自動化技術在機械設計制造中的新應用

黃旺

摘要：自動化技術具有高效、高質、節能、功能多樣化、可靠性高等優勢，其在生產實踐中的應用極大地解放了生產力，促進了社會經濟的發展進步，同時，也給人們的生活帶來了很大的便利。將自動化技術應用于機械設計與制造，將能借助其突出的先進的技術能力，實現自動化的、高效率的和連續的生產作業，帶動整個工業制造產業的改革和創新。

關鍵詞：自動化技術;機械設計;制造;應用

一、自動化技術概述

（一）自動化技術概念與特點

自動化技術是以信息科技為基礎的新興學科，就是利用計算機與信息技術等，使機器和裝置在預先人為設定的程序下，不用通過人工操作，或者是指需要極少人參與的情況下，就可開展生產作業，通過信息處理等自動化完成預定任務。自動化技術是一種先進的技術，包含了信息技術、微電子技術等各種先進性比較高技術。從自動化技術發展歷史來看，20世紀40年代，美國最早提出“自動化”一詞。隨后，在科學技術發展進步的促進下，自動化技術獲得了長足的發展，在社會生產生活等各個領域都獲得越來越廣泛的應用，并實現了降本增效。自動化技術減少了人力資源的投入，將人們從繁重、危險、惡劣及部分腦力勞動中解放出來，拓展了人的器官功能，既提高了勞動生產效率與質量，也增強了人類認識與改造世界的能力。同時，自動化技術通過與不同的領域結合，也逐漸開始細分，形成了機械制造自動化、過程控制自動化、管理自動化、教育自動化等不同的技術，呈現出多元化發展、多學科技術交叉的態勢。

（二）機械自動化技術的應用價值

第一，能提高生產效率。在機械設計與生產中，結合實際情況應用自動化技術，能實現智能化生產，使生產質量提升。而企業通過降本增效，也可以更好地增強市場競爭力，占據更多的市場份額。自動化技術還能推動企業產生設備設施等升級換代，優化機械設計與制造的工作，改善傳統機械設計與制造的不足，提高機械設計制造產品質量，更好地滿足客戶各種要求。

第二，能促進資源優化配置。自動化技術能促進相關資源的優化配置，實現各種資源最大化利用，這樣可以減少機械設計制造過程中的資源浪費。同時，推廣應用自動化技術，不僅能優化生產技術，針對市場需求生產更加精準的產品。同時，自動化技術因為集成了多種先進的技術，不同技術在交流融合中還能實現創新，進而使機械設計制造創新和進步。此外，自動化還需要應用到各種新材料，這些新材料的應用，不僅能提高產品性能，還能減少材料的使用和消耗，甚至還能對殘余材料實現循環利用，從而實現綠色節能和環境保護。

第三，能降低生產成本。傳統的機械設計制造更多的是依靠人工來進行，而人工操作由于受到多種因素的影響，就會難免出現各種失誤，設計制造的效率也比較低下，這就在很大程度上增加了企業的生產成本，延長了產品的生產周期，制約了企業經濟效益的增長。自動化技術憑借其技術優勢，使得人的手工操作大大減少，可以使生產變得更加準確和精密。在此種情況下，人工失誤減少，產品質量提高，產品不合格率也得到大幅度降低，進而節約了材料和成本，企業的利潤和效益也會增加。自動化技術可以縮短機械設計制造的周期，節約企業投資和縮短產品上市時間。此外，機械自動化技術的應用還能實現自動化生產質量控制、檢測、預防、報警等功能，能顯著增強機械設計制造的安全性，減少安全事故和人員損傷的發生率，保證了安全生產。

二、新形勢下自動化技術在機械設計制造中的應用

（一）應用原則

從自動化技術的實質來看，因其是先進技術的集成者，具有智能化、模塊化、微型化等手段，從內容、重點、核心及功能等多方面進行協調配合，確保機械設計制造比傳統手段下的更加快捷、高效和高質。不過，在具體應用中，也是要遵循一定的原則的，只有這樣才能充分發揮出自動化技術的優勢。需要遵循如下原則：

第一，注重全面創新。機械設計制造是在技術支撐上進行的，需要不斷地從智能化、自動化、信息化等方面進行創新，這樣才能夯實機械設計制造自動化的基礎，提高效率，嚴控質量，保證生產效益最大化。

第二，與機械功能需求匹配。將自動化技術應用于機械設計制造，其主要目標就是使產品的質量與功能得到優化提升，使產品生產效率得到加速，促進機械設備產品功能作用得到最大化發揮，這也是機械自動化設計制造的核心所在。

第三，確保操作便捷。在傳統的機械設計制造中，對于設計制造的可操作性往往重視不足，加上機械設備結構與操作都十分復雜，在操作過程中，極易因為人的因素導致出現誤差甚至是事故。實現機械設計制造自動化，就需要堅持操作便捷的原則。

（二）自動化技術的應用

1、數控技術的應用

機械產品設計制造工藝復雜，同時精度要求也比較高，如果是采用傳統的設計制造加工工藝，不僅產品生產周期長、成本高，效率與質量也不夠高。但是，將數控技術引入機械設計制造中，就能從根本上解決這些問題，極大地提高機械產品的質量。數控技術是指通過計算機編程，根據數控機床規定的語言規則和格式編寫加工程序，利用數控機床，來對工藝路線與參數、刀具運動軌跡、位移量、切削參數等進行控制，開展產品加工。數控技術是現代生產加工制造系統的關鍵技術，具有高速高精化、智能化、開放性、重復利用、節能環保等顯著優點。

2、虛擬技術的應用

作為高新技術最為典型的代表，虛擬技術是以計算機和互聯網技術為支撐的，同時，還利用人機接口技術、計算機圖形學、人體行為學等技術手段，通過這些技術的綜合應用，并借助傳感設備，就能為用戶呈現出三維逼真虛擬環境。這種環境具有高度逼真的視、聽和觸覺。用戶在此環境中，通過人機交互，就能得到與真實環境相近的使用體驗。虛擬技術具有多感知性、交互性、沉浸感、構想性特點，其系統主要包括傳感器件、作用器件、虛擬環境發生器、人、虛擬環境，通過五大元素的交互應用，用戶的使用感受也相應地會變得更加真切生動。將虛擬技術應用到機械設計制造中，可以極大地提高問題解決能力。

3、其他自動化技術的應用。

機械設計制造檢測環節是必不可少的重要環節，其檢測過程也是繁瑣的，為了提高效率，傳統檢測都是抽樣進行的，這樣就會導致檢測質量不高。而與傳統技術不同的是，自動化檢測技術是利用編程技術來對機械設計制造的設備、裝置等進行在線監測，對機械產品設計制造全程監測，如果發現異常情況就會自動報警。信息化處理技術是將自動化技術與信息化技術結合起來，對機械設計制造的信息進行收集、整理、利用，通過公式和準確的計算來提高機械設計制造信息化自動生產水平。集成技術是一種現代化的應用技術，通過線性排列的方式，對生產內容進行整合，最大程度地簡化操作過程，形成一體化生產管理。集成化發展將是制造業發展未來的主要方向，其能使系統分工更為合理和協調，能生產出集成度較高的高質量的機械類產品。

三、結語

綜上所述，傳統的機械設計制造方法主要包含理論計算、相似案例類比和模型試驗等內容，如果設計與制造的條件比較復雜，就會需要花費較長的時間，產品質量也難以精準地達到預期的目標。將自動化技術覆蓋到全部機械設計制造中，其優勢是非常顯著的，既能將傳統機械設計制造的問題予以高效解決，還能提高機械設計與制造的效率和品質，節約資源，降低成本，其結果就是機械設計制造水平不斷提高，效益不斷增長。

參考文獻

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作者簡介：黃旺（1989-），男，廣西貴港人，助理工程師。