實(shí)現(xiàn)機(jī)械設(shè)計(jì)制造以及自動(dòng)化發(fā)展的思考

摘要：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化的發(fā)展空間很大的，并且很有潛力，它是一種集多技術(shù)于一體而發(fā)展起來(lái)的新興學(xué)科，它不僅增加了機(jī)械設(shè)施的可靠與穩(wěn)定性，而且使其更加人性化，也更加智能化，未來(lái)也能逐步完善。機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化的發(fā)展方向正是我們要討論的主題。

關(guān)鍵詞：機(jī)械制造； 自動(dòng)化； 發(fā)展趨勢(shì)

機(jī)械制造業(yè)與中國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)技術(shù)裝備之間的淵源很深有，我們必須不斷地探索、研究機(jī)械制造的發(fā)展，因?yàn)樗梢詭椭覀兏倪M(jìn)工業(yè)體系，只有這樣，機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化才能得到更好的創(chuàng)新與發(fā)展。由于近年來(lái)，中國(guó)在機(jī)械工程方面進(jìn)行了不斷的探索，所以有了很大的進(jìn)步，但是，與一些發(fā)達(dá)國(guó)家比起來(lái)，在這方面我們還存在著很多的不足，還需要進(jìn)一步學(xué)習(xí)。因此，機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化的未來(lái)發(fā)展方向主要在以下幾個(gè)方面：

1.機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化的符合設(shè)計(jì)原則

1.1.利用先進(jìn)技術(shù)不斷創(chuàng)新

首先對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行分類，主要根據(jù)產(chǎn)品或系統(tǒng)的主功能不同進(jìn)行分類。

以材料搬運(yùn)和加工為主，輸入物質(zhì)、能量和信息，通過(guò)各種加工和處理，然后輸出已經(jīng)改變了位置和形態(tài)的物品或產(chǎn)品，這種機(jī)械稱為加工機(jī)。如各種機(jī)床，運(yùn)輸機(jī)械，食品加工機(jī)械，起重機(jī)械，紡織機(jī)械，印刷機(jī)械，輕工機(jī)械等等。

以能量轉(zhuǎn)換為主，輸入能量和信息，然后輸出不同的能量，這種機(jī)械系統(tǒng)稱為動(dòng)力機(jī)，其中原動(dòng)機(jī)的輸出是機(jī)械能。如電動(dòng)機(jī)、渦輪機(jī)、內(nèi)燃機(jī)等等。

以處理信息為主，輸入信息和能量，然后輸出某種信息，例如：輸出數(shù)據(jù)、圖像、聲音、文字等，這種產(chǎn)品稱為信息機(jī)。如各種儀器，儀表，電腦，傳真機(jī)及各種辦公機(jī)械等等。

除上述機(jī)械自動(dòng)化系統(tǒng)所具備的主要功能外，其還應(yīng)該具備其他的一些內(nèi)部功能，即動(dòng)力功能、檢測(cè)功能、控制功能和構(gòu)造功能等。

在上述原理的基礎(chǔ)上，可以構(gòu)成一個(gè)既有利于對(duì)各種機(jī)械自動(dòng)化產(chǎn)品進(jìn)行設(shè)計(jì)或分析，也有利于擴(kuò)展思維，促進(jìn)創(chuàng)造、發(fā)明和創(chuàng)新。例如，可以根據(jù)三種不同的主功能和輸入，最后組合起來(lái)可形成九大類型的新的系統(tǒng)產(chǎn)品。

此外，運(yùn)動(dòng)方式不同、主功能不同的加工機(jī)械，其用途也不同。如：以根據(jù)工件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)和刀具產(chǎn)生切割作用為工作原理的金屬切削機(jī)床。

所以，機(jī)床的不同用途是由工件與刀具的不同運(yùn)動(dòng)方式所決定的。因此，機(jī)械自動(dòng)化的發(fā)展空間是十分廣闊的，而且具有巨大的想象空間，我們需要使用先進(jìn)的技術(shù)，以滿足創(chuàng)新的要求，從而設(shè)計(jì)和制造出一流的自動(dòng)化產(chǎn)品。

1.2.滿足機(jī)器的功能要求

每一種產(chǎn)品都有自己主要的功能，不同的產(chǎn)品有不同的功能，任何一種產(chǎn)品都是為了滿足人民的各種需求而存在的。綜上所述，物質(zhì)，能量和信息（即所謂的產(chǎn)業(yè)三要素）的輸入，可以通過(guò)某種處理，然后輸出具有所需要的特性的物質(zhì)，能量和信息。所以，機(jī)械自動(dòng)化系統(tǒng)必須具有這種將物質(zhì)、能量和信息輸入到系統(tǒng)中，然后通過(guò)各種處理輸出的具有所需特質(zhì)的物質(zhì)、能量和信息的主要功能。

機(jī)械自動(dòng)化系統(tǒng)包括機(jī)電一體化技術(shù)和機(jī)電一體化產(chǎn)品的這兩個(gè)方面的內(nèi)容，它是是一個(gè)綜合概念。作為一個(gè)產(chǎn)品，它的功能是取決于其內(nèi)部的有機(jī)聯(lián)系的結(jié)構(gòu)，而且為了滿足需要，它還包含了設(shè)計(jì)，制造和使用的特定功能。

2.機(jī)械設(shè)計(jì)制造自動(dòng)化的發(fā)展方向分析

2.1.微型化的發(fā)展方向

微型化又叫做微機(jī)械自動(dòng)化系統(tǒng)或者是微電子機(jī)械，在上世紀(jì)八十年代末，微型化才剛剛興起，它指的是機(jī)械自動(dòng)化產(chǎn)品的尺寸在 1cm 以下，且逐漸發(fā)展為微米和納米，這是機(jī)械自動(dòng)化發(fā)展的必然趨勢(shì)。微機(jī)械自動(dòng)化的產(chǎn)品能耗低，體積小，靈活，其優(yōu)越性主要體現(xiàn)在信息、軍事和生物醫(yī)學(xué)方面。微機(jī)械加工技術(shù)的關(guān)鍵在于微機(jī)械自動(dòng)化的發(fā)展，經(jīng)過(guò)精細(xì)加工技術(shù)，即超精密技術(shù)（光刻和蝕刻技術(shù)）來(lái)加工處理微機(jī)械自動(dòng)化產(chǎn)品。

2.2.智能化的發(fā)展方向

在新的世紀(jì)，智能化是機(jī)械自動(dòng)化的發(fā)展的必然方向。以控制理論為先決條件，并將混沌動(dòng)力學(xué)，生理學(xué)，心理學(xué)，數(shù)學(xué)，計(jì)算機(jī)科學(xué)，運(yùn)籌學(xué)，人工智能等方法組合在一起，描述機(jī)器的行為，模擬人類的智能，使機(jī)器可以模仿人類進(jìn)行獨(dú)立的決策，邏輯推理等一系列的能力，以達(dá)到更完美的控制目的，這種機(jī)器模擬人類的行為稱為智能化。顯而易見(jiàn)這種初步的智能化，以及后續(xù)的深入智能化是很有必要的，也是未來(lái)可以實(shí)現(xiàn)并逐漸完善的。

2.3.模塊化的發(fā)展方向

由于機(jī)械自動(dòng)化產(chǎn)品的生產(chǎn)企業(yè)很多，類別也多種多樣，研發(fā)環(huán)境與介面，動(dòng)態(tài)接口，電氣接口，機(jī)械接口機(jī)械自動(dòng)化產(chǎn)品這一模塊是非常復(fù)雜的，所以模塊化是一項(xiàng)既關(guān)鍵又非常艱巨的任務(wù)。例如，具備測(cè)量、判別、圖形加工、視覺(jué)等作用的控制模塊的研發(fā)，集電動(dòng)機(jī)和智能減速為一體的動(dòng)力模塊的制造，以及擁有一系列的典型操作的機(jī)械設(shè)備。這樣，可以通過(guò)各標(biāo)準(zhǔn)模塊來(lái)研發(fā)和制造新產(chǎn)品，同時(shí)，還可以擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模。顯然，系列化和標(biāo)準(zhǔn)化的產(chǎn)品具有很大的優(yōu)勢(shì)，我們可以肯定的是模塊化可以有效地促進(jìn)機(jī)械自動(dòng)化業(yè)務(wù)的快速發(fā)展。

2.4.數(shù)字化的發(fā)展方向

數(shù)字化室機(jī)械制造技術(shù)發(fā)展的中心。它是管理科學(xué)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，計(jì)算機(jī)技術(shù)，制造技術(shù)融合與發(fā)展的最終成果。在制造企業(yè)中，技能，知識(shí)，數(shù)據(jù)和圖形等一系列的信息都是以數(shù)字形式出現(xiàn)的，企業(yè)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳遞各種信息，通過(guò)數(shù)字技術(shù)來(lái)收集各種信息材料，在多媒體，數(shù)據(jù)庫(kù)和虛擬現(xiàn)實(shí)的幫助下，運(yùn)用數(shù)字技術(shù)對(duì)信息進(jìn)行分析、重組和規(guī)劃，對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)進(jìn)行仿真，對(duì)生產(chǎn)工藝和流程進(jìn)行仿真，然后制作原型，最后進(jìn)行一系列的生產(chǎn)并響應(yīng)市場(chǎng)，從而滿足客戶的需求。對(duì)于一些世界上的制造企業(yè)，用戶可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)發(fā)布信息，企業(yè)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行查看，并與自己的需求相匹配，通過(guò)電子商務(wù)，優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，結(jié)成聯(lián)盟，然后開(kāi)發(fā)出一種機(jī)械產(chǎn)品。這樣看來(lái)，機(jī)械制造的向數(shù)字化發(fā)展是一種必然趨勢(shì)。

總之，我們可以意識(shí)到，機(jī)械自動(dòng)化的發(fā)展才是機(jī)電一體化發(fā)展的實(shí)質(zhì)性內(nèi)容，由于自動(dòng)化在未來(lái)是必定會(huì)發(fā)展的，所以要增加相關(guān)設(shè)計(jì)人員對(duì)設(shè)計(jì)制造的認(rèn)識(shí)與了解。

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