自動(dòng)化技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)及制造領(lǐng)域的應(yīng)用研究

謝富剛

摘 要：隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，我國(guó)工業(yè)行業(yè)經(jīng)歷了一系列的變革和創(chuàng)新。在國(guó)內(nèi)，由于工業(yè)的不斷發(fā)展，工業(yè)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日益加劇，提升產(chǎn)品品質(zhì)已成為我國(guó)工業(yè)產(chǎn)品開發(fā)的重點(diǎn)。最近幾年，由于自動(dòng)化技術(shù)的不斷普及和發(fā)展，國(guó)內(nèi)機(jī)械設(shè)計(jì)制造工業(yè)發(fā)展程度又有了新的提高，并逐步朝著智能化和現(xiàn)代化方向發(fā)展。

關(guān)鍵詞：自動(dòng)化技術(shù) 機(jī)械設(shè)計(jì) 制造領(lǐng)域

1 引言

在機(jī)械設(shè)計(jì)及制造領(lǐng)域中，自動(dòng)化技術(shù)被廣泛應(yīng)用，將會(huì)增加變量的數(shù)量，使得可控因素變小，利用計(jì)算機(jī)來進(jìn)行整個(gè)過程具有很大的優(yōu)勢(shì)，生產(chǎn)方式的智能化將會(huì)極大提升具體操作環(huán)節(jié)的精度，在降低工作負(fù)擔(dān)的情況下，企業(yè)能夠按時(shí)對(duì)其進(jìn)行完全的更新。長(zhǎng)期而言，它有助于減少經(jīng)營(yíng)費(fèi)用，使工業(yè)組織達(dá)到規(guī)模。

2 自動(dòng)化技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)及制造領(lǐng)域的應(yīng)用意義

自動(dòng)化技術(shù)是一門新興學(xué)科，是在計(jì)算機(jī)、信息技術(shù)的鼎力支持下，實(shí)現(xiàn)機(jī)械、設(shè)備在很少人甚至無人的情況下，能夠正常的運(yùn)行，并順利完成預(yù)期任務(wù)的技術(shù)。其中，以信息技術(shù)與微電子技術(shù)為主要。從本世紀(jì)20年代開始，在冷軋工藝中逐步應(yīng)用了自動(dòng)化技術(shù)。伴隨著自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，機(jī)械制造業(yè)的自動(dòng)化程度也在不斷提高，其應(yīng)用也日益廣泛，使機(jī)械設(shè)計(jì)制造的生產(chǎn)質(zhì)量和工作效率都有了明顯提高，并且大幅度減少了人工費(fèi)用，因此，可以有效提高人們通過機(jī)械認(rèn)識(shí)和改造世界的能力[1]。自動(dòng)化技術(shù)滲透到各行各業(yè)，與其它學(xué)科技術(shù)相互融合，形成了機(jī)械制造、管理、過程、教育等領(lǐng)域的自動(dòng)化技術(shù)，并呈現(xiàn)出多元化的發(fā)展趨勢(shì)。目前的自動(dòng)化技術(shù)已經(jīng)有了很大發(fā)展，不但可以取代人工，還可以幫助人們做一些智能工作，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

3 自動(dòng)化技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)制造中的應(yīng)用價(jià)值

3.1 實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)裝配自動(dòng)化

因?yàn)槲覈?guó)工業(yè)的特點(diǎn)，在機(jī)械設(shè)計(jì)與制造過程中，許多步驟都是依靠手工來完成的，但是，因?yàn)闄C(jī)械設(shè)計(jì)制造的技術(shù)含量和專業(yè)程度高，人工操作的誤差會(huì)導(dǎo)致零件精度下降，從而導(dǎo)致不可挽回的損失。盡管人工操作也有其優(yōu)點(diǎn)，但在如今的社會(huì)中，一切工業(yè)都在尋求高效率、高品質(zhì)，所以這樣的方式最后將被淘汰。然而，在機(jī)械設(shè)計(jì)與制造領(lǐng)域中，自動(dòng)化技術(shù)實(shí)現(xiàn)了全流程的生產(chǎn)裝配自動(dòng)化，取代了以往人工操作的方式，工作人員僅可利用CNC裝置及預(yù)先安裝的計(jì)算機(jī)程式，利用自動(dòng)控制器就可以進(jìn)行元件的制作，該方法能有效地改善產(chǎn)品加工效果，減少因人工作業(yè)而引起的產(chǎn)品誤差，使產(chǎn)品在加工過程中具有良好的一致性與精確性。

3.2 改善機(jī)械使用情況

把自動(dòng)化技術(shù)與機(jī)械設(shè)計(jì)制造過程有機(jī)地結(jié)合在一起，對(duì)機(jī)械的運(yùn)用也有很大好處，加強(qiáng)監(jiān)控與管理，能夠全方位地提高機(jī)械生產(chǎn)效率。第一，自動(dòng)化技術(shù)是建立在計(jì)算機(jī)技術(shù)之上的，它能夠通過設(shè)置特定的程序，保證機(jī)械能夠按照正確的操作規(guī)程來進(jìn)行工作。在某種程度上，可以避免人員傷害，延長(zhǎng)機(jī)械的壽命，降低成本，提高企業(yè)的效益。第二，通過對(duì)自動(dòng)化技術(shù)的科學(xué)運(yùn)用，可以提高系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)能力，從而在短時(shí)間內(nèi)解決問題，通過對(duì)數(shù)據(jù)的分析，可以保證系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，并且可以對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)。

3.3 提高生產(chǎn)效率

（1）將自動(dòng)化技術(shù)運(yùn)用到機(jī)械設(shè)計(jì)制造中，可以大大提高機(jī)械制造能力，提高生產(chǎn)出的產(chǎn)品質(zhì)量和實(shí)際生產(chǎn)效率，從而提高企業(yè)的綜合競(jìng)爭(zhēng)力，進(jìn)而占領(lǐng)市場(chǎng)，從而促進(jìn)企業(yè)的發(fā)展。（2）將自動(dòng)化技術(shù)與機(jī)械設(shè)計(jì)制造有機(jī)地融合在一起，不但能夠迅速地提升產(chǎn)品品質(zhì)，而且能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)制造最大程度的改善，從而改善原有的工藝條件，促進(jìn)工業(yè)的發(fā)展。

3.4 降低資源成本

以往，加工工藝方法較為普遍，但加工過程中所需的原料數(shù)量較多，導(dǎo)致生產(chǎn)設(shè)備成本偏高，從而不利于生產(chǎn)。因此，將自動(dòng)化技術(shù)更好的運(yùn)用到機(jī)械設(shè)計(jì)及制造領(lǐng)域中，可以對(duì)整個(gè)機(jī)械制造進(jìn)行嚴(yán)格的管理，并且可以科學(xué)避免生產(chǎn)中產(chǎn)生的工業(yè)廢料，從而降低成本，為企業(yè)創(chuàng)造更多的收益。另外，利用自動(dòng)化技術(shù)可以對(duì)機(jī)械生產(chǎn)流程進(jìn)行全面優(yōu)化，使原有的生產(chǎn)設(shè)備得到更好的使用，并且可以最大程度減少?gòu)U料的產(chǎn)生。所以，充分利用自動(dòng)化技術(shù)，不僅可以節(jié)省能源，還可以節(jié)省人力物力。

3.5 拓展自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)用

將自動(dòng)化技術(shù)運(yùn)用于機(jī)械設(shè)計(jì)與制造，使機(jī)械部件的大小與外形變得更為便利。在自動(dòng)控制方面，大量的資料庫(kù)及先進(jìn)的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，可為機(jī)械裝備的設(shè)計(jì)與制造提供更多幫助。在此基礎(chǔ)上，提出了一種基于計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的新方法，它能夠設(shè)定生產(chǎn)質(zhì)量和機(jī)械工程效率的參數(shù)，對(duì)機(jī)械進(jìn)行智能化的自動(dòng)操作，以提升機(jī)械的生產(chǎn)效能。

3.6 實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制管理

當(dāng)前，將自動(dòng)化技術(shù)運(yùn)用到機(jī)械裝備生產(chǎn)過程中，具有十分顯著的優(yōu)越性。眾所周知，我國(guó)機(jī)械制造業(yè)正在向一個(gè)更為先進(jìn)的領(lǐng)域發(fā)展，這就導(dǎo)致了機(jī)械零件生產(chǎn)過程的復(fù)雜性和對(duì)生產(chǎn)原料處理的復(fù)雜性，從而增加了管理上的難度，僅靠人工操作是達(dá)不到理想效果的。而利用自動(dòng)化技術(shù)，則可依流水線的具體狀況，事先設(shè)定好作業(yè)流程，再進(jìn)行材料的搬運(yùn)，這樣不會(huì)造成材料的浪費(fèi)。

4 自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用在機(jī)械設(shè)計(jì)制造中的方法

4.1 數(shù)控技術(shù)

在目前的工業(yè)領(lǐng)域中，數(shù)控技術(shù)是一種最常用的自動(dòng)化技術(shù)，它是一種以數(shù)控車床為代表的設(shè)備，數(shù)控技術(shù)優(yōu)于手工工藝。數(shù)控技術(shù)的關(guān)鍵在于利用計(jì)算機(jī)編碼來編制與之對(duì)應(yīng)的控制程式，并將其應(yīng)用于機(jī)械設(shè)計(jì)與制造。這樣不但可以改善產(chǎn)品品質(zhì)，而且可以降低企業(yè)在制造上的投入。相對(duì)于其它的自動(dòng)化技術(shù)而言，數(shù)控技術(shù)能夠解決傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)與生產(chǎn)中存在的問題。在相應(yīng)計(jì)算機(jī)編碼技術(shù)的指導(dǎo)下，對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行最優(yōu)的設(shè)計(jì)及進(jìn)行有效的管理，使產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制造達(dá)到自動(dòng)化的程度。

4.2 虛擬化演示

在機(jī)械裝備的研究與開發(fā)中，往往會(huì)遇到一些困難，如成本高，操作復(fù)雜等，利用虛擬化演示技術(shù)，可以很好地克服這種難題。虛擬化演示是將計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、多媒體技術(shù)、建模技術(shù)和信息技術(shù)相結(jié)合而形成的一種新技術(shù)，對(duì)虛擬化演示系統(tǒng)中的裝備圖紙以及性能參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)，讓技術(shù)人員可以對(duì)新產(chǎn)品的制造流程進(jìn)行理解，從而對(duì)新產(chǎn)品的制造流程進(jìn)行分析，并且在新產(chǎn)品發(fā)布之后，還可以對(duì)它的特點(diǎn)有所把握，這樣不但可以幫助企業(yè)員工更好地理解設(shè)計(jì)和生產(chǎn)方面的內(nèi)容，還可以在很大程度上降低企業(yè)在制造過程中的資源消耗，提高企業(yè)效益。

4.3 柔性自動(dòng)化

在此背景下，我國(guó)對(duì)這一工業(yè)的發(fā)展水平和技術(shù)水平也有了較大的提高。所以，要求企業(yè)具備較強(qiáng)的適應(yīng)性，以順應(yīng)潮流，并進(jìn)行機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制造工藝的調(diào)整。柔性自動(dòng)化具有高度的柔性和智能化，能使企業(yè)及時(shí)掌握當(dāng)前的經(jīng)濟(jì)形勢(shì)，從而使企業(yè)對(duì)未來發(fā)展有一個(gè)更為深刻的認(rèn)識(shí)，這樣才能保證其生產(chǎn)出符合市場(chǎng)需要的商品。

4.4 集成化模式

集成化模式是一套以計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)，以最簡(jiǎn)便的方式將不同技術(shù)以最大限度整合在一起的自動(dòng)化模式。集成化模式指的是運(yùn)用有關(guān)技術(shù)對(duì)企業(yè)生產(chǎn)過程的工藝流程進(jìn)行優(yōu)化，對(duì)流程進(jìn)行合理的簡(jiǎn)化，并遵循系統(tǒng)的原則，對(duì)總能力進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)節(jié)。集成化模式將生產(chǎn)資料庫(kù)、互聯(lián)網(wǎng)、企業(yè)生產(chǎn)需求與企業(yè)發(fā)展的目的相融合，構(gòu)成了一個(gè)完整的生產(chǎn)體系，能夠?qū)ζ髽I(yè)發(fā)展、產(chǎn)品研發(fā)、生產(chǎn)技術(shù)創(chuàng)新、生產(chǎn)質(zhì)量監(jiān)控等方面進(jìn)行科學(xué)地推動(dòng)。當(dāng)前，我國(guó)有關(guān)技術(shù)的研究和開發(fā)，也在逐漸對(duì)自動(dòng)化技術(shù)的具體工作進(jìn)行改進(jìn)。在未來，集成化模式在機(jī)械設(shè)計(jì)制造領(lǐng)域的發(fā)展將會(huì)更加完善，對(duì)企業(yè)發(fā)展也會(huì)起到巨大的作用。

5 機(jī)械自動(dòng)化設(shè)計(jì)與制造的未來發(fā)展建議

5.1 數(shù)控化

數(shù)控技術(shù)，指的是用數(shù)字編碼對(duì)機(jī)械進(jìn)行設(shè)計(jì)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)械的精確控制。在實(shí)際應(yīng)用中， 數(shù)控技術(shù)需要借助原來所采用的加工方法才能更好地進(jìn)行工作。數(shù)控技術(shù)能夠讓整個(gè)加工過程更加精確、標(biāo)準(zhǔn)化。采用數(shù)控技術(shù)，這能極大地減少財(cái)政費(fèi)用，減少人為犯錯(cuò)。但在實(shí)踐中，因數(shù)控化的需求，為了保證產(chǎn)品品質(zhì)，往往要進(jìn)行反復(fù)的工作。數(shù)控化技術(shù)還可以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品加工中的自動(dòng)化設(shè)計(jì)，降低了機(jī)械工作時(shí)間，從而提高了工作效率。

5.2 智能化

在機(jī)械設(shè)計(jì)制造中，應(yīng)用智能技術(shù)的環(huán)節(jié)不斷增多，應(yīng)用的領(lǐng)域不斷擴(kuò)大，逐步成為其突出的特征。在機(jī)械設(shè)計(jì)制造過程中，將自動(dòng)化技術(shù)運(yùn)用到其中，智能化是指運(yùn)用最新的人工智能技術(shù)，將現(xiàn)代的設(shè)計(jì)思想與生產(chǎn)過程相結(jié)合，使其最大程度利用自身的優(yōu)點(diǎn)，從而明顯提升機(jī)械設(shè)計(jì)制造的效率和品質(zhì)。因此，在機(jī)械設(shè)計(jì)制造中，運(yùn)用智能化技術(shù)，可以使生產(chǎn)裝備的操作效率得到更大提高，使機(jī)械設(shè)備生產(chǎn)效能得到最大程度的發(fā)揮。

5.3 綠色化

隨著城市化和工業(yè)化的發(fā)展，人民生活質(zhì)量得到了很大的提高，但是也出現(xiàn)了很多問題，其中最顯著的就是對(duì)環(huán)境的破壞。當(dāng)前，我國(guó)各行各業(yè)都在大力倡導(dǎo)“以綠色為導(dǎo)向”的發(fā)展思想，以實(shí)現(xiàn)既保護(hù)了經(jīng)濟(jì)發(fā)展，又增加了經(jīng)濟(jì)與社會(huì)的雙重利益。所以，在我國(guó)的機(jī)械設(shè)計(jì)制造行業(yè)，走的是“綠色化”道路。因此，在機(jī)械設(shè)備制造和銷毀方面，要做好環(huán)保工作。另外，在某些廢物的銷毀中，要更加注重對(duì)包含金屬部件的處理。目前，社會(huì)對(duì)環(huán)境問題的關(guān)注程度已經(jīng)越來越高，在降低資源浪費(fèi)的同時(shí)，在綠色化的基礎(chǔ)上發(fā)展機(jī)械制造業(yè)，這符合可持續(xù)發(fā)展的要求和理念。

5.4 網(wǎng)絡(luò)化

目前，先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在各行各業(yè)都得到了廣泛應(yīng)用，機(jī)械設(shè)計(jì)制造也是如此，要充分利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在世界范圍內(nèi)的應(yīng)用，促進(jìn)世界范圍內(nèi)生產(chǎn)與經(jīng)濟(jì)的融合，增強(qiáng)企業(yè)的核心能力。隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展與進(jìn)步，許多對(duì)機(jī)械設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)與控制的技術(shù)已被廣泛運(yùn)用于機(jī)械設(shè)備的生產(chǎn)過程中，并為機(jī)械設(shè)備的安全運(yùn)行帶來了很大方便。因此，把制造流程與互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)進(jìn)行有機(jī)的整合，就可以迅速找到問題的根源和位置，給維修人員提供一個(gè)可靠的參考，這樣才能確保生產(chǎn)效率，給企業(yè)帶來更大的效益。

5.5 根據(jù)實(shí)際需求引進(jìn)相關(guān)設(shè)備

在機(jī)械設(shè)計(jì)制造行業(yè)中，為了達(dá)到設(shè)計(jì)與生產(chǎn)的完全一致，必須要完善相關(guān)的配套設(shè)施，這需要大量的投資，而在實(shí)際的調(diào)試與使用中，這些特殊的經(jīng)費(fèi)將會(huì)不斷增加，同時(shí)也有可能面臨著購(gòu)買設(shè)備后，被未來其它設(shè)備超過的風(fēng)險(xiǎn)。但是，無論潛在的危險(xiǎn)有多大，為了更好的適應(yīng)未來發(fā)展，自動(dòng)化技術(shù)都是必須要得到重視的，可見其重要性。因此，企業(yè)應(yīng)該以自己的發(fā)展特征和目前的外部市場(chǎng)狀況為基礎(chǔ)，構(gòu)建一種更加科學(xué)的管理方式，從而指導(dǎo)企業(yè)更好地進(jìn)行工作，使其能夠有效地發(fā)揮作用，使其能夠更好實(shí)現(xiàn)自己的目標(biāo)。因此，要想讓自動(dòng)化技術(shù)能夠被更好地運(yùn)用并推廣開來，要做到事先規(guī)劃，能在第一時(shí)間內(nèi)，將問題發(fā)現(xiàn)并處理好，減少各類風(fēng)險(xiǎn)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化技術(shù)的可持續(xù)發(fā)展，讓機(jī)械制造能夠極大地提升其工作效率。此外，還要建立起一個(gè)指導(dǎo)團(tuán)隊(duì)，并對(duì)其進(jìn)行持續(xù)的跟蹤，對(duì)發(fā)現(xiàn)的問題進(jìn)行及時(shí)總結(jié)，并對(duì)下一步重點(diǎn)工作計(jì)劃進(jìn)行提示，從而對(duì)目前工作流程進(jìn)行全方位的改善。

6 結(jié)語

總之，在目前機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展情況下，自動(dòng)化技術(shù)的有效運(yùn)用對(duì)提升機(jī)械設(shè)備產(chǎn)品品質(zhì)和生產(chǎn)水準(zhǔn)具有重要作用。并且，其投資較小，在實(shí)際的機(jī)械生產(chǎn)工作中，可以有效地解放勞動(dòng)力，降低資本成本，提高生產(chǎn)精度，實(shí)現(xiàn)綠色生產(chǎn)，并能對(duì)整個(gè)生產(chǎn)流程進(jìn)行全方位的監(jiān)控。因此，在今后的機(jī)械設(shè)計(jì)與生產(chǎn)過程中，要重視對(duì)機(jī)械基本功能的完善，全方位強(qiáng)化數(shù)控技術(shù)的運(yùn)用，提升實(shí)用的綜合效能。因此，應(yīng)結(jié)合企業(yè)實(shí)際，適時(shí)引入相應(yīng)的生產(chǎn)設(shè)備，并有相應(yīng)的升級(jí)方案，積極引入優(yōu)秀的員工，為企業(yè)發(fā)展提供新的動(dòng)力。

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