淺論機(jī)械化設(shè)計(jì)與自動(dòng)化技術(shù)的關(guān)系

巨雷勛

【摘 要】機(jī)械工業(yè)作為我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)，緊隨科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步而前進(jìn)。機(jī)械設(shè)計(jì)從傳統(tǒng)意義上的設(shè)計(jì)者根據(jù)已有的經(jīng)驗(yàn)和專業(yè)知識(shí)進(jìn)行產(chǎn)品的設(shè)計(jì)。但因其耗時(shí)長(zhǎng)且效率較低，對(duì)專業(yè)人才和技術(shù)水平要求較高，而面對(duì)日益更新的科學(xué)技術(shù)，更新原有技術(shù)緩慢，無(wú)法快速將先進(jìn)技術(shù)應(yīng)用于生產(chǎn)設(shè)計(jì)當(dāng)中，成為制約機(jī)械工業(yè)發(fā)展的頑疾。自動(dòng)化技術(shù)將技術(shù)科學(xué)與自然科學(xué)有效結(jié)合，并將實(shí)際生產(chǎn)實(shí)踐中的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)作為指導(dǎo)，努力將自動(dòng)化技術(shù)與機(jī)械化設(shè)計(jì)完美結(jié)合，從而提高機(jī)械化設(shè)計(jì)能力，使機(jī)械化設(shè)計(jì)的效率大大的提高，減少設(shè)計(jì)者的勞動(dòng)時(shí)間，節(jié)約人力、物力資源，同時(shí)對(duì)專業(yè)人員的技術(shù)水平要求也可降低。本文將重點(diǎn)講述機(jī)械設(shè)計(jì)與自動(dòng)化技術(shù)的現(xiàn)有水平以及二者的關(guān)系，并將提出改善現(xiàn)有機(jī)械設(shè)計(jì)水平的方法。

【關(guān)鍵詞】機(jī)械工業(yè)；機(jī)械設(shè)計(jì)；自動(dòng)化技術(shù)

自動(dòng)化技術(shù)從起初應(yīng)用到的機(jī)械冷加工，如機(jī)床加工，發(fā)展到今天的柔性制造系統(tǒng)；從原有的輸入數(shù)據(jù)，發(fā)展到現(xiàn)在的智能自動(dòng)加工。自動(dòng)化技術(shù)的飛躍為我國(guó)的制造業(yè)帶來(lái)新的希望，機(jī)械制造業(yè)將進(jìn)入一個(gè)新的時(shí)期。而現(xiàn)有的機(jī)械化設(shè)計(jì)水平難以為其發(fā)展提供強(qiáng)有力的保障，從而需要提升機(jī)械化設(shè)計(jì)水平，將自動(dòng)化技術(shù)融入機(jī)械化設(shè)計(jì)中，全方位，多角度，多層次，真正地實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化機(jī)械化設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)機(jī)械化設(shè)計(jì)的高速化，高效化，全能化，綠色化及普及化。并利用現(xiàn)有計(jì)算機(jī)及電子產(chǎn)品對(duì)機(jī)械化設(shè)計(jì)過(guò)程進(jìn)行升級(jí)，改善現(xiàn)有機(jī)械化設(shè)計(jì)條件，為實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化機(jī)械化設(shè)計(jì)積累相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，打好堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

1.機(jī)械化設(shè)計(jì)與自動(dòng)化技術(shù)的現(xiàn)狀

1.1機(jī)械化設(shè)計(jì)的發(fā)展現(xiàn)狀

機(jī)械化設(shè)計(jì)在機(jī)械工程中舉足輕重，通常設(shè)計(jì)成本占到整個(gè)產(chǎn)品成本的7%-8%，但卻幾乎決定了整個(gè)產(chǎn)品的制造成本。機(jī)械化設(shè)計(jì)根據(jù)實(shí)際需要，設(shè)計(jì)各種零件，從零件的材料、形狀、結(jié)構(gòu)、運(yùn)動(dòng)方式及承能力等方面，設(shè)計(jì)出滿足使用要求的零件，同時(shí)達(dá)到形狀優(yōu)化、結(jié)構(gòu)優(yōu)化，污染最少化以及生產(chǎn)成本最低化等。而在設(shè)計(jì)過(guò)程中，通常是根據(jù)已有的設(shè)計(jì)手冊(cè)，相關(guān)的經(jīng)驗(yàn)公式，作為設(shè)計(jì)的依據(jù)，同時(shí)計(jì)算零件在使用中所受的力，力矩等，通過(guò)數(shù)學(xué)，物理模型對(duì)其進(jìn)行分析。這些都是現(xiàn)在機(jī)械化設(shè)計(jì)中通常使用的最基本的方法。最新的機(jī)械化設(shè)計(jì)已通過(guò)電子計(jì)算機(jī)軟件通過(guò)模擬實(shí)際環(huán)境情況，對(duì)零件進(jìn)行設(shè)計(jì)并通過(guò)模擬仿真對(duì)零件進(jìn)行仿真檢驗(yàn)，同時(shí)與優(yōu)化設(shè)計(jì)零件進(jìn)行對(duì)比，達(dá)到模擬仿真設(shè)計(jì)的水平。已經(jīng)可以對(duì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜的產(chǎn)品在設(shè)計(jì)時(shí)運(yùn)用有限元分析方法對(duì)其結(jié)構(gòu)及邊界進(jìn)行分析，以確保產(chǎn)品的穩(wěn)定性；將概率隨機(jī)變量引入產(chǎn)品設(shè)計(jì)，對(duì)提升產(chǎn)品質(zhì)量的可信度，使產(chǎn)品質(zhì)量更加穩(wěn)定，更加有保障。

1.2自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

自動(dòng)化技術(shù)從起初的借助風(fēng)力，水力，畜力等方式，以解放人類的體力勞動(dòng)的目的， 發(fā)展到運(yùn)用數(shù)字管和晶體管制造出大型計(jì)算機(jī)從事繁雜的計(jì)算，到現(xiàn)在的全自動(dòng)生產(chǎn)線以及無(wú)人化工廠。自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展有多方面的原因，但其最為重要的是工程控制及檢測(cè)原件及技術(shù)的飛速發(fā)展。諸如微型電子計(jì)算機(jī)，單片機(jī)等電子設(shè)備的普及和快速發(fā)展，為自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展提供了不竭的動(dòng)力。自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展緊隨計(jì)算機(jī)等電子設(shè)備的更新?lián)Q代。從原來(lái)的模擬系統(tǒng)，到自適應(yīng)系統(tǒng)，再到遙感，遙測(cè)技術(shù)，時(shí)至今日，智能系統(tǒng)已經(jīng)成功應(yīng)用到機(jī)械制造中，進(jìn)行復(fù)雜及難加工零件或設(shè)備的生產(chǎn)加工或組裝。

2.機(jī)械化設(shè)計(jì)與自動(dòng)化技術(shù)的關(guān)系

2.1機(jī)械化設(shè)計(jì)為自動(dòng)化技術(shù)提供基礎(chǔ)保障

在自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用中，需要相關(guān)的零件及檢測(cè)裝置等設(shè)備，而這些設(shè)備的無(wú)一例外都需要機(jī)械化設(shè)計(jì)，應(yīng)用到現(xiàn)有的知識(shí)，研究、經(jīng)驗(yàn)及相關(guān)理論，作為其能夠最優(yōu)生產(chǎn)的安全保證。倘若沒(méi)有機(jī)械化設(shè)計(jì)，在實(shí)際中自動(dòng)化技術(shù)設(shè)備就沒(méi)有理論上的安全保障，及理論上的安全范圍，自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展就缺少了理論保障，更談不上快速發(fā)展。建立健全現(xiàn)有機(jī)械化設(shè)計(jì)系統(tǒng)，完善現(xiàn)有理論及研究知識(shí)，對(duì)相關(guān)經(jīng)驗(yàn)公式，及經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理及總結(jié)，建成機(jī)械化設(shè)計(jì)系統(tǒng)，并對(duì)其不斷完善，是對(duì)自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展的真正保障。

2.2自動(dòng)化技術(shù)為機(jī)械化設(shè)計(jì)提供發(fā)展平臺(tái)

自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展到今天，在實(shí)際生活中廣泛應(yīng)用，小到家用全自動(dòng)化洗衣機(jī)，大到航天宇宙飛船。與先進(jìn)科學(xué)技術(shù)的完美結(jié)合，是自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵所在。借助自動(dòng)化技術(shù)的平臺(tái)，將機(jī)械化設(shè)計(jì)與先進(jìn)科學(xué)技術(shù)結(jié)合，將會(huì)為制造業(yè)帶來(lái)新的契機(jī)。通過(guò)自動(dòng)化技術(shù)的人工智能系統(tǒng)，將機(jī)械化設(shè)計(jì)系統(tǒng)搭建到自動(dòng)化設(shè)計(jì)平臺(tái)，只需根據(jù)實(shí)際要求，通過(guò)計(jì)算機(jī)的計(jì)算和人工智能系統(tǒng)直接將設(shè)計(jì)產(chǎn)品圖形或?qū)嵨镎故?，隨科學(xué)技術(shù)進(jìn)步并可對(duì)產(chǎn)品不斷升級(jí)完善，更新。機(jī)械化設(shè)計(jì)得以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，快速化，簡(jiǎn)潔化，這些都離不開(kāi)自動(dòng)化技術(shù)的設(shè)備及理論平臺(tái)。真正實(shí)現(xiàn)機(jī)械化設(shè)計(jì)的自動(dòng)化，會(huì)成為人類發(fā)展發(fā)展史上的另一個(gè)輝煌篇章。這需要更多的科學(xué)工作者的不斷努力，不懈追求。

2.3機(jī)械化設(shè)計(jì)與自動(dòng)化技術(shù)相輔相成

美國(guó)人提出：“為競(jìng)爭(zhēng)而設(shè)計(jì)”的理念，不難看出，面對(duì)當(dāng)前競(jìng)爭(zhēng)激烈的國(guó)際環(huán)境，擁有先進(jìn)科學(xué)技術(shù)將會(huì)屹立于世界之林，成為競(jìng)爭(zhēng)的籌碼。當(dāng)前的機(jī)械化設(shè)計(jì)水平已經(jīng)顯得太過(guò)粗略，滿足不了快速化生產(chǎn)的需求。運(yùn)用自動(dòng)化技術(shù)，將設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化快速進(jìn)行，效率將飛速提升，同時(shí)亦要兼顧設(shè)計(jì)質(zhì)量，要建立起以自動(dòng)化技術(shù)為基礎(chǔ)，而機(jī)械化設(shè)計(jì)為本質(zhì)保障的自動(dòng)化設(shè)計(jì)系統(tǒng)，就需要有完善的機(jī)械化設(shè)計(jì)系統(tǒng)和先進(jìn)穩(wěn)定的自動(dòng)化技術(shù)設(shè)備的完美結(jié)合，真正地保質(zhì)保量的將設(shè)計(jì)自動(dòng)化進(jìn)行，解放設(shè)計(jì)者，實(shí)現(xiàn)瞬時(shí)設(shè)計(jì)。自動(dòng)化機(jī)械化設(shè)計(jì)將會(huì)使設(shè)計(jì)真正滿足市場(chǎng)需求，為更多的需求者服務(wù)。隨著全球化的進(jìn)程，機(jī)械化設(shè)計(jì)亦應(yīng)該滿足設(shè)計(jì)面向全球化，為各國(guó)需求者服務(wù)；科技的發(fā)展離不開(kāi)網(wǎng)絡(luò)，自動(dòng)化設(shè)計(jì)也應(yīng)該能通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，資料傳輸，為更多的人提供一個(gè)技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)的現(xiàn)代交流方式。機(jī)械化設(shè)計(jì)需要更多的經(jīng)驗(yàn)，不應(yīng)該限制交流溝通。工業(yè)的發(fā)展，已造成了嚴(yán)重的環(huán)境污染，在自動(dòng)化機(jī)械化設(shè)計(jì)的建立時(shí)，還應(yīng)該將節(jié)能環(huán)保的觀念引入，真正建立起綠色環(huán)保的新型工業(yè)設(shè)計(jì)理念。設(shè)計(jì)時(shí)理念環(huán)保，制造時(shí)的污染自然會(huì)減少。對(duì)于現(xiàn)有的設(shè)計(jì)設(shè)備，在經(jīng)過(guò)分析后，通過(guò)改造，安裝新的自動(dòng)化設(shè)備，實(shí)現(xiàn)舊物利用，節(jié)省資金及設(shè)備。

3.總結(jié)

我國(guó)雖然是制造大國(guó)，但僅是因?yàn)閯趧?dòng)力，土地廉價(jià)，以及有廣泛的市場(chǎng)，并不是因?yàn)槲覀冇邢冗M(jìn)的設(shè)計(jì)理念，加工方法等。我們要做到真正的設(shè)計(jì)大國(guó)，需要不斷的努力，在現(xiàn)有的機(jī)械化設(shè)計(jì)時(shí)，積累經(jīng)驗(yàn)，并不斷學(xué)習(xí)制造業(yè)大國(guó)的先進(jìn)加工理論知識(shí)和方法，應(yīng)用到實(shí)際加工中，不斷消化，提升。完善現(xiàn)有機(jī)械化設(shè)計(jì)過(guò)程，及時(shí)總結(jié)補(bǔ)充新的經(jīng)驗(yàn)及理論知識(shí)，以適應(yīng)不斷發(fā)展的自動(dòng)化技術(shù)。同時(shí)，將自動(dòng)化技術(shù)不斷引入機(jī)械化設(shè)計(jì)中，對(duì)其不斷更新，力求完善機(jī)械化設(shè)計(jì)自動(dòng)化進(jìn)行，并能達(dá)到所需零件滿足的穩(wěn)定性，高校性，優(yōu)化性，綠色性等多方面要求。從設(shè)計(jì)到制造，都能自動(dòng)化進(jìn)行，這已不是空想，真正實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，首先需要從自動(dòng)化設(shè)計(jì)著手，將自動(dòng)化技術(shù)與機(jī)械化設(shè)計(jì)完美結(jié)合，兩者相互融合，用自動(dòng)化的理念去進(jìn)行機(jī)械化的設(shè)計(jì)，同時(shí)用機(jī)械化設(shè)計(jì)對(duì)自動(dòng)化技術(shù)進(jìn)行安全保障。達(dá)到雙贏的效果。期待未來(lái)自動(dòng)化機(jī)械化設(shè)計(jì)時(shí)代的到來(lái)。

【參考文獻(xiàn)】

[1]魏玉新.現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)的創(chuàng)新方法研究[J].裝備制造，2009，5.

[2]馬振華，李丹.論我國(guó)機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展應(yīng)該注重的幾個(gè)問(wèn)題[J].科技資訊，2008，15（43）.

[3]何慶.現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)創(chuàng)新思維的開(kāi)發(fā)[J].現(xiàn)代機(jī)械，1999，1.