機械設計制造及其自動化的設計原則及發展趨勢探討

邵明江

摘 要：在我國工業發展過程中，機械設備已經被廣泛地應用。但是，傳統機械制造業還存在工作效率差和產品質量差以及工作量大等相關問題，有效運用機械制造業自動化，能夠將傳統機械制造存在的缺陷有效地進行彌補，不但性能優越和效率更高，而且，還能夠將高端設備能源更好地節省。因此，應該將機械設計制造和自動化設計全面地應用和推廣。

關鍵詞：機械設計制造；自動化；設計原則；發展趨勢

中圖分類號：TU712 文獻標識碼：A

引言

現階段，在科技一體化以及經濟全球化高速發展的當今時代，作為推動國民經濟發展的基礎性產業，機械設計制造及其自動化行業的發展對于經濟社會的發展起到了重要的助推作用，機械制造業是目前國內工業體系的重要組成部分，伴隨先進的自動化技術及電子技術的引入，機械設計及制造行業的自動化水平不斷上升，在保證制造設計質量及性能的基礎上，實現了經濟、社會、生態的協調發展，并不斷推動著現代化工業的持續健康發展。

1 我國機械設計制造自動化的發展現狀

我國機械設計制造行業從清朝的“洋務運動”興辦紡紗廠、兵器廠和軍工廠的階段，就算是進入了工業1.0的時代，所有的機械制造圖紙和器材全部都是從國外采買過來由我國的工人進行加工制造。往后發展到第二次世界大戰的時間段，我國的機械設計制造才邁進了工業制造2.0的時代，開始了標準化流水線式的制造當時社會需要的工業產品。發展到如今，工業制造水平已經得到了質的飛躍進入了工業3.0的時代，可以利用許多機器設備替代人工操作，在設計與制造環節也是開展的極其順利，保證了產品的質量提高了制造企業的生產能力。在對未來工業發展4.0的規劃中，將要實現流水線智能自動化的控制，節省了人力投入，提高產品的質量與生產效率。

2 機械設計制造自動化特點和優勢

2.1 智能化

與傳統的機械設計相比，自動化技術最大的特點在于其完全實現了智能化，這主要是因為其中應用了多項先進的科學技術，并實現了不同技術的融合，這在突顯各項技術優勢的同時就使得機械制造的智能化效果更加突出，這也是機械設計最為顯著的一個特點。

2.2 機電一體化

產品的研發通常都以內在需求的滿足作為基本目標，在應用自動化技術的過程中就可達到這一要求，其能使產品滿足期望的功能需求。在應用自動化技術之后能夠使輸入量達到要求，進而使產品的內在功能符合預期目標。這主要是因為自動化技術的一體化功能在發揮作用，其能夠順利實現功能設計及制造等多個環節的融合，使產品的功能更加完善，進而滿足產品研發的內在需求。這也是當前機器開發的一個重要支持力量。

2.3 產品優化

當前社會各界對產品在質量上的要求越來越高，因此在產品改造與升級的過程中就需要用到自動化技術，其主要應用于系統控制階段，在此過程中自動化技術可充分發揮其檢測及控制等多項功能，進而使得產品的結構能夠在原有基礎上進一步得到優化，順利實現升級。另外，自動化技術還能夠對產品的功能進行全面分析，進而在此基礎上研發出功能更加完善的機械產品。除此之外，自動化技術當前還在不斷發展的過程中，通過研究能夠使其功能越發完善，這對于促進產品的進一步升級具有重要作用。

3 發展趨勢

3.1 網絡化的控制

互聯網的發展不僅可以讓人們打破地域的限制，而且還可以使各個區域聯系成為一個整體，所以機械設計制造及其自動化一定要能夠充分發揮網絡的優勢，實現整個生產制造環節的網絡化控制，而且也可以減輕工作人員的勞動量，他們完全可以通過電腦控制來進行機械設計制造過程的操控，而且還能夠通過互聯網來發現工作過程中所出現的問題，并加以合理的預防和解決，保證生產過程的連續性、穩定性和安全性。比如說，當機械制造過程中某一環節發生故障時，工作人員就可以通過網絡與維修人員進行溝通，并為他們提供必要的信息扶持和基礎資源，不僅可以減少故障排除的時間，還能夠有效的提高工作效率，為機械制造企業的更快發展創造條件。

3.2 虛擬產品的開發

電子化、數字化、虛擬化是機械設計制造及其自動化發展的必然趨勢，雖然這個發展過程會非常的艱難，但卻可以為企業節約大量的資源，可以推動機械制造業自動化程度的進一步加深，而且未來的機械設計必然是要通過電腦軟件的操作來實現的，而機械繪圖的專業技術人員只要通過電腦設計就可以把完整的電子圖呈現到人們面前，這種虛擬化程度的實現，不但可以讓圖紙變得更加完善，而且修改的過程也會變得簡單、易操作，再加上通過電腦軟件還可以把機械產品的三維空間圖展示出來，進一步為企業節約了生產成本，提高了經濟效益。另外，在機械設計制造虛擬化發展的基礎上，還能夠利用網絡資料來達到人們的需求，實現產品與人類需求的和諧統一，使機械產品更具有人性化、智能化，而從設計的理念上也更加具有實用性，達到機械設計制造及其自動化發展的理想化狀態。

3.3 綠色化

由于當前環境污染較為嚴重，因此綠色化必然會成為自動化技術的一個發展方向。要想實現綠色化發展，首先必須選擇符合綠色要求的材料，即在產品制造及處理的整個過程中不會對環境造成任何破壞，并且不會對人的生命安全構成威脅。其次是綠色設計，應用該類型技術的主要目的在于對產品進行維護與回收，并且使其能夠重復利用，這樣就能夠有效減少對資源的消耗量，但這對于設計人員來說也是一項十分艱巨的任務，其不僅要滿足市場的需求，同時還要不斷提升產品的綠色功能，因此當前還必須在此方面加大研究力度。

3.4 智能化

智能化是機械產品設計制造及自動化實現的重要發展趨勢，伴隨科學技術的進步，計算機技術、網絡通信技術以及電工電子技術均得到了長遠的發展，這也推動了傳統機械設計制造行業的智能化發展進程，也是實現機械設計制造自動化的重要標志。通過對設計人員思維特征的虛擬化，以及思維的編程設計，實現生產過程的智能化控制，可提升設計、生產效率及安全可靠性能，不斷推動機械設計制造行業的發展。

3.5 模塊化發展

設計機械設計和制造是一個很復雜的過程，作為設計人員必須要調查設計機械的目的和功能，設計機械以前，設計人員可以根據機械的功能特點，劃分成模塊，設計人員進行機械設計時，就能夠根據功能模塊來進行有效地設計，致使設計機械的時間很大程度地節省了，后期對機械設計進行檢查時，可以根據統一模塊進行修改，從而使維修機械設備的時間縮短了。

結束語

總而言之，自動化技術的應用幫助企業節約了更多的人力資源成本，并且完善了設備的性能，進而有效提升了產品的生產效率，但這并不意味著自動化技術已經足夠完善，當前還必須在原有基礎上不斷進行研究，使其能夠朝著虛擬化及網絡化等多個趨向發展，本文就對這一問題進行了深入探究。

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（作者單位：江蘇宇達電站輔機閥門制造有限公司）