機械自動化技術在機械制造中的應用探討

張海英　聶修軍　袁慶輝

摘 要：隨著互聯網及智能制造技術的發展，機械自動化技術在我國各行各業取得了長足發展，基本實現了自動化生產。機械自動化技術節省了大量人力資源成本，整個加工生產線的運作都是依靠大型的儀器設備。與人工生產加工相比，機械加工出錯的概率較低，生產效率大大提高。在工業制造類企業中，很多一線生產加工操作的危險系數較高，化工企業還存在大量污染輻射，直接威脅人們的健康。對于市場需求量大的產品來說，機械加工制造的利潤空間更大，效率更高。近年來，機械加工制造成為工業領域重要的研究課題，新技術的研究與發展使機械自動化生產技術應用的范圍更廣，其智能制造化水平越來越高，節省更多的人力資源成本可以加大企業對生產制造技術方面的研發投入，為企業未來發展進行長遠謀劃。文章聚焦機械自動化技術及其在機械制造中的應用，通過分析研究技術應用案例，實現機械自動化技術在工業制造發展中的重要作用。

關鍵詞：機械自動化技術;機械制造;應用

中圖分類號：TH16 文獻標識碼：A 文章編號：1674-1064（2022）03-0-03

DOI：10.12310/j.issn.1674-1064.2022.03.032

1 機械自動化技術的概念

自動化技術是指機器或者相關裝置設備在無人干預的情況下，按照預定的程序或者輸入的指令自動進行生產或操作的過程，而機械自動化就是對機器設備實現自動化控制的過程[1]。

傳統的生產加工制造雖然是利用機械加工生產，但是沒有形成完整的加工生產線，采用的是粗放式模式，生產過程中會造成大量原料消耗，生產效率也非常低，增加了企業加工制造的成本，利潤空間并不大。在此基礎上，企業采用機械自動化技術形成加工生產鏈是一種精細化加工模式，產品加工后剩余的廢料可以再次加工利用，提高了原料的利用率，實現了精細化管控，利潤空間更大。

同時，企業根據實際生產經營狀況形成符合企業內部發展的機械自動化加工生產線，生產加工體系更加完善，進一步保證機械自動化生產線的可靠性與安全性，其最大優勢在于加工生產線不需要人力資源的大量投入。

2 我國機械自動化技術應用現狀

當前，機械自動化技術在我國各行各業得到了廣泛應用，傳感器技術、自動化控制技術、仿真技術貫穿產品設計、生產加工、監督管理等環節，滲透于產品生產的各個方面[2]。其中，傳感器應用于各行各業的信息輸出與管理，基于聲、光、熱、力、電多個傳感器應用于人們的日常生活。例如，家用空調借助溫度傳感器感知室內溫度，很多加熱設備廠也在應用溫度傳感器檢測溫度變化，及時優化改進加熱設備的使用性能。在家庭物聯網中也少不了傳感器的應用，主要應用于多種智能配件。

自動化技術是一項綜合性較強的技術，其中，控制理論和計算機技術對于自動化技術的影響最大，自動化技術逐步擴大應用范圍，代替了很多人力勞動;在辦公環境中自動化技術的應用，例如門禁系統、資料的審核;自動化儀器儀表在工業生產加工中的應用，可以代替工人完成高危險、單調性、復雜性的工作。當前，自動化技術已經逐漸應用于辦公系統、機械自動化、工業自動化、污水處理自動化等，未來也會與更多的信息技術結合，從物理自動化向信息活動自動化轉變。

仿真技術是利用仿真硬件和仿真軟件，通過仿真試驗數據的計算和處理提前獲得使用產品的模型，應用于航空航天、水利建設、原子能技術等研發領域[3]。仿真技術能夠利用計算機網絡技術把分散的數據通過計算整合，將不同地點的研發者、用戶聯系在一起。在工業研發領域，通過仿真技術的應用，進行結構動力學分析、控制力學分析、結構分析、熱分析等，帶來的社會經濟效益是非常大的。

3 機械自動化技術在機械制造中的應用

當前，機械自動化技術在我國各生產制造類企業中都有應用，中小型生產制造企業也引入了機械自動化生產流水線，結合企業發展特點，充分利用機械自動化的相關技術，形成獨特的生產線，很多企業為了獲得一定的經濟效益，針對產品特點建立與之相適應的自動化生產運作模式。

現階段，我國的工業制造類企業都在朝著集成化、智能化、柔性化、虛擬化的方向發展，機械自動化技術的應用離不開計算機集成制造技術，日漸進步的計算機處理技術為機械自動化生產線的建立提供了技術支持，促進了機械自動化技術在企業內部的進一步發展[4]。

3.1 集成化應用

企業生產流水線的建立是集成化應用的典范，制造企業從產品的研發設計、生產制造、檢測到最后的出庫管理，都是在生產線上完成的，基本上實現了產品的集成化管理。一體化制造技術在工業生產領域得到了充分應用，在有關理論體系的指導下重新組合加工生產指令，進一步簡化生產機構，實現自動化生產運作。

企業可以利用信息化技術終端網絡系統和工程數據庫系統，將企業生產運作的產品信息和自動化生產線有效結合，建立具有企業產品特色的加工生產線。從某種程度上說，信息技術終端網絡直接影響企業的生產加工運作模式，影響最終產品的形成。

3.2 智能化應用

企業加工生產線的生成是將機械制造技術、自動化技術、智能化技術、標準化的系統工程進行有效結合，智能化應用體現在人為操控生產機器，或在計算機終端實現對生產指令的修改。

企業對大型生產機械設備的維修主要體現在維修智能終端設備，可以實現自動化系統維護與修改提示。該技術的應用是一種全新的人工智能制造體系，在這種體系下可以大規模實現人機系統合一。實施獨立的操作、識別、決策等多種智能化行為，智能化操作是借助技術模擬專家的行為，以此代替專家在操作系統中的作用，進一步解放了更多的人力資源，將企業的發展目標放在對運行與改進技術設備方面。

3.3 柔性自動化應用

當前，智能化技術在人們生活中的應用越來越多，人們的工作與生活已經離不開智能技術，表現在對受眾群體的針對性服務與隨機應變性。智能電子產品能夠根據人們的喜好推送相關文章內容，隨機應變性較強。

在工業化生產制造領域，機械自動化技術體現了較強的柔性自動化及隨機應變素質，一臺良好的機械設備具有較強的隨機應變能力，才能針對生產過程中的突發狀況及時采取調整與改進措施。因此，在生產加工領域采用柔性自動化應用是非常有用的。

大型設備的應用如果只停留在硬性應用而不作任何調整與改變，那么設備在應用過程中一旦出現錯誤則無法調整，會對設備的運行機制產生負面影響。此外，柔性自動化應用就是能在目前的運行機制上加以升級改革和優化。市場需求不斷變化，生產加工企業為了迎合市場需求變化，要調整內部生產加工流水線，以期生產出性能更加優良的產品。生產加工設備柔性化應用可以隨時對其進行調整與優化，更好地適應市場變化。因此，柔性的自動化應用應以市場數據變化為基準，同時進行改革變化[5]。

3.4 虛擬化應用

虛擬化應用的典型代表是仿真技術，其是一項綜合性較強的技術，主要由多媒體技術、人工智能、電子信息等構成。在機械加工領域，虛擬化應用主要通過仿真技術實現，還可以有效解決生產加工過程中產生的問題。此項技術的應用可以通過建立數據模型，了解正在研發的產品的3D模型，通過模型的應用查找當前產品應用過程中存在的問題，進一步減少科研成本投入，解決生產加工中的實際問題。

虛擬化應用能夠提高企業的競爭力，使生產加工工序及制造技術更加完善。例如，在汽車生產加工制造中應用仿真技術，提前獲得汽車的3D模型圖，可以在不浪費加工成本的同時實現汽車使用性能的安全測試。

仿真模型下的汽車3D模型圖如圖1所示。

3.5 數控技術的應用

數控技術是運用信息化技術，編寫機械設備生產程序，調配生產數控機床，進行生產加工的一種技術，數控機床技術廣泛應用于工業制造領域，如圖2所示。

生產加工過程需要輸入生產指令，用于加工生產高精尖零部件，能夠很好地解決復雜、精密、小批量、多品種的零件加工問題。在工業制造企業中，數控技術是一種柔性化、高性能的自動化機床生產加工技術，是典型的機電一體化產品，代表了現代數控機床技術的發展方向。

如果要轉換數控機床的加工生產指令，只要在計算機信息終端輸入修改指令即可，可以節省大量的生產準備時間。生產設備能夠自動根據輸入的生產指令開展自動連續化的生產加工工藝，操作人員只需要負責程序的輸入、編輯與發送以及設備加工、零件檢驗等部分工序，極大地減少了勞動力輸出，一線生產工人數量急劇減少，機床操作人員的勞動更趨向于智力勞動。同時，數控機床的生產中，運用的都是大型機械設備，一線人工操作很少，能夠保證生產車間工作人員的生命健康安全，安全穩定性更高?，F代數控機床已經與現代生產車間管理制度相結合，實現生產加工管理一體化操作[6]。

4 機械自動化技術未來發展前景及發展方向

4.1 機械制造自動化及信息化

隨著人工智能化的普及及大數據信息時代的到來，未來機械自動化朝著智能化、信息化、集成化的方向發展，其中，物聯網信息技術與機械生產技術相結合，機械加工效率更高。未來，工業加工制造將與移動通信技術一樣，建立一個工業物聯網絡，將工業制造階段分成不同的層級和階段，通過移動終端的控制，遠程控制機械的生產加工，實現加工和設計的分離，為客戶制定個性化服務。

遠程控制的基礎是完善生產加工設備，生產產品的精細化不僅要實現輸入算法的精細化和全面化，更要實現基礎加工設備的精細化生產。在研究信息技術終端加工算法的同時，要確保加工設備達到產品精細加工生產要求，進一步研究解決基礎設備加工中存在的問題。例如，提高生產機械設備的生產精度，解決生產設備在生產過程中存在的誤差問題，這些都會影響產品最終的安全和質量要求。未來，生產設備實現信息化生產是一方面，還要保證信息化生產設備加工的安全性和高質量，在創新生產加工技術的同時建立一個安全的生產防護系統，保證安全可靠的生產環境，更好地開展生產加工任務。

4.2 綠色化發展方向

工業生產制造領域產生的污染是較大的，人類追求工業化生產發展的同時是以犧牲自然環境質量為前提的，工業生產會產生大量的污染物質，氣體、固體、液體廢物等大多來自工業生產。當前，綠色化發展生產是主流，各行各業的加工生產都在朝著綠色化的方向發展，國家對于環境治理的力度非常大，新能源汽車的大力推廣、油價的提高都從側面證明了國家對于污染治理的重視。

近年來，為實現綠色可持續健康發展，工業生產一直在不斷調整生產結構，創新應用更加先進的生產加工技術，提高生產原料的加工效率，減少不必要的能源消耗。綠色化發展是未來各行各業研究的主流，要在技術研究與工業生產的研發過程中注重綠色材料、綠色工藝、綠色技術的應用，提高產品設計加工質量。

4.3 減小加工誤差

機械自動化技術是利用信息技術終端輸入加工生產指令，當前的生產加工工藝信息化程度較強，但基礎加工設備在生產過程中還會存在很多失誤，加工誤差較大，減少加工工藝中存在的誤差。

首先，加強加工工藝的控制，在零部件加工生產過程中檢查重要加工節點，檢查相關設備及刀具、夾具的穩定性與可靠性，定期檢查調試設備，減少外部因素對于零件加工的影響。

其次，加強對加工生產環節的質量控制，產品出現質量問題可能是某個環節或多個環節加工生產出現問題，把控生產加工各個環節的質量和安全性。產品檢測環節對出現質量問題的產品進行分析，確定發生在生產環節的哪一階段，然后調整相應的生產工序。

5 結語

機械自動化技術對于工業生產領域具有重要的推動作用，機械制造技術要實現與自動化技術的結合應用，能夠有效提高機械加工制造的水平，提高產品質量和安全穩定性，機械自動化加工制造技術是未來研究的主流，技術研究傾向于自動化及信息化、綠色化、減少加工誤差的方向發展。工業化發展對于提高國家經濟實力的意義重大，企業應將更多的人力資源、資金投入機械加工制造技術研發，提高企業在行業內部的競爭力。

參考文獻

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[3] 姜雪.機械自動化技術及其在機械制造中的應用分析[J].內燃機與配件，2021（15）：200-201.

[4] 趙鴻元.機械制造中機械自動化技術的應用及發展趨勢探討[J].職業，2021（14）：29-32.

[5] 閔林鋒.機械自動化技術在機械制造中的應用研究[J].中國設備工程，2021（12）：228-229.

[6] 王宏，唐和業.機械自動化技術及其在機械制造中的應用研究[J].內燃機與配件，2021（7）：196-197.