機(jī)械設(shè)計中自動化技術(shù)的應(yīng)用分析

摘要：

作為重要的計算機(jī)信息化技術(shù)，自動化技術(shù)的應(yīng)用對于提高機(jī)械設(shè)計的質(zhì)量和水平具有重要作用。本文首先分析了自動化技術(shù)在機(jī)械設(shè)計中的重要作用，然后具體探討了機(jī)械設(shè)計自動化技術(shù)的實際應(yīng)用，以期為相關(guān)技術(shù)與設(shè)計人員提供參考。

機(jī)械自動化是指將自動化技術(shù)應(yīng)用到機(jī)械制造的過程中，對自動生產(chǎn)過程進(jìn)行不斷優(yōu)化改造，以促進(jìn)加工對象生產(chǎn)連續(xù)性和自動化，提高生產(chǎn)投入的流動速度與加工轉(zhuǎn)換。機(jī)械自動化技術(shù)的應(yīng)用水平將直接影響著機(jī)械行業(yè)的整體發(fā)展質(zhì)量，其良好應(yīng)用有利于改善機(jī)械制造業(yè)的技術(shù)手段和工藝方式，對于提高機(jī)械制造的整體質(zhì)量具有重要作用。而作為機(jī)械制造中的重要組成部分，機(jī)械設(shè)計更需要加強(qiáng)與自動化技術(shù)的結(jié)合，以促進(jìn)機(jī)械制造的發(fā)展。因此，加強(qiáng)有關(guān)機(jī)械設(shè)計中自動化技術(shù)的應(yīng)用探討，對于改善自動化技術(shù)的應(yīng)用質(zhì)量具有重要的現(xiàn)實意義。

1.自動化技術(shù)在機(jī)械設(shè)計中的重要作用

（1）改善資源利用率。機(jī)械制造中自動化技術(shù)的應(yīng)用，對于降低資源能源消耗、提高資源利用率具有重要作用。具體表現(xiàn)為：自動化技術(shù)能夠改良原材料材質(zhì)及尺寸等方面的適應(yīng)性；促進(jìn)機(jī)械生產(chǎn)與設(shè)計的精細(xì)化發(fā)展，進(jìn)而加強(qiáng)殘料的利用，利于原材料成本的節(jié)省。

（2）提升機(jī)械制造質(zhì)量。相比傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計與制造技術(shù)，自動化技術(shù)擁有更高的精準(zhǔn)性、優(yōu)越性和高效性。具體表現(xiàn)為：能夠完成大批量的生產(chǎn)過程，生產(chǎn)環(huán)節(jié)與流程更為明確與具體，工作效率得到明顯提高，減少了誤產(chǎn)情況的發(fā)生：改良了傳統(tǒng)制造工藝，提高了傳統(tǒng)評價、測量等指標(biāo)的數(shù)字化水平和信息化水平，執(zhí)行過程更易控制與調(diào)節(jié)，同類產(chǎn)品之間的參數(shù)與運行誤差大幅度減小。

（3）提高機(jī)械運行水平。采用自動化技術(shù)能夠改善機(jī)械的運行狀況，可利用實時數(shù)據(jù)模型對機(jī)械的運行狀況進(jìn)行準(zhǔn)確和有效監(jiān)控。具體表現(xiàn)為：通過數(shù)字化數(shù)據(jù)模式的使用，增強(qiáng)了機(jī)械故障的可比性和可診斷性，利于故障問題的維修與機(jī)械的養(yǎng)護(hù)；能夠及時報告機(jī)械生產(chǎn)過程中存在的安全隱患及缺陷狀況，利于機(jī)械設(shè)備的維護(hù)與檢修能夠根據(jù)設(shè)定參考數(shù)據(jù)對機(jī)械工作狀態(tài)、維護(hù)狀況等進(jìn)行綜合分析研究，利于優(yōu)化設(shè)備運行環(huán)境及參數(shù)結(jié)構(gòu)。

（4）促進(jìn)生產(chǎn)質(zhì)量可靠性的提高。自動化技術(shù)能夠監(jiān)控機(jī)械制造成整體過程與環(huán)節(jié)，能夠檢測各類生產(chǎn)數(shù)據(jù)與生產(chǎn)安全數(shù)據(jù)，并報告錯誤指標(biāo)。具體表現(xiàn)為：能夠?qū)崟r監(jiān)控機(jī)械設(shè)備、生產(chǎn)參數(shù)等運行指標(biāo)，并以設(shè)定參數(shù)模型為依據(jù)提供故障報警，對于安全事故問題發(fā)生率的降低及生產(chǎn)預(yù)測判斷可靠性的提高具有重要作用；將生產(chǎn)操作過程更加細(xì)化，并簡化操作步驟，有效避免了由人為操作失誤而導(dǎo)致的安全事故問題的發(fā)生。

2.自動化技術(shù)在機(jī)械設(shè)計中的應(yīng)用

2.1機(jī)械設(shè)計與自動化體系

產(chǎn)品的概念設(shè)計是指產(chǎn)品的原理方案設(shè)計過程，其是提高產(chǎn)品創(chuàng)新性的重要關(guān)節(jié)。為保證機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計的新穎性，需要利用多種思維方法和角度對同一問題進(jìn)行重復(fù)考證以形成一系列解，組成解空間。以三維平臺為急促的復(fù)雜機(jī)械系統(tǒng)創(chuàng)新設(shè)計及自動化系統(tǒng)組成自動化體系，其具有快速的產(chǎn)品開發(fā)和創(chuàng)新性的方案設(shè)計功能。

2.1.1在概念設(shè)計過程中，系統(tǒng)將采用改良功能分解與重組創(chuàng)新設(shè)計方法和利用設(shè)計規(guī)則的創(chuàng)新設(shè)計方法兩種計算機(jī)輔助創(chuàng)新設(shè)計方法。此兩種方法提供的設(shè)計方案都將利用符合方案方式呈現(xiàn)；符號方案隨后被自行分解為基本機(jī)構(gòu)及其連接關(guān)系。對于能夠識別的基本機(jī)構(gòu)，可以采用基本機(jī)構(gòu)運動分析方法對機(jī)構(gòu)內(nèi)部構(gòu)件進(jìn)行分析以獲取平面運動分析數(shù)據(jù)。為保證產(chǎn)品開發(fā)的速度，通常還會將面向?qū)ο蠹夹g(shù)應(yīng)用到基本機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計中。利用三維平臺的二次開發(fā)過程，通過數(shù)據(jù)庫的驅(qū)動和特征控制參數(shù)過程，并能完成使用較少特征控制參數(shù)驅(qū)動整體基本機(jī)構(gòu)的三維設(shè)計過程，從而有效克服了基本機(jī)構(gòu)的短時虛擬建模難題。

2.1.2在概念設(shè)計中形成的符號方案會通過自動化轉(zhuǎn)換過程生成相應(yīng)的二維虛擬樣機(jī)以開展虛擬仿真，利用此種方式，產(chǎn)品方案的評價過程就從概念設(shè)計的價值評價轉(zhuǎn)換為虛擬樣機(jī)的定量行為評價，使得更多具有創(chuàng)新性和可靠性的設(shè)計方案能夠被選擇出來。

2.1.3為保證產(chǎn)品的運動剛度要求及工藝美學(xué)設(shè)計特點，按照基本機(jī)構(gòu)之間的連接關(guān)系與機(jī)構(gòu)占據(jù)空間，可以采用最優(yōu)布局算法對機(jī)構(gòu)的空間位置進(jìn)行確定，從而使復(fù)雜機(jī)械系統(tǒng)的空間占據(jù)體積最小。依據(jù)運動分析數(shù)據(jù)與機(jī)構(gòu)的布局方式，采用“后臺預(yù)制”裝配技術(shù)，便能將基本機(jī)構(gòu)的三維虛擬模型安置到特定的布局空間中。通過對驅(qū)動構(gòu)件位置進(jìn)行連續(xù)變化，就能獲取同概念設(shè)計符號方案相一致的復(fù)雜機(jī)械系統(tǒng)的虛擬樣機(jī)。

因此，采用復(fù)雜機(jī)械系統(tǒng)創(chuàng)新設(shè)計與自動化體系，既能改善產(chǎn)品設(shè)計的新穎性與創(chuàng)新性，又能提升產(chǎn)品的開發(fā)速率。

2.2信息自動化與生產(chǎn)自動化

信息自動化過程主要是在機(jī)械生產(chǎn)中利用自動化設(shè)備對電子信息進(jìn)行識別來完成的。通過信息自動化技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)對生產(chǎn)系統(tǒng)管理、工藝方式、過程設(shè)計、生產(chǎn)參數(shù)設(shè)定等過程的數(shù)據(jù)化改進(jìn)。如在鋼鐵企業(yè)生產(chǎn)中采用的高爐自動化技術(shù)，其利用了軟測量技術(shù)、智能化檢測技術(shù)、數(shù)據(jù)處理技術(shù)、高精度傳感器技術(shù)及惡劣環(huán)境的可靠性技術(shù)為手段對高爐工藝流程進(jìn)行連續(xù)性檢測，并采用數(shù)字成像技術(shù)使?fàn)t內(nèi)經(jīng)驗?zāi)Ｐ?、檢測等具有可視化特性。其可根據(jù)用戶的不同需求進(jìn)行模塊化設(shè)計，且在圖像設(shè)計中可以利用離線三維成像及在線二維成像，具有較高的成像速度。

3.結(jié)束語

自動化技術(shù)的應(yīng)用水平將直接關(guān)系著機(jī)械生產(chǎn)的整體質(zhì)量與效率，因此，相關(guān)技術(shù)與設(shè)計人員應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)有關(guān)機(jī)械設(shè)計自動化技術(shù)的應(yīng)用探討，總結(jié)提高機(jī)械設(shè)計自動化水平的技術(shù)措施與設(shè)計要點，以逐步提高自動化技術(shù)在機(jī)械設(shè)計中的應(yīng)用質(zhì)量。