機械加工工藝中的自動化控制研究

梁爽 吳德銀 王琦 張良

摘要：機械自動化控制技術在工業制造中的應用，不僅使得機械加工的生產效率實現了飛躍性的進步，同時還提高了機械加工件生產的精度，提升了機械加工的質量。機械工件多為金屬材料，切切削加工難度更高，對精準度要求極高。在機械加工工藝系統中應用裝配自動化技術、信息自動化技術、生產自動化技術等，實現了機械加工的自動化控制。本文簡單介紹了機械制造自動化技術，分析了自動化控制技術在機械加工工藝中的應用，探究了未來機械加工的發展方向。制造為機械加工工藝優化及系統改造提供一些參考，促進機械加工工業發展和進步。

關鍵詞：機械加工;工藝;自動化控制;技術;應用

引言：隨著電子工業革命的發展，工業機械制造自動化技術不斷提升，大量的自動化工業機械設備被生產并應用于各行各業，改變了傳動的生產經營模式，為社會建設與經濟發展做出了突出的貢獻。與傳統的機械設備不同，自動化工業機械設備具有半自動化或自動化的功能，大量的解放了勞動力，還提升了生產效率和生產質量。自動化工業設備的各個工件由控制系統根據設定的程序指令完成自動化動作，這對工業機械設備工件的質量及組裝精度要求極高。任何細微的誤差都會影響自動化工業機械設備的作業安全和工作效率。顯然，自動化生產的進步得益于機械加工工藝中自動化控制技術的應用。在信息技術時代，自動化技術始終在不斷的創新與發展中，研究機械加工工藝中自動化控制技術的應用對機械加工企業優化機械加工系統及工藝有著重要的意義。

一、機械制造自動化技術概述

機械制造自動化技術顧名思義就是指機械制造與自動化控制技術的結合。要顯示機械制造的自動化控制，需要從機械制造的系統結構、功能、過程等多個方面做出系統升級和工藝改造。在結構方面，要求對機械加工過程中設計的所有硬件和軟件進行升級，要求在加工工藝中引入自動化制造控制技術。在功能桑，要求系統從傳統的輸出工件轉變為輸出變成品或成品。在過程上，要求制造系統能夠涵蓋制造生產的整個運行過程，包括市場分析、產品設計、工藝編制、制造實施、檢驗出廠、產品銷售等多個環節，實現制造全國成電自動化分析、自動化控制和自動化生產。

機械加工的工藝組成如下圖1 所示。傳統的機械加工制造每個工位都需要有工人負責，而基于自動化控制技術機械加工制造系統各環節的設備中多引入自動化控制技術，設備能夠自動控制并完成加工操作，技術人員只需要通過控制總系統就可以實現對機械加工工藝各環節的監控及參數的調整。

二、自動化技術在機械加工工藝中的應用

（一）裝配自動化技術

傳統的機械加工工藝輸出的為設備零件，而將裝配自動化技術應用到機械加工工藝中，通過控制系統的總計算機對裝配參數進行調整，總系統就可以控制設備根據工藝中設計好的設備規格及相關參數完成對各工部零件的自動裝配和調試，最終輸出半成品或成品。裝配自動化的實現，數字化技術、計算機技術等起到重要作用。整個流水線中，不需一個工人參與領不件的組裝，均由系統自動控制設備操作組裝。

（二）生產自動化技術

機械加工制造系統組合了生產系統、原料運輸系統、加工系統、產品分析系統等，其中生產自動化技術的實現基于系統的全過程控制與管理。機械加工制造系統是一個循環系統，生產加工時按照設定的工藝流程完成對零部件的自動切削及工件的組裝。這一系列動作都是依靠系統預先設定的程序指令完成操作。系統預先設定了規定的生產參數，一旦系統在安裝和組配工件時檢測到工件誤差，將啟動自動拆卸功能。若組裝沒有任何問題，系統將持續按照設定的循環過程進行生產。這種生產自動化技術及生產故障檢測技術就是為了有效的提高生產產品的質量，控制產品的合格率。

（三）信息自動化技術

信息自動化技術具有輔助設計、輔助制造、輔助供給設計等功能。機械加工旨在系統中的自動化功能的實現都是基于對程序對信息指令的設計，因此信息決定著生產加工的精確度。為了提升機械加工的精確度，引進計算機技術、數字化控制技術等在生產的各個階段，來強化數字信息控制的準確度。以設計功能為例，由極端及設計機械仙品模型，由數字控制技術對產品模型控制參數進行優化，系統再將優化的參數信息傳輸給終端設備，實現生產工藝的自動優化。

三、未來機械加工的發展方向

（一）安全防控技術

安全始終是生產的第一要素。機械自動化制造系統在沒有實現無人化和全智能化以前，保障人員的安全和生產的安全是提升生產效益的關鍵。安全防控技術是一種基于智能監控的故障預測的新技術。在自動化機械加工生產流水線，工人需要檢查設備，或處理異常故障。系統在運行狀態下進行故障維護和檢修是一件非常危險的時間，即便是工人傳神防護服，金屬工件或殘渣在設備高速運行狀態下的力度較大、溫度較高，對工人造成的損害極大。在機械加工工藝的各環節設置智能檢測設備，檢測系統及設備的運行情況，自動采集設備運行參數。再利用大數據技術分析系統及設備運行的情況，對設備及生產加工工藝的安全性進行分析，系統自動分析出問題后，根據提示確定問題類型及大小，對加工工藝問題通過控制系統調整刀具角度，工件位置等，對設備零部件根據大數據分析的結果體現更換老舊或磨損零件，預防預生產過程中應設備故障造成的安全事件的發生。

（二）智能技術

機械加工半成品或成品的過程復雜，產品設計難度較大。設計模型雖然能夠為機械設計提供參考，自動化控制系統完成設計，但對一些復雜的結構容易忽視細節，同時設計思維較為刻板，很難處理一些復雜的工件設計。在機械加工工藝中引入柔性處理技術和智能技術，創建人機交互界面，由設計人員根據用戶實際需求對產品的設計模塊進行性能優化，完善產品。這樣不僅能夠提高設計的效率，還能提高設計的精準度，處理更加復雜的產品設計。

（三）虛擬化技術

虛擬技術以一種基于控制理論與計算機技術的新型技術，他能夠通過產品設計對機械加工制造的過程及產品功能進行仿真模擬，從而更加真實的了解產品加工環節可能存在的問題和設計存在的問題，及時對產品進行優化。它的優勢在于仿真效果的真實性和可實行，直觀的反映設計問題和生產問題，并精準的鎖定問題所在。這對于機械加工而言，對不合格產品具有預見性，有效的防止了不合格產品的被生產出來，減少了資源和能源浪費，有效控制了生產成本。

四、結語

自動化控制技術是現代機械加工工藝中必不可少的技術，它的應用成就了機械制造自動化技術，為企業提高生產效率和產品質量創造了良好的技術條件，同時還提升了機械加工工藝環境的安全性，有效的避免了機械加工環節電氣設備可能對工人造成的危險。這對于企業提高機械加工生產的綜合效益和提高市場競爭優勢有著重要的意義。面對通信網絡技術和智能技術的發展，將自動化控制技術帶入到一個全新的階段。未來，機械加工制造企業還要在機械加工工藝中還要不斷引入安全防控技術、智能技術、虛擬化技術等，構建一套可控性更強、智能性更優、安全性更好的機械制造自動化系統，不斷的優化生產工藝，以維持更加長遠的發展。

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