關于機械設計制造及自動化技術的探討

陸陽

（武漢交通職業學院 湖北省武漢市 430065）

傳統機械設計制造技術尚不成熟，近幾年隨著信息技術和科學技術的不斷發展，自動化技術在機械結構與制造中的應用日益廣泛。應用自動化技術能有效提高機械產品在設計、制造過程中的價值，是當前工業生產的主要手段。在機械系統的設計和制造過程中，自動化技術是必不可少的，其原理是通過對數字信息和設備結構信息的處理和交換，使機器具有更多的使用功能，從而在一定程度上提高機械設備產品的安全性和生產效率，為企業提高生產效率提供依據。機械工程和制造業的計算機技術和其他專業知識。在機械工程與制造領域，自動化技術的應用使我國機械設計制造企業進入了一個新的發展階段。它在改進機械產品的設計和制造、降低勞動力成本和提高生產效率方面發揮著重要作用。

1 機械設計制造及其自動化的優越性

常規生產機器以手工為主，正因為如此，生產產品的成本很高，需要浪費很多時間，人力和物力。為了獲得更高的生產率和生產精度，在生產過程中常常需要從頭開始進行把控，時間長，任務重，產品質量也不能得到有效保證。而機械和自動化的生產大大減少了生產的時間、成本和人工操作，精確度和產量能顯著提高產品的質量和工藝水平。所以，采用機械化生產，對于提高企業的生產效率具有重要意義[3]。

機器生產過程中必須重視安全，包括產品質量安全和操作中的人身安全。機械化生產能有效地提高生產效率，并形成完整的生產體系。在生產過程中，采用機械自動化系統，對生產狀態進行實時監測，并采取相應措施處理生產事故和突發事件，以減少事故的發生，保證作業安全有效。

常規機械化生產耗時長，不能保證產品質量。使用機械設計與制造的自動化系統，通過對系統機械設計的審查，就能實現機械制造與自動化，操作簡單，出錯率低，安全有效，在工作過程中，容易發生安全事故。從技術層面上看，機械設計和自動化技術一般都比較成熟，且誤差率較低，不需要花費大量精力就可以達到較高的生產效率。本機具有機械設計、生產及自動化的特點，能夠自動校核、消除運行中的錯誤，使本機能夠高效、簡便、快速地工作，提高了生產效率，達到了生產目標，具有積極的現實意義。

2 機械設計制造自動化技術工藝過程分析

機械零部件的加工過程主要包括車削、鉆孔、銑削、攻絲和放電。機械零部件的加工技術在英國非常先進。英國航空公司在20 世紀末率先研究并應用了銑削加工技術，并被多家企業采用，取得了良好的生產效果。此外，經過一系列試驗，公司選用了省時省力的硬質合金銑刀，使加工更加快捷、效果更好。下面是從切削液，刀具，工藝參數等幾個方面的說明[3]。

2.1 初切液

機械零部件加工時，刀口切削會產生大量的熱切屑。為有效解決這些問題，需要切削液。選擇切削液當然是很特殊的。實踐證明，有效冷卻、合理使用切削液，可提高生產效率和產品質量。為提高機械零部件的加工效率，減少刀具損傷，國外部分企業在生產中采用鹵素潤滑冷卻劑，取得了良好的冷卻效果。而機械零部件表面易形成鹽殼，在高溫高壓下，其力學性能極差。所以要注意鹽層的去除，要注意不能用這種冷卻方式組裝工藝液。固體潤滑劑雖然已有一定的發展，但其對機械設備會產生摩擦等破壞作用，能否推廣應用還有待于進一步研究。

2.2 切削材料

切削工具的性能直接影響加工質量和加工效率。機械零部件塑性差，不易導熱，不易硬化。高速鋼切割器有兩種，高鋁高鈷，硬質合金切割器有粗鋼和粗鋼兩種，涂層切割器有很大的發展空間，可通過人工手段提高其抗氧化性和抗粘附性，從而使切割器具有較高的硬度和較好的熱穩定性，已被許多國家的企業采用，并取得了較好的加工效果；聚晶金剛石切割器可滿足各種高溫、高速條件下切割器的性能要求，保證了切割器的高穩定性，廣泛應用于機械零部件切割器中。

2.3 切割幾何參數

刀片主要分為車刀、鉆頭、銑刀、絲錐、鉸刀等，用車刀粗加工刀片，刀片前后角尺寸應符合機械加工要求。為提高機械零部件的精加工質量，保證表面光潔度和尺寸精度，必須避免刀具倒角。鉆削時要注意排屑和冷卻，螺桿角度設計合理，以保證強度和質量。銑刀是與機械零部件表面直接接觸的刀具，因此必須根據其加工特點精心設計。一般的防齒崩扭絲錐的前角應設置在6-9 度，后角應設置在5-11 度，錐角設置在5-7 度。鉸刀主要考慮的是機械零部件彈性模量小，前角3～5 度，后角10 度左右。

2.4 過程參數

機械零部件加工中，鉆孔是一個難點。刀具和鉆頭在實際工作中很容易燒壞。或冷卻，碎屑，硬度不夠。經常注意取刀，及時補充切削液，固定鉆模，經常更換鉆頭或維修。機械零部件攻絲時應選擇合適的絲錐。一般來說，應該用短龍頭。為了減少物體間的摩擦，應注意倒裝零件的尺寸。為確保磨削加工的正常進行，很多企業都采用綠色化碳化硅砂輪進行磨削加工。

3 機械設計與制造技術應用與自動化

3.1 應用信息網絡技術

信息技術在機械工程與制造自動化中的應用對于拓展機械工程與制造的廣度和深度具有重要意義。信息技術的應用取得了顯著的成效，在工程制造業中也發揮著重要的作用。生產管理人員可以通過遠程監控對車間的工作狀態進行有效的控制，并根據監控信息對生產進行調整和控制。同時，公司將信息網絡技術與生產過程自動化技術相結合。促進機械工程和制造部門之間的信息交流和交流，通過有效提高公司各部門之間的合作效率，為提高公司的生產效率和產品質量創造基礎。設計者使用計算機軟件對數據庫中的數據和設計圖進行分析，可以全面提高產品的標準化程度，使設計更舒適，更精確[5]。

3.2 應用智能模塊技術

在機械設計與制造中，智能模塊的應用使傳統機械與現代機械有所不同。智能化是機械制造業發展的重要方向。智能化設計與制造的實現有助于提高機械產品的性能，滿足當前機械市場發展的需要。智能控制系統可以控制集群間的裝卸作業，使作業誤差最小化。通過車間生產過程的自動循環，成功地替代了手工控制，提高了控制效率，實現了生產過程中物料的智能模塊化控制，為企業降低材料消耗，控制生產成本。在機械生產中，儀表產品的切割刀可以自動切換，減少了手工操作的風險，有效地提高了生產加工的精度。

3.3 應用節能技術

很多企業在生產過程中都要消耗大量能源，其中大部分都是不可再生的。久而久之，人們開始意識到他們正在浪費能源。很多企業在發展過程中都開始將節能作為一項發展規劃，將可持續發展作為企業的發展理念之一。在機械設計與制造中，各種節能技術的應用對節能起著重要作用。節約能源推動了機械設計和制造自動化的發展，對于機械設計制造，采用自動化技術，可回收生產過程中產生的各種機械產品，有效降低生產成本。在機械設計與制造中，節能技術的應用主要是指采用先進的自動化技術，兼顧產品的性能和用途，以提高這些產品的附加值，使其能多次使用，節能技術在機械工業知識與技術密集型企業中普遍應用，促進了企業的可持續發展。

3.4 應用探測技術

機器制造是一項復雜而艱巨的工作，由于時代的變化，不同的用戶對機械產品的要求也不一樣，呈現出多樣化的特點。正因為如此，建筑機械設計制造企業的加工工藝也變得越來越困難。在機械設計制造領域中，這些機械產品生產出來后必須進行檢驗，以確定其質量是否符合用戶要求。由于機械制造產品的多樣化，其結構也變得越來越難辨認。在機械設計制造中，產品采用人工檢驗制造時，容易出現錯誤，不能滿足生產要求，且演示效果差。所以在機械設計制造中采用先進的自動檢測技術是一種必然的趨勢。以自動化技術代替人工檢測，不僅能滿足檢測的要求，而且機械工程與制造業的檢測技術，特別是現代信號檢測技術、信息識別技術、網絡檢測技術等，對設計與制造的各個方面都有很好的認識。對異常情況及時處理與控制，提高機械設計與生產的生產效率與質量。

3.5 應用計算機集成制造系統

計算機集成生產系統又稱集成生產系統，在機器制造和制造的早期階段，出現了基于計算機的機器設計和制造技術，過程控制技術，質量控制和控制技術。但是作為一種一般技術，這些輔助技術的目的是盡可能地優化控制區域的生產成本，而不是為了縮短生產時間，降低生產成本。計算機生產系統也包括電子信息系統，先進物料管理系統，以及現代管理模式。計算機科學技術、傳感器技術、網絡信息系統和新的自動化技術等，加強了機械設計和生產過程中生產材料和生產過程的控制、協調和管理，提高了機械結構和制造過程的可靠性和安全性。

3.6 應用探測技術

應用程序檢測是一項非常復雜的工作。隨著機械設備需求的多樣化和產品種類的增多，企業的設計和加工難度越來越大。同時，機械產品的檢測也存在一些困難。如果仍采用人工檢測的方法，將不能滿足企業的生產要求。因此，提高機械產品的質量是非常必要的，而自動檢測技術是機械制造企業在機械設計制造領域發展的關鍵。特別是目前的信號檢測技術、網絡檢測技術、信息識別技術等，能夠識別設計制造的任何環節，及時發現異常數據，并進行有針對性的控制和管理，完善機械設計制造的各個環節，提高企業的生產質量和效率。

4 機械設計制造及其自動化的發展

4.1 智能開發

自動化機械制造技術是近年來發展迅速的技術，通常采用計算機、系統技術、智能技術和其他現代技術來制造機器。它既是科學發展的重要體現，又是先進的智能技術。智能化實質上是人工智能與機械制造技術相結合的機械制造新技術，并將人工智能應用于任何機械制造系統。它不僅可以有效地模擬人類科學專家的智力活動，而且還可以替代部分專家完成的機器生產，提高生產效率和生產質量。自動化技術是機械智能化成為機械制造系統中的一種技術手段，既能對機械運行狀態進行實時監測，又能有效的反映系統中存在的問題并加以解決。在機械行業中應用智能技術，可以有效地解決外部突發事件，保障整個系統的正常運行。

4.2 探討微型化的發展方向

常規機械制造技術的應用范圍越來越廣，這一情況隨著社會的發展而有所改善。20 世紀80年代末以來，機械制造技術逐漸衰退。它體現了微型化的概念，這個概念與現在的移動電話類似，所以未來小型設備的機械結構和制造有了理論基礎。與此同時，機械制造范圍更小，存儲和移動更方便。在這種情況下，機械結構與制造的發展更加靈活。

4.3 實現網絡發展

互聯網的興起，使其成為人們生產和生活的必需品，很多地方都有這種現象。機器設計和制造的自動化發展也要與網絡技術相結合。利用網絡技術，可同時發展自動化與網絡化。機械設計制造自動化的發展與互聯網技術的結合，主要是利用互聯網來進行遠程控制和監控。總的來說，將互聯網技術與機械設計制造自動化技術相結合，可建立一套全自動網絡信息系統，節省人力、物力。

5 結束語

總而言之，近年來，隨著科技的發展，尤其是自動化技術的發展，給我國社會生活的各個領域，尤其是機械設計制造領域帶來了新的活力，自動化和智能化的發展，能夠反映出一個國家的機械工程和制造業的自動化水平，因此我們應不斷創新先進技術，提高機械設計與生產的自動化程度。