機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)及其在機(jī)械制造中的應(yīng)用

鄒彥鑫

（湖南城市學(xué)院，湖南 益陽 413000）

當(dāng)今社會(huì)經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，配套的機(jī)械產(chǎn)品也呈現(xiàn)需求量大、自動(dòng)化程度要求高等趨勢，不同的機(jī)械自動(dòng)化生產(chǎn)制造企業(yè)之間也呈現(xiàn)出激烈的競爭，在機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展過程中，需要將不同的配套自動(dòng)化技術(shù)融入到機(jī)械產(chǎn)品的制造中，這樣才能進(jìn)一步推動(dòng)機(jī)械產(chǎn)品的制造效率與制造品質(zhì)的同步提高，推動(dòng)機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)在機(jī)械制造產(chǎn)業(yè)中發(fā)揮更高更大的作用[1]。但是，當(dāng)前部分機(jī)械設(shè)計(jì)或者機(jī)械制造廠家對于自動(dòng)化技術(shù)的重要性重視程度不夠，導(dǎo)致自動(dòng)化技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)制造中的應(yīng)用不足，機(jī)械制造效率提升困難[2]，機(jī)械制造品質(zhì)不高，因此加對機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)的重視與研究，特別是機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)在機(jī)械制造中的應(yīng)用研究很有必要，意義重大。

1 機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)及其在機(jī)械制造中意義分析

機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)在多年的發(fā)展和完善過程中融合了多方面的專業(yè)優(yōu)勢，將不同專業(yè)特點(diǎn)近進(jìn)行了結(jié)合，特別是將計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)、計(jì)算機(jī)輔助制造技術(shù)、計(jì)算機(jī)柔性制造系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)集中制造系統(tǒng)融入機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)之中，發(fā)展形成了新的機(jī)械設(shè)計(jì)專業(yè)[3]。在機(jī)械制造中實(shí)現(xiàn)機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)很有必要，在當(dāng)前的機(jī)械自動(dòng)化及制作產(chǎn)業(yè)中，自動(dòng)化技術(shù)的高效融入已經(jīng)成為關(guān)鍵一環(huán)。

隨著社會(huì)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的高速發(fā)展，常規(guī)的機(jī)械制造速度或者模式已經(jīng)不能夠滿足或者適應(yīng)當(dāng)前的高效率、高速度、高質(zhì)量要求，不能實(shí)現(xiàn)社會(huì)發(fā)展建設(shè)中目標(biāo)。通過將自動(dòng)化技術(shù)融入機(jī)械制造行業(yè)可以產(chǎn)生較好的優(yōu)勢或意義。首先，通過機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)融入機(jī)械制造可以很大程度上減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，這大大改變了傳統(tǒng)的機(jī)械制作模式和加工制造進(jìn)度，實(shí)現(xiàn)了機(jī)械制造技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展，適應(yīng)了現(xiàn)代工業(yè)制造、機(jī)械制造的高速發(fā)展環(huán)境[4]。其次，采用機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)能夠有效對機(jī)械制造工藝流程進(jìn)行規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化。常規(guī)的機(jī)械制造技術(shù)實(shí)施過程中，由于不同機(jī)械產(chǎn)品制造工藝流程不同，應(yīng)用領(lǐng)域不同，機(jī)械設(shè)計(jì)方法缺乏統(tǒng)一的要求和標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)致產(chǎn)品不統(tǒng)一。而機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)機(jī)械制造的操作流程優(yōu)化和標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范，如圖1所示。最后，通過機(jī)械自動(dòng)化制造技術(shù)能夠大大提升產(chǎn)品競爭水平，在當(dāng)前的競爭環(huán)境中，實(shí)現(xiàn)機(jī)械制造的規(guī)模化生產(chǎn)，促進(jìn)了企業(yè)盈利和社會(huì)進(jìn)步、經(jīng)濟(jì)增長。

圖1 機(jī)械自動(dòng)化制造機(jī)床

2 機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)在計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

在機(jī)械自動(dòng)化的應(yīng)用過程中，將計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用進(jìn)來，主要采用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的方式，將常規(guī)的機(jī)械設(shè)計(jì)工程借助計(jì)算機(jī)來實(shí)現(xiàn)。使用在機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)中采用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)能夠大大降低工作量和機(jī)械制造費(fèi)用，提升機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械制造的效率與設(shè)計(jì)制造質(zhì)量。通過采用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)，確保了機(jī)械制造的能力，能夠在短時(shí)間內(nèi)將機(jī)械設(shè)計(jì)思路具體到實(shí)物，提升了設(shè)計(jì)速度，在后期的機(jī)械設(shè)計(jì)修改中也能夠留有更大的空間，促進(jìn)了機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的優(yōu)質(zhì)高效[5]。

機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)在實(shí)際的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)使用中，一般采用二維或者三維繪圖軟件進(jìn)行相關(guān)機(jī)械圖紙的繪制，通過編制程序和代碼對所研制的模型進(jìn)行規(guī)范和終稿確立。通過計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，機(jī)械圖紙的繪制精度能夠提升一個(gè)層級，而且在繪圖系統(tǒng)中，各種零部件模塊已提前生成，如螺絲、螺母等，設(shè)計(jì)者可直接在零件庫中進(jìn)行提取，通過計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件，相關(guān)機(jī)械設(shè)計(jì)及人員能夠在二位圖紙和三維圖紙中自由轉(zhuǎn)換，將不同視角的工具圖充分展現(xiàn)，幫助機(jī)械設(shè)計(jì)人員進(jìn)行圖紙高精度繪制。

通過計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)，工程師可以在繪圖軟件中進(jìn)行配套機(jī)械產(chǎn)品的模擬安裝、機(jī)械零部件的二級裝配，機(jī)械零部件的可視化分析，在此過程中由于采用了智能裝配設(shè)計(jì)，可以使裝配過程中的錯(cuò)誤發(fā)生率大大降低，從而確保了機(jī)械設(shè)計(jì)產(chǎn)品的質(zhì)量。在進(jìn)行機(jī)械零部件的設(shè)計(jì)過程總，通過計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了機(jī)械零部件的立體化，設(shè)計(jì)過程中體驗(yàn)更加直觀，避免了機(jī)械設(shè)計(jì)中的反工現(xiàn)象。

3 機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)在計(jì)算機(jī)輔助制造中的應(yīng)用

不可否認(rèn)，所有的機(jī)械設(shè)計(jì)最終要落實(shí)到機(jī)械制造中，才能實(shí)現(xiàn)圖紙和機(jī)械設(shè)計(jì)的價(jià)值。在機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)的計(jì)算機(jī)輔助制造過程中，首先采用數(shù)據(jù)分析技術(shù)對機(jī)械零部件信息進(jìn)行研究，結(jié)合輔助制造技術(shù)將數(shù)字化機(jī)床、車床與計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)程序結(jié)合對接，實(shí)現(xiàn)對機(jī)械加工機(jī)床的自動(dòng)化、智能化管理通過采用計(jì)算輔助制造技術(shù)進(jìn)行機(jī)械產(chǎn)品的加工，能夠?qū)C(jī)械產(chǎn)品的質(zhì)量產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響，這也是計(jì)算機(jī)輔助制造中的關(guān)鍵與核心所在。通過采用計(jì)算機(jī)輔助制造，工程師能夠在機(jī)械產(chǎn)品仿真加工制造、數(shù)碼控制編制程序、機(jī)械產(chǎn)品生產(chǎn)流程等方面進(jìn)行多種功能的交互，將程序代碼發(fā)送或者存儲(chǔ)在數(shù)控機(jī)床并指導(dǎo)機(jī)械產(chǎn)品的加工制造。

在機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)制造的過程中，可以將機(jī)械零部件的加工制造、零部件裝配、整體機(jī)械產(chǎn)品裝配、機(jī)械產(chǎn)品自動(dòng)化包裝等工序模式化。在進(jìn)行計(jì)算機(jī)輔助制造中，采用計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)，將機(jī)械零部件產(chǎn)品進(jìn)行組裝，安裝不同機(jī)械部件的尺寸和順序進(jìn)行安裝，在整體機(jī)械制造中確保機(jī)芯零部件的高精準(zhǔn)度和高裝配度。計(jì)算機(jī)輔助制造技術(shù)以計(jì)算機(jī)軟件為基礎(chǔ)進(jìn)行設(shè)計(jì)，能夠在需要時(shí)及時(shí)調(diào)取模塊庫中的零部件，加快了產(chǎn)品制造速度，特別是在人機(jī)交互方面更快。

4 機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)在柔性制造系統(tǒng)中的應(yīng)用

機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)在柔性制造系統(tǒng)中的應(yīng)用也較為關(guān)鍵，機(jī)械自動(dòng)化柔性制造系統(tǒng)主要是采用總體與部分協(xié)作配合的方式完成相關(guān)機(jī)械產(chǎn)品的加工制造流程，在實(shí)際應(yīng)用過程中采用核心控制系統(tǒng)對機(jī)械產(chǎn)品加工設(shè)備進(jìn)行指令分配，在不同的設(shè)之間進(jìn)行機(jī)械數(shù)據(jù)的傳輸與共享，最大程度上確保機(jī)械產(chǎn)品和機(jī)械設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。通過實(shí)施機(jī)械自動(dòng)化柔性制造，可以將機(jī)械產(chǎn)品的加工、運(yùn)送、裝配、卸載等功能做得更自動(dòng)、更智能。

通過數(shù)據(jù)指令即可實(shí)現(xiàn)對勞動(dòng)力成本的控制，并且提升了機(jī)械產(chǎn)品制造、運(yùn)輸過程中的精準(zhǔn)程度和規(guī)范程度。機(jī)械自動(dòng)化柔性制造在實(shí)際應(yīng)用中更多標(biāo)準(zhǔn)在對復(fù)雜發(fā)動(dòng)機(jī)缸體、筋板類零部件、曲軸類零部件的加工制造中，另外在鑄造件、車削刀具的物理存儲(chǔ)和輸送過程中，可以通過柔性制造將其輸送到制定位置。

計(jì)算機(jī)柔性制造系統(tǒng)具有較好的變化環(huán)境適應(yīng)能力，可以針對外界環(huán)境的變化自動(dòng)調(diào)整參數(shù)，通過相關(guān)數(shù)據(jù)傳輸實(shí)現(xiàn)程序和功能的更新，在此過程中能夠大大降低成本，創(chuàng)作更大效益。在計(jì)算機(jī)柔性制造系統(tǒng)中，通過加入大數(shù)據(jù)分析技術(shù)、人工智能技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了特定范圍內(nèi)的機(jī)械產(chǎn)品高效運(yùn)輸，降低了對人力的需求。

5 機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)在集成制造系統(tǒng)中的應(yīng)用

機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)在集成制造系統(tǒng)中應(yīng)用較為廣泛，該機(jī)械集成制造系統(tǒng)將機(jī)械加工制造與加工經(jīng)濟(jì)效益、技術(shù)等全面融合，利用計(jì)算機(jī)信息、數(shù)據(jù)等，幫助機(jī)械加工制造企業(yè)在生產(chǎn)過程總對制造流程、制造工藝進(jìn)行優(yōu)化改善。通過在機(jī)械產(chǎn)品加工運(yùn)行過程中將成本、技術(shù)、經(jīng)濟(jì)效益等因素集成考慮，確保了機(jī)械制造體系的完整性，增強(qiáng)競爭力。在機(jī)械自動(dòng)化集成制造技術(shù)的形成過程中，全面應(yīng)用了計(jì)算機(jī)優(yōu)快設(shè)計(jì)技術(shù)、計(jì)算機(jī)輔助制造技術(shù)、機(jī)械產(chǎn)品數(shù)字化控制加工技術(shù)、企業(yè)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行管理技術(shù)等。該機(jī)械自動(dòng)化集成制造體系已經(jīng)成為機(jī)械產(chǎn)品加工制造業(yè)中的重要工具和方法，在機(jī)械加工制造領(lǐng)域發(fā)揮著巨大的不可替代功能。

通過應(yīng)用機(jī)械制造集成系統(tǒng)，能夠?qū)⒉煌臋C(jī)械制造模塊進(jìn)行歸攏或聯(lián)通，利用大數(shù)據(jù)分析與共享技術(shù)將不同產(chǎn)品的零部件信息參數(shù)進(jìn)行傳輸，實(shí)現(xiàn)機(jī)械產(chǎn)品加工制造的統(tǒng)一性，避免了各個(gè)機(jī)械產(chǎn)品加工制造環(huán)節(jié)之間的信息不對稱、不共享的問題，能夠?qū)崿F(xiàn)機(jī)械產(chǎn)品的批量化生產(chǎn)，對于提升經(jīng)濟(jì)效益、產(chǎn)品質(zhì)量發(fā)揮了重要作用。機(jī)械集成制造系統(tǒng)還能夠根據(jù)實(shí)際情況對自身控制參數(shù)進(jìn)行調(diào)整以適應(yīng)甲方或者市場需求，通過數(shù)據(jù)變化而對信息進(jìn)行對接與分配，實(shí)現(xiàn)對需求的快速回應(yīng)。

6 結(jié)論

本文重點(diǎn)對機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)及其在機(jī)械制造中意義進(jìn)行了分析，研究了機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)在計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)中的應(yīng)用途徑方法，分析了機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)在計(jì)算機(jī)輔助制造中的應(yīng)用，機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)在柔性制造系統(tǒng)中的應(yīng)用，機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)在集成制造系統(tǒng)中的應(yīng)用等。本文的研究成果對于企業(yè)提高相關(guān)技術(shù)和水平具有較好的指導(dǎo)和參考作用。