機(jī)械工程應(yīng)用中的自動(dòng)化設(shè)計(jì)

曲功鐸

摘 要：在機(jī)械工程中應(yīng)用自動(dòng)化技術(shù)，是機(jī)械制造業(yè)不斷發(fā)展，提高生產(chǎn)效率的必然要求。但縱觀當(dāng)前我國(guó)機(jī)械制造工程自動(dòng)化，仍處于初級(jí)階段，與國(guó)外工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家相比仍有很大一段距離。為此，為了能擴(kuò)大自動(dòng)化技術(shù)在機(jī)械工程的應(yīng)用范圍，本文就其在機(jī)械工程的應(yīng)用進(jìn)行闡述，并簡(jiǎn)要提出了自動(dòng)化技術(shù)在應(yīng)用過(guò)程中應(yīng)注意的問(wèn)題，以供參考。

關(guān)鍵詞：自動(dòng)化技術(shù) 機(jī)械工程 應(yīng)用

1.前言

自動(dòng)化技術(shù)是以微電子技術(shù)、工程軟件、計(jì)算機(jī)信息等為基礎(chǔ)發(fā)展起來(lái)的信息技術(shù)，將其應(yīng)用于機(jī)械工程，可很好地改善機(jī)械工程傳統(tǒng)的生產(chǎn)模式，提高原材料的流動(dòng)速度，優(yōu)化機(jī)械工程整個(gè)生產(chǎn)信息系統(tǒng)、物流系統(tǒng)、加工裝備系統(tǒng)、檢測(cè)優(yōu)化系統(tǒng)等，并能夠促進(jìn)整個(gè)機(jī)械制造的連續(xù)性。但縱觀當(dāng)前我國(guó)機(jī)械工程自動(dòng)化的現(xiàn)狀，其與國(guó)外一些工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家相比，仍存在很大的差距。如，在自動(dòng)化管理方面仍采用傳統(tǒng)的管理模式；在設(shè)計(jì)上仍是生搬硬套國(guó)外的技術(shù)，沒(méi)有結(jié)合我國(guó)機(jī)械工程的生產(chǎn)實(shí)際，使得所引進(jìn)的設(shè)計(jì)技術(shù)不能實(shí)現(xiàn)有效地轉(zhuǎn)換；在工藝方面，如數(shù)控加工技術(shù)仍停留在精細(xì)加工等初級(jí)階段，尚未掌握較為高端的復(fù)合加工手段；在人才方面，我國(guó)缺乏大量具有機(jī)械自動(dòng)化實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)技術(shù)的高端復(fù)合型人才，在技術(shù)的應(yīng)用上只停留在淺層次。這些存在的問(wèn)題，使得我國(guó)機(jī)械工程應(yīng)用自動(dòng)化技術(shù)仍處于初級(jí)階段，不能充分發(fā)揮自動(dòng)化技術(shù)在機(jī)械工程中的功能和作用。為此，加強(qiáng)對(duì)機(jī)械工程自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用的研究，以提高機(jī)械工程的生產(chǎn)效率等，顯得尤為重要。

2. 機(jī)械工程中自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用分析

2.1集成自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用

在機(jī)械制造工程中，集成自動(dòng)化技術(shù)主要是將制造生產(chǎn)過(guò)程中的相關(guān)技術(shù)和生產(chǎn)信息進(jìn)行高效的集成，以實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)械制造全過(guò)程的有效控制與優(yōu)化，最終實(shí)現(xiàn)集成能力的不斷增強(qiáng)。目前，集成自動(dòng)化技術(shù)已廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造工程的設(shè)計(jì)、評(píng)估、生產(chǎn)和銷售信息等環(huán)節(jié)，對(duì)各類技術(shù)、原材料及物流等信息實(shí)施集成。在機(jī)械制造業(yè)中，計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（CIMS）應(yīng)用最為廣泛，得到了機(jī)械制造業(yè)的普遍認(rèn)可。它集成了產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程中多種技術(shù)與相關(guān)生產(chǎn)信息，以系統(tǒng)工程理論為基礎(chǔ)，結(jié)合計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，精簡(jiǎn)了產(chǎn)品生產(chǎn)流水線，建立了標(biāo)準(zhǔn)流程，擴(kuò)大了機(jī)械生產(chǎn)，降低了資源浪費(fèi)，是目前相對(duì)成熟的集成制造系統(tǒng)。而在未來(lái)的發(fā)展中，隨著制造業(yè)的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化，為計(jì)算機(jī)集成系統(tǒng)營(yíng)造了一個(gè)良好的應(yīng)用環(huán)境，也必將促使其不斷發(fā)展，最終形成一套集質(zhì)量工程、數(shù)據(jù)庫(kù)信息、產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造、管理決策等整個(gè)生產(chǎn)信息的復(fù)雜集成制造系統(tǒng)。

2.2智能自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用

智能自動(dòng)化技術(shù)在機(jī)械工程中的應(yīng)用，是指把人工智能技術(shù)和產(chǎn)品生產(chǎn)制造控制流程融于一體，用人工智能系統(tǒng)來(lái)取代人類專家在制造過(guò)程中的控制操作，解決生產(chǎn)過(guò)程中復(fù)雜的決策問(wèn)題，并實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)督整個(gè)制造生產(chǎn)過(guò)程，及時(shí)發(fā)現(xiàn)存在的問(wèn)題并予以實(shí)時(shí)解決，從而提高自動(dòng)化機(jī)械制造系統(tǒng)水平和實(shí)用性。目前，智能制造系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的主要類型有：以提高制造系統(tǒng)智能為目標(biāo)，智能機(jī)器人、智能體等為手段的智能制造系統(tǒng)；通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)把企業(yè)的建模、加工、測(cè)量、機(jī)器人的操作一體化的智能制造系統(tǒng)。

2.3柔性自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用

柔性自動(dòng)化技術(shù)主要是指在對(duì)市場(chǎng)需求仔細(xì)調(diào)研分析的基礎(chǔ)上，根據(jù)市場(chǎng)及客戶反饋信息，對(duì)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)或類型做出調(diào)整優(yōu)化， 細(xì)分產(chǎn)品市場(chǎng)，滿足不同階梯市場(chǎng)的需求。當(dāng)前，由于機(jī)械制造技術(shù)及市場(chǎng)需求千變?nèi)f化，這就要求機(jī)械制造企業(yè)能根據(jù)市場(chǎng)需求的變化，及時(shí)作出相應(yīng)的決策，根據(jù)市場(chǎng)需求調(diào)整制造產(chǎn)品，從而最大限度滿足客戶需求。但由于傳統(tǒng)的機(jī)械制造業(yè)自身調(diào)節(jié)能力較弱，而將柔性自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用于機(jī)械制造業(yè)，就很好地解決了這一問(wèn)題，其可大大提高制造企業(yè)對(duì)市場(chǎng)的適應(yīng)能力，加速產(chǎn)品更新，保證制造產(chǎn)品的市場(chǎng)占有率、覆蓋率。同時(shí)，應(yīng)用柔性自動(dòng)化技術(shù)，還能提高產(chǎn)品的質(zhì)量，縮短制造周期和交貨期，大幅度降低企業(yè)生產(chǎn)成本。因而，柔性自動(dòng)化技術(shù)也成為了各國(guó)機(jī)械制造業(yè)發(fā)展的重要趨勢(shì)。

2.4虛擬制造技術(shù)的應(yīng)用

虛擬制造技術(shù)是指利用信息技術(shù)、仿真技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)等對(duì)現(xiàn)實(shí)制造過(guò)程中人、物、信息及產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工藝規(guī)劃、加工制造等生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行全面的仿真，以發(fā)現(xiàn)制造中可能出現(xiàn)的故障與問(wèn)題，預(yù)測(cè)、檢測(cè)、評(píng)價(jià)產(chǎn)品性能和產(chǎn)品的可制造性等，達(dá)到機(jī)械產(chǎn)品制造成功的目的，最終實(shí)現(xiàn)降低成本、縮短產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期的目的。

3、機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化的設(shè)計(jì)原則

3.1、滿足對(duì)于機(jī)器的功能性要求

為了滿足人們的某種需要人們開(kāi)始開(kāi)發(fā)一種具有某種功能的產(chǎn)品，因?yàn)樾枨蟮牟煌哂胁煌闹饕δ埽瑱C(jī)械自動(dòng)化具有物質(zhì)、能量、信息（即工業(yè)三大要素）處理的功能，機(jī)械自動(dòng)化綜合了機(jī)電一體化技術(shù)和一體化產(chǎn)品兩方面的內(nèi)容，又滿足了功能性在設(shè)計(jì)、制造等方面的特定功能。機(jī)械自動(dòng)化系統(tǒng)的核心功能是將信息和能量進(jìn)行轉(zhuǎn)化后提供人們需要的信息和能量。

3.2、利用先進(jìn)科學(xué)技術(shù)不斷進(jìn)行創(chuàng)新

機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化以各種先進(jìn)技術(shù)為基礎(chǔ)和重要的保證，因此，技術(shù)是產(chǎn)品或系統(tǒng)應(yīng)具備的主要功能，以展現(xiàn)智能化和人性化的現(xiàn)代機(jī)械。機(jī)械產(chǎn)品和系統(tǒng)的分類主要可以從主功能的不同方面考慮，在利用先進(jìn)科學(xué)技術(shù)的同時(shí)，開(kāi)拓思路，創(chuàng)造發(fā)明和設(shè)計(jì)、分析各類機(jī)械自動(dòng)化產(chǎn)品，在創(chuàng)新過(guò)程中制造出質(zhì)量一流的機(jī)械自動(dòng)化產(chǎn)品。在此過(guò)程中，也要擴(kuò)展機(jī)械自動(dòng)化的發(fā)展空間，充分發(fā)揮想象力。

3.3、能量轉(zhuǎn)換機(jī)械、信息處理機(jī)械和其他功能的機(jī)械等

要想創(chuàng)新思維，設(shè)計(jì)出不同類型的產(chǎn)品，必須要了解機(jī)械自動(dòng)化的主要功能，不同種類的運(yùn)動(dòng)方式可以適用于不同用途的機(jī)械設(shè)備，這使得機(jī)械自動(dòng)化擁有巨大的發(fā)展空間，人們的創(chuàng)新和設(shè)計(jì)會(huì)完善未來(lái)的機(jī)械自動(dòng)化發(fā)展。

4、機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化的優(yōu)勢(shì)與效益

4.1、有效地提高了生產(chǎn)能力和工作質(zhì)量，同時(shí)也提高了使用的安全性和可靠性

利用機(jī)械先進(jìn)的自動(dòng)化技術(shù)和信息處理技術(shù)等能夠有效提高機(jī)械的自動(dòng)控制水平和智能化操作，這樣一方面可以保證機(jī)械順利執(zhí)行操作，高效地代替人工完成一些高難度的工作，在提高工作效率的同時(shí)，又可以加強(qiáng)工作的質(zhì)量。

4.2、操作方便，復(fù)合功能性強(qiáng)，適用范圍較廣

機(jī)械設(shè)計(jì)制造中的自動(dòng)化技術(shù)可以自行控制機(jī)械系統(tǒng)，減少手工操作的同時(shí)也簡(jiǎn)化了機(jī)械的操作流程，降低了機(jī)械的操作難度，進(jìn)一步優(yōu)化了操作。機(jī)械自動(dòng)化產(chǎn)品不再受限制于傳統(tǒng)機(jī)電產(chǎn)品的單技術(shù)、單功能操作，復(fù)合技術(shù)和功能更強(qiáng)，在日常生產(chǎn)和生活中更加高效、穩(wěn)定，在不同的場(chǎng)合和領(lǐng)域的應(yīng)用也更加廣泛，功能多樣，滿足了大多數(shù)用戶的需求，適應(yīng)了較強(qiáng)的應(yīng)變能力，可以輕松處理不同用戶的問(wèn)題。

4.3、改善了機(jī)器的性能，方便調(diào)整和維修，也減少了材料的消耗，節(jié)約了能源

為了適應(yīng)不同用戶對(duì)象的功能需要和適應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)參數(shù)的適時(shí)變化，機(jī)械自動(dòng)化產(chǎn)品改變了工作方式，在安裝調(diào)試時(shí)改變控制程序。在進(jìn)行操作時(shí)，無(wú)需改變產(chǎn)品的任何零部件，而是在控制程序中自動(dòng)輸入需要變化的指令，機(jī)械自動(dòng)化產(chǎn)品進(jìn)行存儲(chǔ)后，根據(jù)輸入的代碼信號(hào)，針對(duì)不同的用戶對(duì)象按照指令進(jìn)行程序自動(dòng)展開(kāi)工作。這樣，可以利用最低的耗能驅(qū)動(dòng)、控制和調(diào)節(jié)機(jī)械系統(tǒng)，不僅減少了材料的消耗，大大提高了機(jī)械設(shè)備的能源利用率，也起到了節(jié)約能源的作用，達(dá)到了有效的節(jié)能效果。

5、結(jié)束語(yǔ)

機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化在進(jìn)行設(shè)計(jì)、制造時(shí)秉持著功能性原則，不斷進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新，不僅實(shí)現(xiàn)了多功能、高質(zhì)量、高效率、高穩(wěn)定性和可靠性的自動(dòng)化功能，方便操作，改善機(jī)械性能，也節(jié)約了能源，國(guó)家和社會(huì)應(yīng)致力于機(jī)械自動(dòng)化的發(fā)展。

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