淺談機械設(shè)計中的自動化技術(shù)

易義軍（湖南省工業(yè)設(shè)備安裝有限公司，湖南 長沙410007）

淺談機械設(shè)計中的自動化技術(shù)

易義軍（湖南省工業(yè)設(shè)備安裝有限公司，湖南 長沙410007）

將自動化技術(shù)應(yīng)用于機械制造中，能夠?qū)崿F(xiàn)自動生產(chǎn)過程，提高生產(chǎn)效率。對此，本文首先對自動化技術(shù)與機械自動化技術(shù)進(jìn)行了介紹，然后對機械設(shè)計中自動化技術(shù)的重要作用進(jìn)行了分析，并且對機械設(shè)計中自動化技術(shù)的應(yīng)用以及自動化技術(shù)在機械設(shè)計中的發(fā)展方向進(jìn)行了詳細(xì)探究。

機械；設(shè)計；自動化

1 引言

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展和進(jìn)步，機械制造業(yè)也在迅猛發(fā)展。自動化技術(shù)在機械設(shè)計制造中的應(yīng)用是機械制造業(yè)進(jìn)行技術(shù)改造、技術(shù)發(fā)展的主要手段和主要的方向。因此，對機械設(shè)計中的自動化技術(shù)進(jìn)行詳細(xì)探究具有十分重要的現(xiàn)實意義。

2 自動化技術(shù)與機械自動化技術(shù)

自動化技術(shù)是一種動態(tài)發(fā)展的理念，以往的自動化技術(shù)多指的是用機械技術(shù)代替人工來進(jìn)行一些操作，能夠按照預(yù)定的指令完成所需要處理的事項?，F(xiàn)如今，科學(xué)技術(shù)發(fā)展迅速，電子技術(shù)也層出不窮，隨著計算機技術(shù)的迅猛發(fā)展，人們對于自動化技術(shù)的認(rèn)識也在逐漸發(fā)生改變，現(xiàn)階段自動化的定義如下：①取代人工的勞力運動或者取代人腦活動，將機械制造過程中的人工操作與機械的運作相統(tǒng)一，使機械系統(tǒng)在制造運作的過程中更加便捷，流暢，管理更加的方便。②體現(xiàn)在機械設(shè)備的功能上，某些自動化設(shè)備在部分的環(huán)節(jié)上能夠完全取代人力勞動和腦力勞動，最大程度的實現(xiàn)機械設(shè)備的自動化，使得機械制造的環(huán)節(jié)更加的流暢。③指在自動化的運行上，在需要機械自動化的地方實現(xiàn)生產(chǎn)過程的具體化，縮短產(chǎn)品在整個過程中的生命周期，使整個過程的制造能夠連續(xù)化的生產(chǎn)。

機械自動化的早期主要是用機械和電氣部件來實現(xiàn)機械制造的自動化，隨著計算機技術(shù)不斷的發(fā)展和應(yīng)用，使得機械制造行業(yè)在機械設(shè)計、生產(chǎn)中都應(yīng)用了計算機等輔助技術(shù)，信息化管理也被逐漸應(yīng)用于機械制造中。自動機械的結(jié)構(gòu)組成如圖1所示。

圖1 自動機械組成部分及機構(gòu)

3 機械設(shè)計中自動化技術(shù)的重要作用

3.1 提高機械設(shè)計制造業(yè)生產(chǎn)效率

國家經(jīng)濟的快速發(fā)展，使得機械設(shè)計制造業(yè)飛速發(fā)展，人們也更加強調(diào)其產(chǎn)品生產(chǎn)效率及其質(zhì)量。自動化技術(shù)的應(yīng)用促使我國工業(yè)化進(jìn)一步發(fā)展，自動化技術(shù)可與機械設(shè)計制造的結(jié)合能夠提供機械設(shè)備生產(chǎn)效率，保證機械設(shè)計制造過程中的各個環(huán)節(jié)的安全性。

3.2 提高資源配置優(yōu)化度

將自動化技術(shù)應(yīng)用于機械設(shè)計制造業(yè)中，能夠?qū)Ω黜椯Y源進(jìn)行科學(xué)合理的配置，進(jìn)而提高其勞動生產(chǎn)率，為機械制造業(yè)創(chuàng)造更多的經(jīng)濟效益及社會效益，同時還能夠有效提升機械設(shè)計制造企業(yè)市場競爭力。在機械制造業(yè)發(fā)展中，最為關(guān)鍵的就是機械設(shè)計，在機械設(shè)計環(huán)節(jié)，應(yīng)該將自動化技術(shù)和機械設(shè)計進(jìn)行有效結(jié)合，這樣才能夠不斷提升機械設(shè)計創(chuàng)新能力，從而推動機械設(shè)計制造業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。

4 機械設(shè)計中自動化技術(shù)的應(yīng)用

4.1 集成系統(tǒng)在機械設(shè)計中的運用

集成系統(tǒng)又被稱之為計算機綜合設(shè)計制造系統(tǒng)，將其應(yīng)用于機械設(shè)計中，能夠使產(chǎn)品的研發(fā)周期大幅度縮短，還能有效減少重復(fù)設(shè)計造成的資源浪費。在該系統(tǒng)出現(xiàn)之前，機械設(shè)計過程中也應(yīng)用了多項計算機輔助技術(shù)，其中較具代表性的有工藝規(guī)劃技術(shù)、測試技術(shù)、輔助設(shè)計工具、質(zhì)控軟件等等。雖然這些計算機輔助技術(shù)都能使機械設(shè)計的成本有所降低，但由于它們彼此之間相互獨立，沒有形成統(tǒng)一，因此在縮短設(shè)計周期、降低人工成本、提高工作效率和機械使用性能等方面的效應(yīng)并不突出。集成系統(tǒng)的出現(xiàn)將這些獨立的輔助技術(shù)結(jié)合到一起，構(gòu)建起了一個完整、統(tǒng)一的數(shù)據(jù)模型和信息共享平臺，有利于保證單個技術(shù)之間的協(xié)調(diào)性，全面提升機械設(shè)計效率。該系統(tǒng)以電子信息和先進(jìn)的管理理論為基礎(chǔ)，通過計算機、傳感器、自動化等技術(shù)對機械設(shè)計過程中的物質(zhì)、信息、參量等進(jìn)行集成和協(xié)調(diào)，大幅度提升了工作效率。集成系統(tǒng)歸屬于并行工程的范疇，它是機械產(chǎn)品設(shè)計流程系統(tǒng)集成化的體現(xiàn)，其要求產(chǎn)品的研發(fā)人員從生產(chǎn)需求的角度出發(fā)，并在設(shè)計時考慮產(chǎn)品的全壽命周期，從而最大限度地縮短設(shè)計時間，減少資源浪費。

4.2 計算機綜合機械制造技術(shù)系統(tǒng)的應(yīng)用

計算機綜合機械制造技術(shù)系統(tǒng)，也就是通常所說的集成性機械制造技術(shù)系統(tǒng)，在這一技術(shù)系統(tǒng)形成之前，我國機械設(shè)計制造領(lǐng)域的生產(chǎn)實踐領(lǐng)域內(nèi)已經(jīng)出現(xiàn)了多種計算機輔助技術(shù)，具體涉及機械制造產(chǎn)品設(shè)計、工藝實踐流程規(guī)劃、生產(chǎn)技術(shù)參數(shù)測試、產(chǎn)品質(zhì)量控制等多個具體環(huán)節(jié)。而這些單獨存在的計算機輔助技術(shù)盡管對獨立生產(chǎn)環(huán)節(jié)發(fā)揮著十分重要的促進(jìn)作用，但是由于彼此之間尚未形成穩(wěn)定有效的相互聯(lián)系和相互配合關(guān)系，無法保證我國機械設(shè)計制造企業(yè)整體生產(chǎn)規(guī)模的有效縮減，給我國機械設(shè)計制造企業(yè)綜合陛市場競爭力水平的實際提升造成了明顯的阻礙。計算機綜合機械制造技術(shù)系統(tǒng)的建設(shè)形成，實現(xiàn)了對原有的單獨存在的機械設(shè)計制造技術(shù)形態(tài)的有機整合，通過對相關(guān)計算機輔助技術(shù)形態(tài)應(yīng)用功能的集中整合，以及在實際應(yīng)用層面的相互配合，促進(jìn)了我國現(xiàn)代機械設(shè)計制造企業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)效率以及質(zhì)量水平的有效提升。

我國某機械設(shè)計制造企業(yè)在實際建設(shè)計算機綜合機械制造技術(shù)系統(tǒng)的過程中，出于系統(tǒng)技術(shù)指導(dǎo)理念與設(shè)備構(gòu)成的考量角度，使得實際建設(shè)引進(jìn)的機械產(chǎn)品設(shè)計制造應(yīng)用技術(shù)形態(tài)，以現(xiàn)代化電子信息技術(shù)、先進(jìn)生產(chǎn)制造原材料、和現(xiàn)代化科學(xué)化管理理論作為其基礎(chǔ)，實現(xiàn)了對計算機科學(xué)技術(shù)，傳感器技術(shù)、新一代自動化技術(shù)以及現(xiàn)代企業(yè)管理理論的綜合運用，實現(xiàn)了對生產(chǎn)過程中物料、信息以及人工作業(yè)要素等對象的有效控制，為企業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)質(zhì)量效率水平的提升，生產(chǎn)經(jīng)營效益的改善發(fā)揮了重要的助力作用。

4.3 自動化檢測技術(shù)在機械設(shè)計中的運用

自動化技術(shù)是一門綜合性技術(shù)，其中涵蓋的內(nèi)容既多且廣，自動化檢測技術(shù)是其中較具代表性的一類，也是自動化技術(shù)十分重要的組成部分。該技術(shù)的基礎(chǔ)是傳統(tǒng)儀器設(shè)備和傳感器。在機械設(shè)計制造中，確保產(chǎn)品的合格率以及提高產(chǎn)品質(zhì)量是關(guān)鍵環(huán)節(jié)，通過應(yīng)用自動化檢測技術(shù)，可以使上述環(huán)節(jié)在少人干預(yù)的條件下進(jìn)行。以自動化檢測技術(shù)為核心開發(fā)出來的自動檢測系統(tǒng)，主要是由以下幾個部分所組成的：傳感器、信號調(diào)節(jié)模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、結(jié)果輸出模塊，同時，系統(tǒng)中還含有智能芯片，有利于提升信息的處理效率，增強檢測的可靠性。

4.4 柔性自動化技術(shù)在機械設(shè)計中的運用

柔性自動化生產(chǎn)技術(shù)是以產(chǎn)品生產(chǎn)信息為基礎(chǔ)，對物料儲運系統(tǒng)、數(shù)字加工技術(shù)設(shè)備進(jìn)行綜合協(xié)調(diào)，以達(dá)到控制生產(chǎn)對象的目的。該自動化技術(shù)采用由分到總的金字塔控制模型，將計算機作為信息控制中心，及時獲取生產(chǎn)數(shù)據(jù)，對生產(chǎn)計劃作出動態(tài)調(diào)整。計算機控制中心還要負(fù)責(zé)將最底層的生產(chǎn)狀況傳遞到上一層信息中心，由上一層信息中心下達(dá)指令，調(diào)整生產(chǎn)行為。另外，柔性自動化儲運系統(tǒng)是自動化生產(chǎn)技術(shù)的重要組成部分，能夠做到對毛坯工件、加工工具以及廢料的智能化儲運，由前端工業(yè)機器人完成各項操作，提高生產(chǎn)效率。

5 自動化技術(shù)在機械設(shè)計中的發(fā)展方向

自動化技術(shù)在機械設(shè)計中的研究已經(jīng)得到了各個國家的廣泛重視，目前我國對該技術(shù)的研究還比較落后，無法與世界發(fā)達(dá)國家相比較。因此，為了促進(jìn)自動化技術(shù)在機械設(shè)計中的應(yīng)用，必須要明確該技術(shù)的發(fā)展方向，從而實現(xiàn)我國機械設(shè)計水平和制造水平的進(jìn)步。機械生產(chǎn)企業(yè)要注重機電一體化，即機械設(shè)計朝機電一體化方向發(fā)展，能夠有效減少自動化技術(shù)在機械設(shè)計中遇到的瓶頸。隨著計算機技術(shù)的進(jìn)步，可以實現(xiàn)自動化技術(shù)向智能化方向發(fā)展，即利用計算機及其他先進(jìn)技術(shù)，通過模擬人類思維模式，使得機械設(shè)計自動化能夠符合人類的推力和決策。我國機械設(shè)計中自動化技術(shù)依然具有產(chǎn)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(chǎn)品進(jìn)行統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的制定，從而使機械設(shè)計自動化出現(xiàn)一定的資源浪費情況。因此，還需要針對自動化技術(shù)實現(xiàn)模塊化，確保產(chǎn)品接口及其他因素的統(tǒng)一，避免浪費。微型化自動控制技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)能耗小、占地面積小等優(yōu)勢，因此機械設(shè)計自動化需要向該方向發(fā)展，從而實現(xiàn)自動化技術(shù)向更加廣泛的領(lǐng)域擴充。自動化技術(shù)還需要注重對網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用，以提高自控能力和檢測能力。

6 結(jié)語

綜上所述，國家經(jīng)濟總體發(fā)展與大型工業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有很大關(guān)聯(lián)，機械設(shè)計制造業(yè)與各種自動化技術(shù)的發(fā)展與企業(yè)生產(chǎn)目標(biāo)的實現(xiàn)密切相關(guān)。自動化技術(shù)水平的快速提升，能夠為各大行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展創(chuàng)造良好條件，因此，在機械設(shè)備生產(chǎn)中，應(yīng)該大力推行應(yīng)用自動化技術(shù)，促進(jìn)機械設(shè)計制造業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

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TH122

A

2095-2066（2016）22-0265-02

2016-7-2

易義軍（1979-），男，工程師，大專，主要從事機電安裝工程施工及建筑工程施工工作。