淺談自動化技術在機械設計中的應用

摘要：自動化技術在機械制造中的應用，實現(xiàn)了自動生產過程，提高了生產效率。機械設計是機械制造的重要環(huán)節(jié)，將自動化技術應用在機械設計中，能夠有效提高工作質量。文章分析了自動化技術在機械設計中應用的作用，闡述了我國自動化技術在機械設計中的應用現(xiàn)狀，并針對自動化技術在機械設計中的具體應用進行了研究。

關鍵詞：自動化技術；機械設計；應用價值；機械制造；計算機技術 文獻標識碼：A

中圖分類號：TP29 文章編號：1009-2374（2016）18-0042-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.18.022

隨著計算機技術的普及和運用，使機械制造逐漸實現(xiàn)自動化。近年來我國機械制造業(yè)加強了自動化技術的研究，致力于通過實現(xiàn)對加工對象進行連續(xù)性生產的目的，以完成有效的自動生產過程，起到提高生產質量和生產效率的作用，促進企業(yè)經濟效益的提升。機械設計屬于機械制造的第一步，將自動化技術應用在機械設計中，能夠有效提高機械制造水平，推動我國機械制造業(yè)的發(fā)展。本文主要針對自動化技術在機械設計中的具體應用及發(fā)展方向進行了分析。

1 我國機械自動化技術的應用現(xiàn)狀

如今世界各國逐漸實現(xiàn)自動化技術在機械工程中的應用，我國機械制造業(yè)發(fā)展相比發(fā)達國家起步較晚，因此目前我國自動化技術在機械制造業(yè)中的應用還不夠廣泛。我國的自動化技術依然處于操作的初級階段，工業(yè)機器人的應用還很有限。在自動化技術上，我國的自動化系統(tǒng)還處在單機自動化、剛性自動化的階段，主要是由于很多機械制造企業(yè)為了避免產生高額成本，不愿意加強對自動化技術的研究，導致我國機械制造行業(yè)還是以人力資源為主。目前已經有部分發(fā)達國家逐漸實現(xiàn)采用計算機集成制造系統(tǒng)的工廠自動化，并普及了機械制造自動化技術的柔性化、集成化和智能化。我國自動化技術在機械制造業(yè)中的應用于還無法比擬發(fā)達國家，表明我國機械制造業(yè)還有非常大的進步空間。另外，我國對機械制造技術人才的培養(yǎng)也不夠完善，幾乎沒有實踐性人才，制約了機械制造業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展。由于我國仍然無法自主生產精密器械，可以體現(xiàn)出我國相關技術仍然沒有取得進步，特別是近年來我國在機械設計方面沒有得到提升，致使我國機械水平落后于發(fā)達國家，因此機械生產企業(yè)需要加強對機械設計及其自動化的研究，推動我國機械制造業(yè)的發(fā)展。

2 機械設計及其自動化的概述

自動化技術在機械設計中的應用主要是為了實現(xiàn)機械設計工序與人力指導的結合的目標，繼而達到機械設計自動化的目的。機械設計是指根據(jù)相關要求，了解機械加工設備的工作原理、組成材料、形狀尺寸等信息，并對該信息進行構思、分析和計算，將最終的結果作為機械制造依據(jù)的過程。機械設計在機械制造中占據(jù)非常重要的地位，其能夠體現(xiàn)出生產企業(yè)的機械制造水平和工藝、自動化技術應用在機械設計和制造中，主要是為了實現(xiàn)機械設計和制造的自動化運行和調控。

將自動化自動應用在機械設計中，要注重創(chuàng)新原則。我國機械設計技術相對于發(fā)達國家還處在比較落后的階段，存在智能性低、調控性差等問題，因此只有通過機械設計創(chuàng)新，才能夠促進機械設計水平的提升。我國自動化技術及機械制造業(yè)起步較晚，對其他專業(yè)知識的融合還比較少，為了促進我國自動化技術的發(fā)展，需要融合更多專業(yè)的有效知識，實現(xiàn)自動化技術在機械設計中發(fā)揮更大的作用。自動化技術在機械設計中應用勢必顛覆傳統(tǒng)機械設計，在此過程中需要加強對機械設計的管理，確保自動化技術能夠在機械設計中得到良好的應用。

3 自動化技術在機械設計中應用的作用

隨著我國經濟的增長，如今市場競爭壓力越來越大，機械制造企業(yè)想要在市場競爭中生存，并取得良好的成績，必須要注重對自動化技術的應用。如今各個機械制造企業(yè)都非常關注自動化設計的提升，以期有效幫助企業(yè)提高經濟效益，提升市場競爭力。

3.1 提高工作質量和生產可靠性

自動化技術在機械設計中應用，能夠以其精準性和高效性實現(xiàn)機械生產工作質量提高的目的。對于傳統(tǒng)機械設計中的測量和評價等指標，自動化技術可以將其轉變?yōu)閿?shù)字指標，不僅能夠降低誤差性，還能夠避免造成不必要的資源浪費。自動化技術還能夠使生產環(huán)節(jié)更加明確，有效提高工作效率，促進企業(yè)提高經濟效益。

在機械設計和制造中，由于人為操作不當而出現(xiàn)安全事故的幾率較高，而自動化技術的應用能夠通過對安全數(shù)據(jù)的檢測和錯誤數(shù)據(jù)的警示，提高生產安全性，且自動化技術可以有效簡化人工操作步驟，降低人工失誤率。自動化技術可以針對生產設備的各個參數(shù)進行監(jiān)測，起到故障預測和警示的作用，避免故障造成更大的危害。

3.2 節(jié)約資源成本

傳統(tǒng)機械設計和制造比較粗放，對資源的浪費比較嚴重，而應用自動化技術可以有效使機械設計和制造更加精細化，還可以提高殘料的使用率，從而達到節(jié)約資源成本的目的。自動化技術能夠改善對原材料各方面的適應性，達到降低損耗的目的。通過節(jié)約資源成本和降低損耗，可以有效提高企業(yè)經濟效益，促進企業(yè)提升市場競爭力。

3.3 機械使用情況的監(jiān)控和改善

自動化技術能夠在機械使用過程中針對機械運行狀態(tài)期間的數(shù)據(jù)進行實時監(jiān)控，并結合監(jiān)控數(shù)據(jù)進行分析和整合，從而實現(xiàn)對機械運行進行維護的目的。另外分析監(jiān)控數(shù)據(jù)還能夠清楚了解到生產中可能存在的問題，可以起到預防作用，保證正常生產。自動化技術能夠實現(xiàn)數(shù)字化比對，使工作人員對問題的判斷更加具有明確性，從而起到輔助維護的作用。

4 自動化技術在機械設計中的具體應用

4.1 信息自動化

計算機技術的發(fā)展非常迅速，如今已經能夠實現(xiàn)對機械設備的遠程控制，并可以監(jiān)控機械設備在運行過程中所產生的相關數(shù)據(jù)，從而對機械設備及其運行情況做出適當?shù)恼{整。信息自動化主要是利用監(jiān)控所得的相關數(shù)據(jù)進行機械設計的改造，從而提高機械設計水平。

4.2 生產資料的自動供應

在機械設計和制造中會涉及到材料的運輸，如果單純依靠人力進行材料的運輸，會嚴重影響生產效率。自動化技術在機械設計中的應用能夠有效起到生產資料自動供應的作用，即可以使生產原材料的運輸自動化，從而確保生產效率的提高。

4.3 生產自動化和裝備自動化

自動化技術在機械設計和制造中的應用，能夠有效對機械生產過程進行整合，減少機械生產工作的重復性，提高工作效率。同時自動化技術還可以實現(xiàn)生產流程的標準化，有效提高產品質量。自動化機械設計可以使機械設備的零配件的規(guī)格和形狀具有統(tǒng)一性，使生產效率和生產資料得到提升，實現(xiàn)裝備自動化。

4.4 虛擬化應用

虛擬化技術主要是利用計算機及其他先進技術，模擬機械設計過程和產生。通過對產品的模擬可以有效提高審查效率和質量。在機械設計和生產中通過可能會出現(xiàn)的故障進行模擬，可以起到預防和避免故障發(fā)生的作用，從而節(jié)省維修成本，提高生產效率，并保證機械的質量。

4.5 創(chuàng)新設計方法

機械設計創(chuàng)新方法主要是實現(xiàn)機械系統(tǒng)廣義傳動機構的創(chuàng)新。自動化技術在機械設計中應用可以通過創(chuàng)新性設計方案進行產品設計，即能夠自動化針對復雜機械系統(tǒng)符號方案進行建模、裝配和仿真。本文主要對基于三維平臺的復雜機械系統(tǒng)創(chuàng)新設計及其自動化系統(tǒng)進行了分析，其可以通過基本機構占據(jù)空間和連接關系，通過對系統(tǒng)的優(yōu)化算法，起到機械系統(tǒng)空間占地面積小、提高產品運動剛度和美學設計的作用。另外，該系統(tǒng)可以通過設計價值評價，快速選擇出具有創(chuàng)新價值和實踐性能優(yōu)良價值的設計方案，從而提高產品開發(fā)速度，并保證設計的創(chuàng)新性，有效使生產企業(yè)提高市場競爭力。

5 自動化技術在機械設計中的發(fā)展方向

自動化技術在機械設計中的研究已經得到了各個國家的廣泛重視，目前我國對該技術的研究還比較落后，無法與世界發(fā)達國家相比較。因此我國想要快速提高自動化技術在機械設計中的應用，必須要明確該技術的發(fā)展方向，從而實現(xiàn)我國機械設計水平和制造水平的進步。機械生產企業(yè)要注重機電一體化，即機械設計朝機電一體化方向發(fā)展，能夠有效減少自動化技術在機械設計中遇到的瓶頸。隨著計算機技術的進步，可以實現(xiàn)自動化技術向智能化方向發(fā)展，即利用計算機及其他先進技術，通過模擬人類思維模式，讓機械設計自動化能夠符合人類的推力和決策。我國機械設計中自動化技術還存在產品接口不匹配的問題，這主要是由于我國沒有針對不同的產品進行統(tǒng)一標準的制定，從而使機械設計自動化出現(xiàn)一定的資源浪費情況，因此我國需要針對自動化技術實現(xiàn)模塊化，確保產品接口及其他因素的統(tǒng)一，從而避免浪費。微型化自動控制技術能夠實現(xiàn)能耗小、占地面積小等優(yōu)勢，因此機械設計自動化需要向該方向發(fā)展，從而實現(xiàn)自動化技術向更加廣泛的領域擴充。自動化技術還需要注重對網絡技術應用，以提高自控能力和檢測能力。

6 結語

目前我國自動化技術在機械設計中的應用還處在比較落后的階段，因此我國機械生產企業(yè)需要加強自動化技術的研究和應用，達到推動我國機械制造水平提升的目的。通過上述分析可知，在機械設計中應用自動化技術主要是為了提高機械設計和生產效率、提高生產質量、降低生產成本等，從而有助于企業(yè)提升市場競爭力，并促進我國機械自動化技術的健康發(fā)展。

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作者簡介：劉榮光（1964-），男，廣西陸川人，供職于廣西壯族自治區(qū)計量檢測研究院，研究方向：對海導航工程。

（責任編輯：蔣建華）