傾向。也就是說只要能夠研制出具有可靠質量和獨到功能的機械自動化產品，很快就可以在全球范圍內得到推廣。

隨著網絡化的普及，在網絡技術的基礎上出現了各種遠程監測和控制技術。機械自動化產品正是遠程控制的終端設備。隨著局域網技術和現場總線的發展，家用電器網絡化的程度越來越高。網絡化正在成為機械自動化產品一個重要的發展方向，在未來的家庭中，要利用家庭網絡連接各種家用電器，以計算機為中心，形成一個家用的集成家電系統，為人們提供更為便捷的生活環境。

2.5 微型化的發展方向

上世紀80年代以來，逐漸開始形成微型化的趨勢，微型化也逐漸成為了機械自動化的一個重要發展方向。所謂的微型化又被稱為微機械自動化系統和微電子機械系統，所有不超過一立方米的機械自動化產品都可以叫做微機械自動化系統，未來的微機械自動化系統甚至要向納米和微米級發展[3]。

微機械自動化產品的優點是顯而易見的，其具有運動靈活、耗能少、產品體積小的特點，能夠被廣泛地應用在信息、軍事和生物醫療等領域。然而，機械設計制造產品向微型化的發展仍然受到一定的阻礙，微機械技術成為了微機械自動化發展的瓶頸。要使用機器加工技術來進行微機械自動化產品的加工，也被稱為超精密技術，包括蝕刻技術和光刻技術。

2.6 綠色化的發展方向

環境保護是社會發展中的一個重要主題，隨著工業的發展，人類的生存環境遭到了極大的破壞，資源逐漸減少，環保理念深入人心，機械設計制造及其自動化的另一個發展方向就是綠色化。綠色產品在其整個生命過程中都必須符合人類健康的要求環境保護的需要，不會產生環境污染，具有較高的資源利用率。在機械自動化方面，要設計出使用過程中不會對環境造成污染、報廢后能夠回收利用的機械自動化產品，從而較少機械產品生命周期內造成的環境污染。

2.7 人格化的發展方向

機械自動化的人格化有兩方面的意思。首先，人是自動化產品的最終使用對象，要使機械自動化產品具有人性、情感和智能，發展家用機器人。其次，在機械自動化產品的設計制造的過程中，要對生物機理進行模仿。

3 結束語

機械自動化是機械設計和制造的核心，即具有能耗低、可靠性高、質量好、功能多的特點。文章對機械設計制造及其自動化發展方向進行簡要的概述，在未來的機械設計制造中，將不斷強調人性化和智能化，不斷提高機械設備的可靠性和穩定性。在這個過程中，我們要認識到機械自動化設計制造的重要意義，通過不斷的探索和創新，把握機械設計制造及其自動化的發展方向，推動機械設計制造及其自動化的穩步發展。

參考文獻

[1]王艷，謝英放.基于AutoCAD動態塊在機械設計中的應用研究[J].武漢工程職業技術學院學報，2011（4）.

[2]周峰，楊曉明，蔡娜.高壓容器設計及制造中幾個應注意的問題[J].石油和化工設備，2011（12）.

[3]吳淑芳，黃啟良，王宗彥，等.機械產品參數化優化設計方法研究與應用[J].煤礦機械，2012（2）.

作者簡介：張浩然（1983-），男，湖北武漢人，湖北工業大學在職碩士研究生，研究方向：機械工程專業。