機械設計制造及其自動化優缺點及應用研究

陳波

【摘 要】本文主要分析機械制造設計自動化技術的特點，根據機械自動化在個行業的應用，顯現出機械自動化產品的優勢，具有多功能化，高效率，節省能源材料，滿足人們生活生產多元化的需求。提出了自動化控制今后的主要目標。

【關鍵詞】機械設計制造；自動化技術

隨著全球經濟一體化發展帶動了科技的快速進步，推動了新興產業的革新，我國的機械設計制造水平顯著提高，當前社會需求不斷提高，傳統機械設計制造已無法滿足社會發展的需求，自動化機械設計制造具有很大的優勢，能夠降低資源的損耗，提高生產效率，提升產品質量，保證生產安全等，為最大限度發揮機械設計制造自動化的作用，對機械設計制造自動化進行研究十分必要。

一、機械設計制造自動化技術概述

（一）自動化技術的概念

1984年，美國機械工程師協會對現代機械定義為，用于完成包括機械力等動力學任務的機械及機電不見相互聯系的系統。現代機械指機電一體化系統，機電一體化是機械工程產品設計制造中的協同結合。

機械設計制造機器自動化是多門技術學科相互滲透的產物，是逐漸完善的新興邊緣學科，機械自動化時機械工業技術結構，功能構成及管理體系發生了巨大變化。其發展已成為有自身體系的新型學科，將不斷被賦予新的內容。機械自動化設計制造從系統觀點出發，綜合應用自動控制技術、信息技術、軟件編程技術等群體技術，根據系統功能目標，在高質量、多功能的意義上實現特定功能價值的系統工程技術【1】。

機械自動化技術是基于群體技術有機融合的綜合性技術，智能化的特征是現代機械自動化的重要標志。

（二）自動化技術的特點

現代機械設計制造擴大了應用范圍，表現出更強的集成性、快速性等特點，使得機械設計方向更加寬闊。新型自動化系統人性化的特點更加明顯，代替了傳統的手工操作方式，大大降低了因人工操作生產的失誤率，保證了工人的安全。自動化程序中植入特定的程序檢查安全隱患，采取有效措施，可降低安全事故的發生率。

信息技術進行自動化管理，能從節約能源方面降低生產成本，達到可持續發展的戰略目標。加入了能對資源環境的保護監管程序，減少資源的浪費，傳統機械設計制造的實踐操作會不可避免的出現各種問題，殘次品的出現浪費了大量的人力財力，為符合科學發展觀，企業采用現代機械設計制造自動化技術，達到提升生產效率的目的。

機械設計制造自動化的優勢體現在產品質量更佳，設備維修調整便利性，操作環境更安全等方面。自動化技術應用下，由程序下達指令進行高精度的機器操作，提高了生產效率與品質。機械產品控制需對某一零件進行更換，只需更改其中的程序選項。

二、機械設計制造自動化技術的優勢

機械自動化產品具有很多高的功能水平，為開發生產者帶來巨大的社會經濟效益。機械自動化產品大多具有信息自動處理功能，自動化控制系統可以確保按設計要求完成預定動作，實現最佳操作，機械自動化產品實現了工作自動化。

如柔性制造系統生產設備利用率可提高1.5-3.5倍，降低加工成本50%，機械自動化工作方式可通過調整軟件適應需求，適用于多品種的生產，是縮短產品開發周期的重要途徑。

機械自動化產品具有自動監視，自動診斷等功能，遇到過載電力故障時，能自動采取保護措施，避免發生人身安全事故。采用電子元器件生產機械自動化產品，使其具有較高的靈敏度，使得產品壽命得到了延長【2】。

機械自動化產品在安裝調試時，可通過改變控制程序滿足用戶的需求，可通過多種手段輸入到機械自動化產品控制系統中，可先存入若干套不同的執行程序，自動檢索功能對可能出現的故障采取措施恢復正常，機械自動化操作手柄顯著減少，方便操作。工作中根據預設程序由控制系統指揮，機械自動化產品可通過數學模型隨即自尋最佳工作程序。

機械自動化產品突破了機電產品單技術的限制，大大提高產品功能，機械自動化產品具有自動化控制，自動保護等多種功能，能應用于不同場合，滿足用戶需求。

機械自動化產品自動化程度高，將人們從繁重的體力勞動中解放出來，可加速辦公自動化，促進我國現代化的實現。機械自動化產品通過采用低能耗驅動機構，因多種學科交叉融合，機械自動化系統從硬件系統轉移到軟件系統，減少了材料消耗。機械自動化技術的應用會帶來顯著的社會效益，世界各國都在大力發展推廣機械自動化技術。

三、機械設計制造自動化技術的應用

生產中一些工藝變量對產品的質量具很大的影響，如精餾塔塔頂溫度必須保持一定，保持其平穩性是生產控制的前提。

鍋爐汽包是生產蒸汽的設備，如水位過低會導致鍋爐燒干發生安全事故，水位過高會影響蒸汽質量，嚴格的控制汽包的液位是保證鍋爐正常生產的必要措施。

汽包水位控制手段是控制給水，單沖量即汽包水位。蒸汽負荷突然大幅增加時，控制器不能開打給水閥增加水量，關小控制閥開度，到假水位消失后，送水量減小，嚴重時汽包水位會引發安全事故。對停留時間短的情況，單沖量控制系統不能適應，對小型鍋爐引水在汽包中停留時間較長，配置聯鎖報警裝置可保證安全操作。

蒸汽負荷的變化是汽包水位控制中的主要擾動，如根據蒸汽流量校正，可補償假水位引起的誤動作，改善控制品質。引入蒸汽流量信號，使用雙沖量控制系統，雙沖量控制系統是前饋控制加單回路反饋控制的復合控制系統，如需考慮兩條通道動態差異需引入動態補償環節。

自動化控制裝置與工藝設備組成了無人參與的自動化控制系統，在操作室中可觀察裝置的變化，降低了勞動強度。工業生產規模迅速發展，加劇了生態環境無人，減小工業生產對環境的污染影響納入了生產控制目標范圍。自動化控制主要目標是保證生產過程的安全，盡量減少原材料損耗，達到預期的產品質量，最大限度減少對環境的污染。

四、結語

現代機械自動化在設計制造中具有多功能，低能耗的優勢，機械自動化技術面臨共性關鍵技術是傳感檢測技術，精密機械技術等。機械自動化系統是機電一體化系統，機械設計制造向機械自動化發展成為必然趨勢，設計者應作為新技術產業化的創造者，促進機電一體化技術的不斷發展。

【參考文獻】

[1]夏玉濤.自動化技術在機械設備制造中的應用[J].電子技術與軟件工程，2019（07）：108.

[2]魏玉魯.機械自動化設計與制造存在問題及應對措施[J].山東工業技術，2019（11）：27.