機械設計制造及其自動化的設計相關研究

楊浩

摘 要：工業是一個國家國民經濟的重要支柱，而機械設計制造為工業發展提供了強有力的基礎。縱觀歷史，一個國家雄厚的經濟基礎離不開機械設計制造及其自動化，所以我國必須促進機械設計制造及其自動化的發展，這樣才能推動我國機械制造業的發展，為我國的工業制造與軍事實力打下良好的基礎。文章就機械設計制造及其自動化的設計展開相關的分析和探討，希望可以促進機械設計制造及其自動化的進步和發展。

關鍵詞：機械設計制造 自動化 設計

1、機械設計制造及其自動化的特點分析

1.1 環保性

傳統的機械設計制造業對專業人員的依賴性強、要求高。在實際操作中的時候，傳統機械設計制造業的專業人員會出現或大或小的過失，這使得部分產品需要重復加工或者重新生產才能投入使用。現代機械設計制造及其自動化弱化了其對專業人員的依賴性，主要依靠電腦程序進行系統設計，降低了機械設計制造的出錯率，提高設計操作的正確率，生產出的產品質量高，而且生產效率高，為企業節約了能源成本。此外，機械設計制造及其自動化充分利用先進的空氣凈化技術等，使產品生產具有更強的環保性，減少環境污染，有利于實現綠色可持續發展。

1.2 安全性

傳統機械制造生產主要采用機械手工操作來完成，一旦人工操作出現失誤，就很有可能出現人身安全事故，存在安全隱患。而現代機械設計制造及其自動化融合了先進的現代科學技術，工作人員可以通過電腦程序遠程控制機械，即可實現機械自動化生產，大大改進了工作人員的工作環境，提高了安全性。雖然機械自動化也會發生意外，但是機械設計制造及其自動化能夠在既定的程序中檢測到安全隱患，發生意外時會及時采取相應的補救措施。在機械設計制造及其自動化的背景下，工作人員與機械生產設備直接接觸的機會減少，由于操作機械不當而發生安全事故的可能性大大降低了，員工的安全性得到了保障。

1.3 效率性

與傳統機械制造業相比，機械設計制造及其自動化所需工作人員減少，生產流程更加有條理，避免了人為因素導致的生產遲緩問題，大大提高了機械生產的效率。在傳統機械制造生產中，工作人員必須花費一定的時間來熟悉生產操作，遵守規則規范生產，這會浪費寶貴的時間，影響生產進度。而機械設計制造及其自動化則依靠機械自動化生產，只要啟動機械，就能在預設的程序操作中準時完成生產。機械自動化生產不僅為企業減少了人工成本，而且生產操作規范，減少了生產時間，提高機械自動化生產效率。

2、機械設計制造及其自動化的設計原則

2.1 對產品設備功能性的滿足

機械設計制造自動化是為了迎合人類工農產業發展而開發的，它對輸入的物質、能量與信息進行處理，并輸出人類所需要特性的物質、能量與信息，這也是工業發展的三大重要轉化要素。對于機械設計制造自動化系統而言，它所展現的完全是一個綜合性的概念，這其中就涵蓋了機電一體化技術及機電一體化產品兩大層面。正是基于對產品設備的功能要求滿足，它的設計制造技術才會不斷更迭創新，使得產品內部功能結構被有機聯系。

2.2 基于先進智能技術的創新

按照產品及系統設計的功能性不同，機械設計制造及其自動化設計的方向也不同。例如在能量轉換機械技術應用過程中，就主要以輸入、輸出能量及信息的不同來設計產品，比如電動機、水輪機、內燃機等等。而在信息處理方面，則主要以信息的輸出與輸入為主，實現數據、圖像、影音以及文字的傳輸過程，所以它也強化了對機械儀表、計算機、包括各種辦公機械的智能化設計過程。再者，機械設計制造及自動化在不同功能的加工機構中也擁有著不同的設計理念。比如在金屬切削機床的自動化設計過程中，它就主要根據工件及刀具的相對運動切削作用力原理來展開產品設計。其中所設計的工件及刀具擁有不同的功能及運動方式，這也促成了它們在不同機床生產線上的豐富用途，擁有了更廣闊的技術發揮空間。從人的角度來看，機械設計制造及自動化的設計與發展就是在不斷延展人的想象空間，人們在借助科學原理來滿足創新要求的同時，也設計出了更多超一流的自動化智能化產品。

3、機械設計制造及其自動化的設計

3.1 鍋爐汽包水位控制方面的設計

3.1.1單沖量控制系統設計

單沖量控制系統是一種簡單的控制給水系統，主要由汽包、省煤器、給水等幾部分構成，這種單沖量控制由于構成過于簡單，一旦出現水位下降嚴重、水體波動很大的情況，會使設備出現危險。因此，單沖量控制系統一般都用于小型鍋爐，為保障安全還需配上連鎖報警裝置。

3.1.2 雙沖量控制系統設計

雙沖量控制系統是一個控制蒸汽流量和對單回路反饋控制的系統，在單沖量控制系統的基礎上實現了對蒸汽流量的校正，確保水位控制閥能夠及時控制水位，保障水位的平穩性。

3.1.3 三沖量控制系統設計

雖然雙沖量控制系統能很好地保障水位的平穩，但在使用過程中需要靜態補償以保證控制閥成線性的特點，并且需要克服給水系統出現擾動。為此，引入給水流量信號，設計出三沖量控制系統通過微分作用，避免出現鍋爐停車現象。

3.2 冷卻器控制設計

冷卻器的主要作用是使冷卻劑在冷卻器內蒸發吸收工藝物料的熱量，使工藝物料的溫度達到標準的要求。在工業生產中一般采用以下幾種方法實現控制物料溫度的目的。

3.2.1 控制冷卻劑的流量

為有效控制冷卻劑的流量，設計了控制冷卻劑流量的方案，通過物料出口溫度與液位的串級控制，以限制液位的上限，很好地實現氣氨與液氨的轉化，最終達到控制液氨流量的目的。

3.2.2 控制氣氨排量

控制氣氨排量的方案主要通過改變平均溫度來控制工藝物料的出口溫度，該方案的靈活性較強，但必須采取有效措施控制壓縮機入口的壓力波動，系統在運行過程中不可避免會出現一些故障，影響對氣氨排量的控制，需要在合理的部位安裝液位控制系統，避免氨管路內液氨影響壓縮機的正常運行。

4、機械設計制造及其自動化設計的發展趨勢

4.1 網絡化

網絡化是機械設計制造及其自動化的主要發展方向之一：（1）在互聯網影響力逐漸提升的今天，機械設計制造領域應深入認識到互聯網的優勢，將其與自動化技術聯合，共同用于生產的控制過程中，使遠程監控得以實現，降低工作人員的工作難度，提高機械設計與制造的控制難度，確保生產效率可得到進一步的提高。（2）可將物聯網應用到機械設計與制造過程中，通過建立產業鏈的形式，將機械的設計、生產、銷售、維修等連成一個體系，全面提高機械設計制造領域的現代化水平。

4.2 智能化

智能化是社會未來的主要發展趨勢，同時也是機械設計制造領域需努力的主要方向。從自動化控制的目標來看，目的主要在于將機械生產過程中的人、財、物資源進行優化配置，以提高其利用效率。智能化的實現，能夠使上述目的更好的達成。未來，可通過建立人機一體化智能系統的方法，加強人機交互，縮短人與機器間的距離，使數據的分析以及整理的智能化水平得到提升，使機器能夠逐漸代替人腦進行簡單的構思以及設計活動，以使機械設計與制造水平得到進一步提升。

結語

機械設計制造及其自動化對于我國工業的發展有著重要的作用，要加大力度提高機械設計制造及其自動化水平。設計人員要積極了解機械設計及其自動化設計的原則，在發展過程中不斷地探索和引進新技術，促進機械制造及其自動化的發展。

參考文獻

[1]張寶坤，王淑霞，王艷.機械設計制造及其自動化的發展方向[J].化工裝備技術，2011，04：48-54+57.

[2]梁喜佳，張洪偉.淺析機械設計制造及其自動化的特點與優勢及發展趨勢[J].科技創新與應用，2016，06：126.