淺談自動化技術在機械設計中的應用

摘要：自動化技術在機械制造中的應用，實現(xiàn)了自動生產(chǎn)過程，提高了生產(chǎn)效率。機械設計是機械制造的重要環(huán)節(jié)，將自動化技術應用在機械設計中，能夠有效提高工作質(zhì)量。文章分析了自動化技術在機械設計中應用的作用，闡述了我國自動化技術在機械設計中的應用現(xiàn)狀，并針對自動化技術在機械設計中的具體應用進行了研究。

關鍵詞：自動化技術；機械設計；應用價值；機械制造；計算機技術 文獻標識碼：A

中圖分類號：TP29 文章編號：1009-2374（2016）18-0042-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.18.022

隨著計算機技術的普及和運用，使機械制造逐漸實現(xiàn)自動化。近年來我國機械制造業(yè)加強了自動化技術的研究，致力于通過實現(xiàn)對加工對象進行連續(xù)性生產(chǎn)的目的，以完成有效的自動生產(chǎn)過程，起到提高生產(chǎn)質(zhì)量和生產(chǎn)效率的作用，促進企業(yè)經(jīng)濟效益的提升。機械設計屬于機械制造的第一步，將自動化技術應用在機械設計中，能夠有效提高機械制造水平，推動我國機械制造業(yè)的發(fā)展。本文主要針對自動化技術在機械設計中的具體應用及發(fā)展方向進行了分析。

1 我國機械自動化技術的應用現(xiàn)狀

如今世界各國逐漸實現(xiàn)自動化技術在機械工程中的應用，我國機械制造業(yè)發(fā)展相比發(fā)達國家起步較晚，因此目前我國自動化技術在機械制造業(yè)中的應用還不夠廣泛。我國的自動化技術依然處于操作的初級階段，工業(yè)機器人的應用還很有限。在自動化技術上，我國的自動化系統(tǒng)還處在單機自動化、剛性自動化的階段，主要是由于很多機械制造企業(yè)為了避免產(chǎn)生高額成本，不愿意加強對自動化技術的研究，導致我國機械制造行業(yè)還是以人力資源為主。目前已經(jīng)有部分發(fā)達國家逐漸實現(xiàn)采用計算機集成制造系統(tǒng)的工廠自動化，并普及了機械制造自動化技術的柔性化、集成化和智能化。我國自動化技術在機械制造業(yè)中的應用于還無法比擬發(fā)達國家，表明我國機械制造業(yè)還有非常大的進步空間。另外，我國對機械制造技術人才的培養(yǎng)也不夠完善，幾乎沒有實踐性人才，制約了機械制造業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展。由于我國仍然無法自主生產(chǎn)精密器械，可以體現(xiàn)出我國相關技術仍然沒有取得進步，特別是近年來我國在機械設計方面沒有得到提升，致使我國機械水平落后于發(fā)達國家，因此機械生產(chǎn)企業(yè)需要加強對機械設計及其自動化的研究，推動我國機械制造業(yè)的發(fā)展。

2 機械設計及其自動化的概述

自動化技術在機械設計中的應用主要是為了實現(xiàn)機械設計工序與人力指導的結(jié)合的目標，繼而達到機械設計自動化的目的。機械設計是指根據(jù)相關要求，了解機械加工設備的工作原理、組成材料、形狀尺寸等信息，并對該信息進行構(gòu)思、分析和計算，將最終的結(jié)果作為機械制造依據(jù)的過程。機械設計在機械制造中占據(jù)非常重要的地位，其能夠體現(xiàn)出生產(chǎn)企業(yè)的機械制造水平和工藝、自動化技術應用在機械設計和制造中，主要是為了實現(xiàn)機械設計和制造的自動化運行和調(diào)控。

將自動化自動應用在機械設計中，要注重創(chuàng)新原則。我國機械設計技術相對于發(fā)達國家還處在比較落后的階段，存在智能性低、調(diào)控性差等問題，因此只有通過機械設計創(chuàng)新，才能夠促進機械設計水平的提升。我國自動化技術及機械制造業(yè)起步較晚，對其他專業(yè)知識的融合還比較少，為了促進我國自動化技術的發(fā)展，需要融合更多專業(yè)的有效知識，實現(xiàn)自動化技術在機械設計中發(fā)揮更大的作用。自動化技術在機械設計中應用勢必顛覆傳統(tǒng)機械設計，在此過程中需要加強對機械設計的管理，確保自動化技術能夠在機械設計中得到良好的應用。

3 自動化技術在機械設計中應用的作用

隨著我國經(jīng)濟的增長，如今市場競爭壓力越來越大，機械制造企業(yè)想要在市場競爭中生存，并取得良好的成績，必須要注重對自動化技術的應用。如今各個機械制造企業(yè)都非常關注自動化設計的提升，以期有效幫助企業(yè)提高經(jīng)濟效益，提升市場競爭力。

3.1 提高工作質(zhì)量和生產(chǎn)可靠性

自動化技術在機械設計中應用，能夠以其精準性和高效性實現(xiàn)機械生產(chǎn)工作質(zhì)量提高的目的。對于傳統(tǒng)機械設計中的測量和評價等指標，自動化技術可以將其轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字指標，不僅能夠降低誤差性，還能夠避免造成不必要的資源浪費。自動化技術還能夠使生產(chǎn)環(huán)節(jié)更加明確，有效提高工作效率，促進企業(yè)提高經(jīng)濟效益。

在機械設計和制造中，由于人為操作不當而出現(xiàn)安全事故的幾率較高，而自動化技術的應用能夠通過對安全數(shù)據(jù)的檢測和錯誤數(shù)據(jù)的警示，提高生產(chǎn)安全性，且自動化技術可以有效簡化人工操作步驟，降低人工失誤率。自動化技術可以針對生產(chǎn)設備的各個參數(shù)進行監(jiān)測，起到故障預測和警示的作用，避免故障造成更大的危害。

3.2 節(jié)約資源成本

傳統(tǒng)機械設計和制造比較粗放，對資源的浪費比較嚴重，而應用自動化技術可以有效使機械設計和制造更加精細化，還可以提高殘料的使用率，從而達到節(jié)約資源成本的目的。自動化技術能夠改善對原材料各方面的適應性，達到降低損耗的目的。通過節(jié)約資源成本和降低損耗，可以有效提高企業(yè)經(jīng)濟效益，促進企業(yè)提升市場競爭力。

3.3 機械使用情況的監(jiān)控和改善

自動化技術能夠在機械使用過程中針對機械運行狀態(tài)期間的數(shù)據(jù)進行實時監(jiān)控，并結(jié)合監(jiān)控數(shù)據(jù)進行分析和整合，從而實現(xiàn)對機械運行進行維護的目的。另外分析監(jiān)控數(shù)據(jù)還能夠清楚了解到生產(chǎn)中可能存在的問題，可以起到預防作用，保證正常生產(chǎn)。自動化技術能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)字化比對，使工作人員對問題的判斷更加具有明確性，從而起到輔助維護的作用。

4 自動化技術在機械設計中的具體應用

4.1 信息自動化

計算機技術的發(fā)展非常迅速，如今已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)對機械設備的遠程控制，并可以監(jiān)控機械設備在運行過程中所產(chǎn)生的相關數(shù)據(jù)，從而對機械設備及其運行情況做出適當?shù)恼{(diào)整。信息自動化主要是利用監(jiān)控所得的相關數(shù)據(jù)進行機械設計的改造，從而提高機械設計水平。

4.2 生產(chǎn)資料的自動供應

在機械設計和制造中會涉及到材料的運輸，如果單純依靠人力進行材料的運輸，會嚴重影響生產(chǎn)效率。自動化技術在機械設計中的應用能夠有效起到生產(chǎn)資料自動供應的作用，即可以使生產(chǎn)原材料的運輸自動化，從而確保生產(chǎn)效率的提高。

4.3 生產(chǎn)自動化和裝備自動化

自動化技術在機械設計和制造中的應用，能夠有效對機械生產(chǎn)過程進行整合，減少機械生產(chǎn)工作的重復性，提高工作效率。同時自動化技術還可以實現(xiàn)生產(chǎn)流程的標準化，有效提高產(chǎn)品質(zhì)量。自動化機械設計可以使機械設備的零配件的規(guī)格和形狀具有統(tǒng)一性，使生產(chǎn)效率和生產(chǎn)資料得到提升，實現(xiàn)裝備自動化。

4.4 虛擬化應用

虛擬化技術主要是利用計算機及其他先進技術，模擬機械設計過程和產(chǎn)生。通過對產(chǎn)品的模擬可以有效提高審查效率和質(zhì)量。在機械設計和生產(chǎn)中通過可能會出現(xiàn)的故障進行模擬，可以起到預防和避免故障發(fā)生的作用，從而節(jié)省維修成本，提高生產(chǎn)效率，并保證機械的質(zhì)量。

4.5 創(chuàng)新設計方法

機械設計創(chuàng)新方法主要是實現(xiàn)機械系統(tǒng)廣義傳動機構(gòu)的創(chuàng)新。自動化技術在機械設計中應用可以通過創(chuàng)新性設計方案進行產(chǎn)品設計，即能夠自動化針對復雜機械系統(tǒng)符號方案進行建模、裝配和仿真。本文主要對基于三維平臺的復雜機械系統(tǒng)創(chuàng)新設計及其自動化系統(tǒng)進行了分析，其可以通過基本機構(gòu)占據(jù)空間和連接關系，通過對系統(tǒng)的優(yōu)化算法，起到機械系統(tǒng)空間占地面積小、提高產(chǎn)品運動剛度和美學設計的作用。另外，該系統(tǒng)可以通過設計價值評價，快速選擇出具有創(chuàng)新價值和實踐性能優(yōu)良價值的設計方案，從而提高產(chǎn)品開發(fā)速度，并保證設計的創(chuàng)新性，有效使生產(chǎn)企業(yè)提高市場競爭力。

5 自動化技術在機械設計中的發(fā)展方向

自動化技術在機械設計中的研究已經(jīng)得到了各個國家的廣泛重視，目前我國對該技術的研究還比較落后，無法與世界發(fā)達國家相比較。因此我國想要快速提高自動化技術在機械設計中的應用，必須要明確該技術的發(fā)展方向，從而實現(xiàn)我國機械設計水平和制造水平的進步。機械生產(chǎn)企業(yè)要注重機電一體化，即機械設計朝機電一體化方向發(fā)展，能夠有效減少自動化技術在機械設計中遇到的瓶頸。隨著計算機技術的進步，可以實現(xiàn)自動化技術向智能化方向發(fā)展，即利用計算機及其他先進技術，通過模擬人類思維模式，讓機械設計自動化能夠符合人類的推力和決策。我國機械設計中自動化技術還存在產(chǎn)品接口不匹配的問題，這主要是由于我國沒有針對不同的產(chǎn)品進行統(tǒng)一標準的制定，從而使機械設計自動化出現(xiàn)一定的資源浪費情況，因此我國需要針對自動化技術實現(xiàn)模塊化，確保產(chǎn)品接口及其他因素的統(tǒng)一，從而避免浪費。微型化自動控制技術能夠?qū)崿F(xiàn)能耗小、占地面積小等優(yōu)勢，因此機械設計自動化需要向該方向發(fā)展，從而實現(xiàn)自動化技術向更加廣泛的領域擴充。自動化技術還需要注重對網(wǎng)絡技術應用，以提高自控能力和檢測能力。

6 結(jié)語

目前我國自動化技術在機械設計中的應用還處在比較落后的階段，因此我國機械生產(chǎn)企業(yè)需要加強自動化技術的研究和應用，達到推動我國機械制造水平提升的目的。通過上述分析可知，在機械設計中應用自動化技術主要是為了提高機械設計和生產(chǎn)效率、提高生產(chǎn)質(zhì)量、降低生產(chǎn)成本等，從而有助于企業(yè)提升市場競爭力，并促進我國機械自動化技術的健康發(fā)展。

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作者簡介：劉榮光（1964-），男，廣西陸川人，供職于廣西壯族自治區(qū)計量檢測研究院，研究方向：對海導航工程。

（責任編輯：蔣建華）