機(jī)械設(shè)計制造及其自動化發(fā)展方向的研究

王平

摘 要：隨著科技的進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，機(jī)械設(shè)計制造有了更為繁雜的種類和結(jié)構(gòu)。機(jī)械設(shè)計制造的分析和繪圖方面，采取了自動化技術(shù)和微電子技術(shù)。這些新科技促使機(jī)械設(shè)計制造向動態(tài)化、定量化的方向轉(zhuǎn)變，從而形成了高效率、省能源、多功能的需求模式。文章就此對機(jī)械設(shè)計制造的方法和發(fā)展方向進(jìn)行研究。

關(guān)鍵詞：自動化；設(shè)計制造；機(jī)械；產(chǎn)品；發(fā)展方向

機(jī)械設(shè)計制造是對機(jī)械的結(jié)構(gòu)、工作原理、運(yùn)動方式，以及各個零件的尺寸進(jìn)行分析和計算，將其變成具體的描述形式，并以此制作出機(jī)械產(chǎn)品。系統(tǒng)科學(xué)和計算機(jī)科學(xué)促使機(jī)械設(shè)計制造水平取得了較快的發(fā)展。隨著科技的進(jìn)步，機(jī)械設(shè)計制造的方法和理論也有了一定程度的拓展和加強(qiáng)。借助于新興學(xué)科和電子技術(shù)，機(jī)械制造技術(shù)更側(cè)重于開發(fā)機(jī)械技術(shù)和設(shè)備。而機(jī)械設(shè)計制造自動化是未來發(fā)展趨勢。

1 機(jī)械設(shè)計制造及其自動化發(fā)展的設(shè)計原則

1.1 借助于先進(jìn)科技，改革創(chuàng)新

每一種產(chǎn)品的系統(tǒng)和功能各不相同。由此，可將不同的產(chǎn)品進(jìn)行分類。等到投入市場后，再市場調(diào)查每一種產(chǎn)品的銷售量，檢驗使用時的質(zhì)量。如果某種產(chǎn)品易被大眾所接收，則認(rèn)真分析其原因，采用科學(xué)技術(shù)大力開發(fā)。處理好產(chǎn)品的原料，對產(chǎn)品進(jìn)行質(zhì)量加工。投入的科技含量越多，越能提高機(jī)械設(shè)備功能。自動化系統(tǒng)除了識別分析文字、數(shù)據(jù)，還要對其他設(shè)備功能做出指定。

1.2 應(yīng)機(jī)器功能要求進(jìn)行開發(fā)

不一樣的機(jī)械產(chǎn)品，要求不一樣的機(jī)械設(shè)備進(jìn)行制造。目前，多數(shù)客戶要求小批量生產(chǎn)。產(chǎn)品間存在功能差異，機(jī)器功能為此會接受更大考驗。因此，機(jī)械設(shè)計制造和自動化，需以機(jī)器自身為前提。將信息技術(shù)介入機(jī)器中，促使機(jī)械能夠靈活使用。產(chǎn)品也有著設(shè)計和制造的要求。為了達(dá)到產(chǎn)品要求的目標(biāo)，需將機(jī)械設(shè)計制造的內(nèi)部結(jié)構(gòu)有機(jī)的結(jié)合起來。

2 機(jī)械自動化系統(tǒng)的優(yōu)勢

2.1 提高了生產(chǎn)效率

產(chǎn)品在生產(chǎn)時，采取了控制自動化和信息自動化，減少了操作中的失誤，變得易于控制。機(jī)機(jī)械自動化系統(tǒng)的發(fā)展，提高了生產(chǎn)效率，能夠及時發(fā)現(xiàn)錯誤根源。自動化控制系統(tǒng)使得設(shè)備按照原先規(guī)定好的流程開展運(yùn)作。模擬仿真技術(shù)，不斷改善生產(chǎn)環(huán)節(jié)。機(jī)械自動化不但完成了操作自動化，并保證了產(chǎn)品質(zhì)量。以計算機(jī)進(jìn)行控制，能夠修改編程，使生產(chǎn)產(chǎn)品富有多樣性。由此，產(chǎn)品更新?lián)Q代速度加快。

2.2 便于維修和調(diào)整

機(jī)械自動化系統(tǒng)應(yīng)用了計算機(jī)技術(shù)，可依據(jù)產(chǎn)品需求調(diào)試安裝設(shè)備，生產(chǎn)出所需的產(chǎn)品。調(diào)整控制程序能夠以多種手段輸進(jìn)控制系統(tǒng)內(nèi)，不用對機(jī)器部件進(jìn)行拆除。任何一種自動化產(chǎn)品都要確保設(shè)備存儲的能力，在存儲設(shè)備中存入每一種型號。再次使用時調(diào)出執(zhí)行程度，保障自動化生產(chǎn)的進(jìn)行。檢測技術(shù)可對事故自動修復(fù)，確保其穩(wěn)定性。多數(shù)機(jī)械利用電子技術(shù)，減少了以往的生產(chǎn)開關(guān)數(shù)量，便于工作人員操作。工作內(nèi)容都預(yù)先設(shè)定過，系統(tǒng)能夠進(jìn)行自動轉(zhuǎn)換和自動循環(huán)。現(xiàn)如今，依據(jù)被控對象，可自動調(diào)整好自動化產(chǎn)品。

2.3 降低安全隱患

運(yùn)用機(jī)械自動化，首先要確保生產(chǎn)設(shè)備的穩(wěn)定性和安全性，提前控制生產(chǎn)過程中的危險狀況。每一個環(huán)節(jié)都需設(shè)置監(jiān)控設(shè)施。生產(chǎn)設(shè)備運(yùn)作過程中出現(xiàn)故障，可自動診斷和報警。機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)時，倘若出現(xiàn)過流、過載、短路和過壓的電力故障，可將其轉(zhuǎn)換至新工作模式，并及時把電路切斷。機(jī)械自動化，可減少大型設(shè)備事故的發(fā)生。機(jī)械自動化設(shè)備內(nèi)部也有著較多電子元件，能夠代替易摩擦部位和可動構(gòu)件。如此，在機(jī)械生產(chǎn)過程中也會減少事故發(fā)生的可能性。機(jī)械生產(chǎn)變得更為可靠。

3 機(jī)械設(shè)計制造及其自動化發(fā)展方向

3.1 生態(tài)化

隨著科技的不斷發(fā)展，人們逐漸認(rèn)識到環(huán)境因素對經(jīng)濟(jì)發(fā)展的影響程度。由此誕生了綠色生態(tài)的理念。機(jī)械設(shè)計制造的綠色設(shè)計，是最大化的利用資源獲得新型的綠色產(chǎn)品設(shè)計。產(chǎn)品設(shè)計的過程中，以產(chǎn)品環(huán)境屬性為主，既滿足環(huán)境的需求，也要確保產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)性和基本功能。所謂的綠色產(chǎn)品，既要有特定的使用功能，也不能對周邊環(huán)境和人的身心健康造成損害。人們推進(jìn)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，必然會走向生態(tài)化的發(fā)展道路?，F(xiàn)代機(jī)械設(shè)計注重生態(tài)化，既能夠減少資源損耗，也能提高產(chǎn)品的競爭力和使用質(zhì)量。

3.2 智能化

計算機(jī)輔助技術(shù)CAD的出現(xiàn)，使得其圖形工作能力能夠服務(wù)于設(shè)計工作。將CAD技術(shù)和人工智能進(jìn)行結(jié)合，能夠促使CAD系統(tǒng)有著更好的創(chuàng)造力。由于現(xiàn)代機(jī)械具有集成化和智能化的特點，CAD技術(shù)只能與專家系統(tǒng)、人工智能相結(jié)合。這樣才能促進(jìn)計算機(jī)的系統(tǒng)集成。計算機(jī)已經(jīng)成為了當(dāng)今最常用的設(shè)計工具，用計算機(jī)技術(shù)構(gòu)建一個整體性的模型，可以對機(jī)械產(chǎn)品的工況進(jìn)行描述。利用智能化的方式進(jìn)行處理，可以為機(jī)械產(chǎn)品提供最佳的設(shè)計方案。

3.3 系統(tǒng)化和定量化

現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計制造把傳統(tǒng)設(shè)計內(nèi)的類比設(shè)計和經(jīng)驗都提升到理性和邏輯性的程度，形成了系統(tǒng)中的新型設(shè)計方法。把機(jī)械產(chǎn)品作為整體的系統(tǒng)來觀察，通過計算機(jī)技術(shù)，可以將人和環(huán)境的關(guān)系進(jìn)行協(xié)調(diào)。所謂的機(jī)械設(shè)計制造系統(tǒng)化，是將總系統(tǒng)分為多個子系統(tǒng)，并利用現(xiàn)代設(shè)計的方法和理論，將子系統(tǒng)進(jìn)行協(xié)調(diào)，實現(xiàn)系統(tǒng)化的最終目標(biāo)。如果是傳統(tǒng)的設(shè)計方法，在分析過程中是靜態(tài)的，是憑著經(jīng)驗去感知。因此不能夠采取動態(tài)化的定量設(shè)計。實際工況不能用傳統(tǒng)設(shè)計方法進(jìn)行反映。機(jī)械產(chǎn)品完成功能設(shè)計，是在隨機(jī)動態(tài)的情況下開展的。由此可以看出，機(jī)械設(shè)計的未來趨勢將會向定量化發(fā)展?，F(xiàn)代機(jī)械設(shè)計對零部件和材料的損傷都進(jìn)行了充分的考慮，使用數(shù)學(xué)歸納法和有限元法可以更好的進(jìn)行機(jī)械設(shè)計，從而提升了機(jī)械設(shè)計的成功率。

3.4 微型化

20世紀(jì)80年代末，機(jī)械自動化開始向微觀領(lǐng)域發(fā)展。微電子設(shè)備隨著科技的進(jìn)步不斷更新。小型的機(jī)械自動化產(chǎn)品，耗能少、靈活性強(qiáng)，廣泛應(yīng)用在軍事、醫(yī)療科研、生物技術(shù)等高端領(lǐng)域。機(jī)械自動化向微型化發(fā)展，重在微機(jī)械技術(shù)。加工微機(jī)械產(chǎn)品，要采取精細(xì)加工法。在超精密技術(shù)內(nèi)，主要有蝕刻和光刻兩種。機(jī)械自動化還將隨著時代的發(fā)展逐步向微米和納米的領(lǐng)域進(jìn)軍。

4 結(jié)束語

我國機(jī)械設(shè)計制造自動化，不僅要總結(jié)經(jīng)驗、汲取教訓(xùn)，還要借鑒世界先進(jìn)科學(xué)技術(shù)，尋找高效率、低成本的自動化技術(shù)。機(jī)械設(shè)計制造自動化，既要提高生產(chǎn)技術(shù)，也要全面普及。機(jī)械設(shè)計制造及其自動化，要沿著生態(tài)化、智能化、微型化、系統(tǒng)化、定量化的方向發(fā)展。明確這樣的目標(biāo)，我國機(jī)械自動化才能走上高效率、高質(zhì)量、高速度的發(fā)展道路。

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