自動(dòng)化技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)制造中的應(yīng)用

阿迪力·阿不力克木

摘 要：從機(jī)械設(shè)計(jì)制造行業(yè)的發(fā)展情況看，純粹的機(jī)械設(shè)計(jì)已經(jīng)滿足不了我國(guó)制造業(yè)的需求了。同時(shí)隨著自動(dòng)化技術(shù)的不斷創(chuàng)新，智能化想法的提出，我國(guó)制造業(yè)的前進(jìn)道路正在朝著自動(dòng)化、智能化和經(jīng)濟(jì)化方向發(fā)展。本文將從傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)制造行業(yè)出發(fā)，分析傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)制造存在的弊端，同時(shí)對(duì)自動(dòng)化技術(shù)原理進(jìn)行剖析，闡述自動(dòng)化技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)制造中的應(yīng)用，為機(jī)械設(shè)計(jì)制造行業(yè)構(gòu)建新的發(fā)展藍(lán)圖。

關(guān)鍵詞：機(jī)械自動(dòng)化；組成；發(fā)展藍(lán)圖

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.13.023

隨著德國(guó)工業(yè)自動(dòng)化4.0的提出，全世界都聚焦于自動(dòng)化技術(shù)，我們國(guó)家也不例外，提出了工業(yè)2025計(jì)劃。傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)方法是根據(jù)設(shè)計(jì)人員的想法，經(jīng)驗(yàn)和產(chǎn)品的功能所開展的，只有設(shè)計(jì)人員將一整套設(shè)計(jì)系統(tǒng)完全設(shè)計(jì)出來，并經(jīng)過詳細(xì)的討論之后才能進(jìn)行生產(chǎn)，在生產(chǎn)加工的過程中，機(jī)械零件的精度和形位公差可能滿足不了產(chǎn)品的需求，這就需要設(shè)計(jì)者對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行重新調(diào)整，而設(shè)計(jì)的零件是一環(huán)扣一環(huán)的，牽一發(fā)動(dòng)全身，一個(gè)零件設(shè)計(jì)方案的更改就會(huì)造成整個(gè)設(shè)計(jì)方案的變化，工程量非常巨大。所以設(shè)計(jì)人員就提出新的設(shè)計(jì)思路，將自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用于機(jī)械設(shè)計(jì)制造中，利用自動(dòng)化技術(shù)強(qiáng)大的計(jì)算能力和構(gòu)思能力，進(jìn)行機(jī)械零件的設(shè)計(jì)，為機(jī)械設(shè)計(jì)制造提供新的發(fā)展空間。

1 概述機(jī)械自動(dòng)化及其組成部分

1.1 機(jī)械自動(dòng)化的概述

機(jī)械設(shè)計(jì)自動(dòng)化是近年來新興的一門技術(shù)，設(shè)計(jì)者首先根據(jù)設(shè)定的內(nèi)容編寫好程序代碼，然后將這些代碼輸入計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，將設(shè)計(jì)需要的各個(gè)參數(shù)輸入相應(yīng)的軟件系統(tǒng)，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)借助三維軟件對(duì)設(shè)計(jì)者設(shè)計(jì)出的基本模型進(jìn)行調(diào)整。更高級(jí)的自動(dòng)化設(shè)計(jì)系統(tǒng)還可以對(duì)該模型進(jìn)行力學(xué)性能分析，如果模型的零件不能滿足強(qiáng)度和剛度需求，那么計(jì)算機(jī)軟件就會(huì)對(duì)該模型進(jìn)行進(jìn)一步修改，直到模型能夠滿足要求為止。機(jī)械自動(dòng)化設(shè)計(jì)的優(yōu)勢(shì)在于，大大縮短了設(shè)計(jì)周期，減少了設(shè)計(jì)者的工作量，可以讓設(shè)計(jì)者在設(shè)計(jì)初期，根據(jù)軟件生成的模型做出一個(gè)實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?，為企業(yè)節(jié)省設(shè)計(jì)資金。

1.2 機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)的組成

機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)既涵蓋了機(jī)械設(shè)計(jì)方面的技術(shù)，又包括自動(dòng)化方面的技術(shù)。涉及的學(xué)科非常多，如機(jī)械設(shè)計(jì)制造，機(jī)械原理，單片機(jī)技術(shù)，信號(hào)采集技術(shù)，傳感器技術(shù)和自動(dòng)控制工程技術(shù)等。機(jī)械設(shè)計(jì)制造和機(jī)械原理是該技術(shù)的骨架，所設(shè)計(jì)的機(jī)械產(chǎn)品必須滿足這兩個(gè)學(xué)科的要求，而單片機(jī)技術(shù)和信號(hào)采集技術(shù)則為該技術(shù)提供了電子技術(shù)方面的支持，而自動(dòng)控制工程技術(shù)可以為機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)設(shè)計(jì)閉環(huán)控制系統(tǒng)，這幾個(gè)技術(shù)互相融合，共同為機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)提供專業(yè)知識(shí)支持。

2 自動(dòng)化技術(shù)在機(jī)械制造中的應(yīng)用

2.1 高度集成化的應(yīng)用

當(dāng)前世界機(jī)械設(shè)備的發(fā)展方向正在朝著集成化方向發(fā)展，越來越多的機(jī)械設(shè)備不僅體積小，重量輕，但是功能卻十分強(qiáng)大。這正是自動(dòng)化技術(shù)的功勞。自動(dòng)化技術(shù)可以把許多零件集成在一塊板子上面，使該板子自主成為一個(gè)系統(tǒng)。另外自動(dòng)化技術(shù)也可以把機(jī)械設(shè)計(jì)房間融合成一個(gè)整體，首先設(shè)計(jì)這根據(jù)自己設(shè)計(jì)的思路構(gòu)建出一個(gè)微小模型，設(shè)置必須要滿足的參數(shù)，接下來，自動(dòng)化系統(tǒng)信息采集模塊從數(shù)據(jù)庫中類似模型數(shù)據(jù)，做出一個(gè)基本框架，繼續(xù)的，由機(jī)械設(shè)計(jì)部分對(duì)模型中的機(jī)械部分進(jìn)行自動(dòng)填充，最后由有限元分析技術(shù)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行分析。如果某些部分不夠可靠，就重復(fù)上述工藝流程繼續(xù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，直到設(shè)計(jì)出的模型滿足初始要求為止。

2.2 柔性自動(dòng)化應(yīng)用

柔性制造系統(tǒng)FMS在機(jī)械設(shè)計(jì)中的地位是相當(dāng)高的，因?yàn)槿嵝灾圃煜到y(tǒng)對(duì)設(shè)計(jì)的模型沒有非常嚴(yán)格的要求，只要該模型能夠滿足初期設(shè)計(jì)要求，就可以展現(xiàn)給客戶或者定做廠家。如果客戶和廠家對(duì)該模型提出來了異議，或者臨時(shí)改變想法，柔性制造系統(tǒng)就能夠在最短的時(shí)間內(nèi)，根據(jù)初期設(shè)計(jì)的相關(guān)參數(shù)修改程序方程，直到模型滿足客戶需求為止。柔性制造系統(tǒng)設(shè)備雖然產(chǎn)品價(jià)格比較高，對(duì)大型機(jī)械設(shè)備的設(shè)計(jì)生產(chǎn)是十分有效的。另外柔性制造系統(tǒng)在設(shè)計(jì)的時(shí)候也會(huì)根據(jù)其加工特點(diǎn)來進(jìn)行，因?yàn)槿嵝灾圃煜到y(tǒng)在加工一些零件的時(shí)候可以實(shí)現(xiàn)自主更換刀具，可以一次性加工出非常復(fù)雜的零件，所以在設(shè)計(jì)的時(shí)候，可以將零件產(chǎn)品的精度提高，減少預(yù)留的斷面和截面積，提高整個(gè)設(shè)計(jì)的加工精度。

2.3 虛擬化的應(yīng)用

虛擬化設(shè)計(jì)已經(jīng)經(jīng)歷了60個(gè)年頭的發(fā)展，其技術(shù)也比較成熟。虛擬化設(shè)計(jì)主要是借助Labview和VMware這兩款軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)的，借助Labview軟件，可以設(shè)計(jì)出復(fù)雜的控制系統(tǒng)，并通過該軟件進(jìn)行演示，演示過程可以借助虛擬數(shù)據(jù)采集卡收集數(shù)據(jù)，將這些數(shù)據(jù)信號(hào)輸入進(jìn)入Labview軟件，根據(jù)顯示的效果，檢測(cè)設(shè)計(jì)方案的合理性，如果虛擬顯示的結(jié)果和預(yù)期結(jié)果又很大的偏差，就需要重新進(jìn)行整改。VMware軟件則是直接借助虛擬空間，對(duì)設(shè)計(jì)者的設(shè)計(jì)的基本模型進(jìn)行投影，可以直接在視頻中模擬加工效果，大大提高了虛擬設(shè)計(jì)加工的可視化程度，為企業(yè)節(jié)省設(shè)計(jì)開支。

3 結(jié)束語

在自動(dòng)化程度不斷提高生產(chǎn)、加工和設(shè)計(jì)中，機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)滲透到了社會(huì)生產(chǎn)各行業(yè)與領(lǐng)域中，不僅能夠減少機(jī)械設(shè)計(jì)的研發(fā)周期，又可以提高研發(fā)者的工作效率，減輕機(jī)械設(shè)計(jì)研發(fā)人員的工作壓力。另一方面，機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用能夠提高企業(yè)的創(chuàng)新能力，讓企業(yè)在當(dāng)今的社會(huì)中更具競(jìng)爭(zhēng)力。所以，我們要不斷提升對(duì)自動(dòng)化技術(shù)在機(jī)械制造中的重視程度，面對(duì)著世界市場(chǎng)的多變性以及激烈的競(jìng)爭(zhēng)，應(yīng)重視機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用，從而讓我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展向著更加有利的方向發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]江濤，JIANGTao.自動(dòng)化技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)制造中的應(yīng)用[J].現(xiàn)代制造技術(shù)與裝備，2016（09）：168.

[2]蔡艷，丁雄，唐金花.自動(dòng)化技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)制造中的應(yīng)用探討[J].課程教育研究：新教師教學(xué)，2016（25）：122.

[3]于守澎.自動(dòng)化技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)制造中的應(yīng)用探討[J].黑龍江科學(xué)，2016（01）：38.