機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化發(fā)展方向的研究

摘 要：與傳統(tǒng)的機(jī)械相比，現(xiàn)代機(jī)械本質(zhì)的區(qū)別就在于具有智能化特征。在各行各業(yè)中，機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化都得到了廣泛的應(yīng)用。作為一門新興學(xué)科，機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化具有廣闊的發(fā)展?jié)摿Γ恼聦?duì)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化的設(shè)計(jì)原則進(jìn)行簡(jiǎn)要的分析，并提出了機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化發(fā)展的未來(lái)方向。

關(guān)鍵詞：機(jī)械設(shè)計(jì)制造；自動(dòng)化；發(fā)展方向

現(xiàn)代機(jī)械也可以成為機(jī)電一體化系統(tǒng)，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)和制造的過(guò)程中要體現(xiàn)系統(tǒng)思想和電子控制思想。機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化是一門新興學(xué)科，造成了機(jī)械工業(yè)的管理體系、生產(chǎn)方式、功能與構(gòu)成、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、技術(shù)結(jié)構(gòu)方面的變化。

1 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化的設(shè)計(jì)原則

1.1 滿足功能需求的原則

產(chǎn)品開發(fā)的根本目的在于滿足人們的某種需要，這就要求產(chǎn)品必須具有一定的功能，也就是產(chǎn)品要能夠處理輸入的信息、能量和物質(zhì)，并輸出具有所需特性的信息、能量和物質(zhì)。

1.2 技術(shù)創(chuàng)新的原則

在機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化發(fā)展中，機(jī)械自動(dòng)化系統(tǒng)不僅具有信息處理、能量轉(zhuǎn)換和物料搬運(yùn)的功能，而且還要具備構(gòu)造功能、控制功能、檢測(cè)功能和動(dòng)力功能等其他內(nèi)部功能。為了使上述功能得以實(shí)現(xiàn)，機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化就必須積極進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新[1]。

2 我國(guó)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化的發(fā)展方向

我國(guó)的機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化研究起步較晚，在發(fā)展的過(guò)程中也取得了一些成就，然而與發(fā)達(dá)國(guó)家相比仍然有較大的差距。我國(guó)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化主要有以下幾個(gè)發(fā)展方向。

2.1 機(jī)電一體化方向

我國(guó)的機(jī)械自動(dòng)化將向機(jī)電一體化發(fā)展，機(jī)電一體化也是機(jī)械工業(yè)發(fā)展的重要方向，必須用機(jī)電一體化來(lái)替代傳統(tǒng)的機(jī)械產(chǎn)品。

2.2 智能化的發(fā)展方向

在21世紀(jì)的機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展中，智能化是一個(gè)重要的發(fā)展方向。基于控制理論對(duì)機(jī)器的行為進(jìn)行智能化的描述，在機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化中，要廣泛的吸取混沌力學(xué)、生理學(xué)、心理學(xué)、模糊數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、運(yùn)籌學(xué)、人工智能等新方法和新思想，對(duì)人類智能進(jìn)行模擬。要使機(jī)械自動(dòng)化的設(shè)計(jì)產(chǎn)品具有自主決策、邏輯思維、判斷邏輯，從而提高控制的目標(biāo)。在未來(lái)的發(fā)展方向中，機(jī)械自動(dòng)化產(chǎn)品能夠具有人的部分智能或低級(jí)智能是機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化的重要發(fā)展方向[2]。

2.3 模塊化的發(fā)展方向

在機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化中，要實(shí)現(xiàn)模塊化并不容易。這是由于我國(guó)具有眾多的機(jī)械生產(chǎn)廠家和自動(dòng)化產(chǎn)品種類，未來(lái)的機(jī)械自動(dòng)化產(chǎn)品單元應(yīng)該具有標(biāo)準(zhǔn)的環(huán)境接口、動(dòng)力接口、電氣接口和機(jī)械接口，這是一項(xiàng)非常艱巨而復(fù)雜的工程。動(dòng)力單元必須具備電動(dòng)機(jī)、智能減速和減速，控制單元必須具備測(cè)距功能、識(shí)別功能、圖像處理功能和視覺(jué)功能，能夠完成各種典型操作。實(shí)現(xiàn)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化的模塊化非有效的，提高標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品的開發(fā)速度，從而更好地?cái)U(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模。無(wú)論是對(duì)于生產(chǎn)機(jī)械自動(dòng)化產(chǎn)品的企業(yè)，還是對(duì)于生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械制動(dòng)單元的企業(yè)，實(shí)現(xiàn)電氣產(chǎn)品的系列化和標(biāo)準(zhǔn)化都非常必要，能夠有效地推動(dòng)機(jī)械自動(dòng)化企業(yè)的發(fā)展。

2.4 網(wǎng)絡(luò)化的發(fā)展方向

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展非常迅速，在世界范圍內(nèi)極大地改變了教育、軍事、政治、工業(yè)生產(chǎn)和人們的日常生活。在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的影響下，企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)愈發(fā)激烈，生產(chǎn)逐漸連為一體，全球經(jīng)濟(jì)出現(xiàn)了一體化的傾向。也就是說(shuō)只要能夠研制出具有可靠質(zhì)量和獨(dú)到功能的機(jī)械自動(dòng)化產(chǎn)品，很快就可以在全球范圍內(nèi)得到推廣。

隨著網(wǎng)絡(luò)化的普及，在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的基礎(chǔ)上出現(xiàn)了各種遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)和控制技術(shù)。機(jī)械自動(dòng)化產(chǎn)品正是遠(yuǎn)程控制的終端設(shè)備。隨著局域網(wǎng)技術(shù)和現(xiàn)場(chǎng)總線的發(fā)展，家用電器網(wǎng)絡(luò)化的程度越來(lái)越高。網(wǎng)絡(luò)化正在成為機(jī)械自動(dòng)化產(chǎn)品一個(gè)重要的發(fā)展方向，在未來(lái)的家庭中，要利用家庭網(wǎng)絡(luò)連接各種家用電器，以計(jì)算機(jī)為中心，形成一個(gè)家用的集成家電系統(tǒng)，為人們提供更為便捷的生活環(huán)境。

2.5 微型化的發(fā)展方向

上世紀(jì)80年代以來(lái)，逐漸開始形成微型化的趨勢(shì)，微型化也逐漸成為了機(jī)械自動(dòng)化的一個(gè)重要發(fā)展方向。所謂的微型化又被稱為微機(jī)械自動(dòng)化系統(tǒng)和微電子機(jī)械系統(tǒng)，所有不超過(guò)一立方米的機(jī)械自動(dòng)化產(chǎn)品都可以叫做微機(jī)械自動(dòng)化系統(tǒng)，未來(lái)的微機(jī)械自動(dòng)化系統(tǒng)甚至要向納米和微米級(jí)發(fā)展[3]。

微機(jī)械自動(dòng)化產(chǎn)品的優(yōu)點(diǎn)是顯而易見(jiàn)的，其具有運(yùn)動(dòng)靈活、耗能少、產(chǎn)品體積小的特點(diǎn)，能夠被廣泛地應(yīng)用在信息、軍事和生物醫(yī)療等領(lǐng)域。然而，機(jī)械設(shè)計(jì)制造產(chǎn)品向微型化的發(fā)展仍然受到一定的阻礙，微機(jī)械技術(shù)成為了微機(jī)械自動(dòng)化發(fā)展的瓶頸。要使用機(jī)器加工技術(shù)來(lái)進(jìn)行微機(jī)械自動(dòng)化產(chǎn)品的加工，也被稱為超精密技術(shù)，包括蝕刻技術(shù)和光刻技術(shù)。

2.6 綠色化的發(fā)展方向

環(huán)境保護(hù)是社會(huì)發(fā)展中的一個(gè)重要主題，隨著工業(yè)的發(fā)展，人類的生存環(huán)境遭到了極大的破壞，資源逐漸減少，環(huán)保理念深入人心，機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化的另一個(gè)發(fā)展方向就是綠色化。綠色產(chǎn)品在其整個(gè)生命過(guò)程中都必須符合人類健康的要求環(huán)境保護(hù)的需要，不會(huì)產(chǎn)生環(huán)境污染，具有較高的資源利用率。在機(jī)械自動(dòng)化方面，要設(shè)計(jì)出使用過(guò)程中不會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染、報(bào)廢后能夠回收利用的機(jī)械自動(dòng)化產(chǎn)品，從而較少機(jī)械產(chǎn)品生命周期內(nèi)造成的環(huán)境污染。

2.7 人格化的發(fā)展方向

機(jī)械自動(dòng)化的人格化有兩方面的意思。首先，人是自動(dòng)化產(chǎn)品的最終使用對(duì)象，要使機(jī)械自動(dòng)化產(chǎn)品具有人性、情感和智能，發(fā)展家用機(jī)器人。其次，在機(jī)械自動(dòng)化產(chǎn)品的設(shè)計(jì)制造的過(guò)程中，要對(duì)生物機(jī)理進(jìn)行模仿。

3 結(jié)束語(yǔ)

機(jī)械自動(dòng)化是機(jī)械設(shè)計(jì)和制造的核心，即具有能耗低、可靠性高、質(zhì)量好、功能多的特點(diǎn)。文章對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化發(fā)展方向進(jìn)行簡(jiǎn)要的概述，在未來(lái)的機(jī)械設(shè)計(jì)制造中，將不斷強(qiáng)調(diào)人性化和智能化，不斷提高機(jī)械設(shè)備的可靠性和穩(wěn)定性。在這個(gè)過(guò)程中，我們要認(rèn)識(shí)到機(jī)械自動(dòng)化設(shè)計(jì)制造的重要意義，通過(guò)不斷的探索和創(chuàng)新，把握機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化的發(fā)展方向，推動(dòng)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化的穩(wěn)步發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]王艷，謝英放.基于AutoCAD動(dòng)態(tài)塊在機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用研究[J].武漢工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2011（4）.

[2]周峰，楊曉明，蔡娜.高壓容器設(shè)計(jì)及制造中幾個(gè)應(yīng)注意的問(wèn)題[J].石油和化工設(shè)備，2011（12）.

[3]吳淑芳，黃啟良，王宗彥，等.機(jī)械產(chǎn)品參數(shù)化優(yōu)化設(shè)計(jì)方法研究與應(yīng)用[J].煤礦機(jī)械，2012（2）.

作者簡(jiǎn)介：張浩然（1983-），男，湖北武漢人，湖北工業(yè)大學(xué)在職碩士研究生，研究方向：機(jī)械工程專業(yè)。