機械設計制造及其自動化的設計原則及發(fā)展趨勢

摘要：機械制造自動化不但包含了機械制造技術(shù)以及電子計算機技術(shù)，還包含了很多種科學門類的相互協(xié)調(diào)操作，是對傳統(tǒng)機械制造設計技術(shù)的顛覆性變革，是工業(yè)轉(zhuǎn)變?yōu)橹悄茏詣踊闹饕獦酥?。本文對機械自動化的設計原則以及發(fā)展趨勢進行了分析探討。

關(guān)鍵詞：機械設計制造；自動化技術(shù)；發(fā)展趨勢

分類號：TH122

0 引言

機械設計制造以及其自動化被我國引進于20世紀80年代，通過幾十年來不斷地在實踐中研究、完善、總結(jié)，使我國對其理論以及實踐等方面均有了較大程度地發(fā)展，發(fā)展前景較為樂觀，總而言之，機械制造自動化技術(shù)在我國有著很大的發(fā)展前景。

1 機械自動化的發(fā)展現(xiàn)狀

1.1 機械設計方法

發(fā)達國家特別重視機械設計方面的設計準則，不斷更新行業(yè)相關(guān)領(lǐng)域的數(shù)據(jù)，尤其是新型設計方法的采用。CAD（計算機輔助設計）作為圖形設計和圖形編輯應用最廣的技術(shù)，在機械設計領(lǐng)域應用十分普遍，一些發(fā)達國家推進無紙化設計工作，很多大中型工業(yè)企業(yè)基本實現(xiàn)了無紙化設計生產(chǎn)。而國內(nèi)CAD技術(shù)的應用還處于起步階段，很多企業(yè)仍堅信人力生產(chǎn)才是機械設計的主要手段，這與發(fā)達國家存在較大的應用差距。

1.2 機械制造工藝

機械設備制造工藝一定程度決定了產(chǎn)品的質(zhì)量，不斷改善原有機械制造工藝、推進新型加工方法的應用是提升機械自動化水平的重要途徑。發(fā)達國家投入大量科研人員和資金用于新型加工方法的研發(fā)和應用推廣，開創(chuàng)了復合加工技術(shù)、激光加工技術(shù)和電磁加工技術(shù)等高科技水平含量的生產(chǎn)技術(shù)。然而，我國對于新型制造工藝與技術(shù)的關(guān)注度不夠，高科技制造工藝的普及覆蓋率極低，嚴重制約了我國機械制造業(yè)的發(fā)展，不利于提升機械自動化水平。

1.3 機械自動化技術(shù)

發(fā)達國家的工業(yè)機械經(jīng)過多年的積累，機械設備設計制造集成化水平和智能化水平已經(jīng)很高，很多工業(yè)企業(yè)利用數(shù)控機床技術(shù)和FMS（柔性制造系統(tǒng)）技術(shù)，實現(xiàn)機械制造自動化的柔性技術(shù)。而我國的機械自動化水平還處于單機自動化和剛性自動化的發(fā)展階段，少數(shù)大型企業(yè)逐漸引進柔性制造系統(tǒng)和制造單元，大力推進機械自動化的柔性技術(shù)應用，但同發(fā)達國家的差距也不容忽視。

2 關(guān)于機械自動化的設計原則

2.1 要滿足設備需求

任何機械設備的設計初衷都是為了滿足人們的需求，不同產(chǎn)品會因不同需求而有其核心性能，如吊車的中心性能就是起重和緊急救援。人們在機械制造業(yè)應用自動化技術(shù)時，一定充分考慮用戶的核心需求，將產(chǎn)品信息和功能體現(xiàn)出來，以滿足人們的不同需求。

2.2 要操作方便

傳統(tǒng)機械設備往往存在可操作性不強的缺陷，缺乏人性化設計的考慮，如設備體型龐大、操作步驟復雜等。自動化技術(shù)不僅僅是將各項功能整合在同一設備，還要將其有機融合起來，成為一個功能完整、操作簡單的機械設備。

2.3 提升產(chǎn)品品質(zhì)

人工操作往往存在精度不高、品質(zhì)難以控制的缺點，這于生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量是很不利的。機械自動化必須提高設備的精準度，能夠穩(wěn)定、連續(xù)的運行，可將操作工人從繁雜的流水線工作中解放出來，大大節(jié)省人力和物力。同時，系統(tǒng)自動化實現(xiàn)對生產(chǎn)全流程的控制，提高了產(chǎn)品的生產(chǎn)精度和生產(chǎn)效率，整體提升產(chǎn)品品質(zhì)。

2.4 利用先進技術(shù)

充分利用優(yōu)異措施可大大提高機械生產(chǎn)和自動化的水平，提高產(chǎn)品及系統(tǒng)的性能，充分體現(xiàn)現(xiàn)代設備的智能化和人性化。（1）各式生產(chǎn)設施。利用機床和各式生產(chǎn)設施，改革機器之前的形狀和結(jié)構(gòu)，以增加輸出物質(zhì)和提升商品的性能。（2）信息處置機器。利用常見的資料處置機器如電腦和傳真設備等辦公設備，將輸入的各種資料進行匯總處置得到想要的資料。這些信息設備具有強大的信息處置功能，能夠?qū)D片、文字等較直觀的資料呈現(xiàn)給人們。（3）能量交換機器。能量交換是動力設備運行的基礎，如內(nèi)燃設備、水輪設備和電動設備等。

3 機械自動化的發(fā)展趨勢

3.1 向微型化發(fā)展

機械制造微型化是未來發(fā)展的主流方向之一，通過微米技術(shù)和納米技術(shù)縮減產(chǎn)品體積，將物料成本和生產(chǎn)成本降低，提高設備的裝配、使用靈活度。將納米技術(shù)這一先進手段應用于產(chǎn)品制造過程，能夠顯著提高產(chǎn)品的精度和性能。此外，模塊化也是機械自動化的一大發(fā)展趨勢，主要用于結(jié)構(gòu)復雜、安裝難度高的生產(chǎn)工程中。各生產(chǎn)廠家所出廠的產(chǎn)品種類繁多，機械設備標準難以統(tǒng)一，進行接口單元設計就顯得十分重要。模塊化發(fā)展能為機械設計制造提供便利，促進整個行業(yè)的發(fā)展，同時也提升了自己的市場競爭力。

3.2 向網(wǎng)絡化發(fā)展

計算機技術(shù)發(fā)展至今，網(wǎng)絡技術(shù)在各行各業(yè)都廣泛應用，加強互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應用，促進機械制造自動化技術(shù)與網(wǎng)絡技術(shù)的融合，是未來機電設備一體化發(fā)展的必然要求。在網(wǎng)絡技術(shù)條件的支持下，利用遠程控制技術(shù)和監(jiān)視技術(shù)對機械制造業(yè)進行全過程的控制和管理。遠程控制技術(shù)可以控制機械產(chǎn)品的生產(chǎn)過程，同時利用監(jiān)視技術(shù)管理生產(chǎn)過程，從而實現(xiàn)對機械生產(chǎn)制造全過程的監(jiān)管與控制。可見，機械制造自動化技術(shù)與網(wǎng)絡技術(shù)的結(jié)合，能從根本上改變?nèi)藗兊纳a(chǎn)方式，將工人從生產(chǎn)線上解放出來，通過網(wǎng)絡信息系統(tǒng)和監(jiān)控系統(tǒng)來全過程監(jiān)管生產(chǎn)線的生產(chǎn)情況，大大降低了人力、物力的投入。

3.3 向智能化發(fā)展

機械自動化技術(shù)的核心是實際應用性，自動化技術(shù)發(fā)展要從企業(yè)的實際需求和客觀條件出發(fā)，最終目的是利用自動化技術(shù)實現(xiàn)經(jīng)濟效益最大化。因此，基于網(wǎng)絡技術(shù)的發(fā)展，機械自動化技術(shù)要大力發(fā)展設備智能化，對傳統(tǒng)機械制造技術(shù)進行改革創(chuàng)新與發(fā)展。現(xiàn)代技術(shù)發(fā)展具體體現(xiàn)在機械制造控制系統(tǒng)與控制中心，運用生理學、心理學和運籌學進行人工智能模擬，使系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)自動編程和人機對話功能，用智能技術(shù)取代人腦判斷，以提高決策的速度和精準性。

4 結(jié)束語

我國機械自動化的發(fā)展現(xiàn)狀不容樂觀，機械設計方法還處于人力生產(chǎn)階段，CAD技術(shù)等無紙化設計工作應用面很窄，新型機械制造工藝和新型加工方法方面的投入遠遠不夠，機械自動化水平還處于單機自動化和剛性自動化的發(fā)展階段。而機械自動化的主要發(fā)展方向是微型化、網(wǎng)絡化、智能化、綠色化和光機電一體化，在原有機械自動化的基礎上進行改革和發(fā)展，為提升我國機械制造水平做貢獻。

參考文獻：

[1]白雪峰.機械設計制造及其自動化的設計原則及發(fā)展趨勢[J].中國機械，2014（16）

[2]劉良波.機械設計制造及其自動化的設計原則及發(fā)展趨勢分析[J].中國機械，2014（22）

作者簡介：

曹英龍（1996-），遼東學院機械電子工程學院機械設計制造及其自動化B1303班學生.