機械工程應用中的自動化設計

曲功鐸

摘 要：在機械工程中應用自動化技術，是機械制造業(yè)不斷發(fā)展，提高生產(chǎn)效率的必然要求。但縱觀當前我國機械制造工程自動化，仍處于初級階段，與國外工業(yè)發(fā)達國家相比仍有很大一段距離。為此，為了能擴大自動化技術在機械工程的應用范圍，本文就其在機械工程的應用進行闡述，并簡要提出了自動化技術在應用過程中應注意的問題，以供參考。

關鍵詞：自動化技術 機械工程 應用

1.前言

自動化技術是以微電子技術、工程軟件、計算機信息等為基礎發(fā)展起來的信息技術，將其應用于機械工程，可很好地改善機械工程傳統(tǒng)的生產(chǎn)模式，提高原材料的流動速度，優(yōu)化機械工程整個生產(chǎn)信息系統(tǒng)、物流系統(tǒng)、加工裝備系統(tǒng)、檢測優(yōu)化系統(tǒng)等，并能夠促進整個機械制造的連續(xù)性。但縱觀當前我國機械工程自動化的現(xiàn)狀，其與國外一些工業(yè)發(fā)達國家相比，仍存在很大的差距。如，在自動化管理方面仍采用傳統(tǒng)的管理模式；在設計上仍是生搬硬套國外的技術，沒有結合我國機械工程的生產(chǎn)實際，使得所引進的設計技術不能實現(xiàn)有效地轉(zhuǎn)換；在工藝方面，如數(shù)控加工技術仍停留在精細加工等初級階段，尚未掌握較為高端的復合加工手段；在人才方面，我國缺乏大量具有機械自動化實踐經(jīng)驗技術的高端復合型人才，在技術的應用上只停留在淺層次。這些存在的問題，使得我國機械工程應用自動化技術仍處于初級階段，不能充分發(fā)揮自動化技術在機械工程中的功能和作用。為此，加強對機械工程自動化技術應用的研究，以提高機械工程的生產(chǎn)效率等，顯得尤為重要。

2. 機械工程中自動化技術的應用分析

2.1集成自動化技術的應用

在機械制造工程中，集成自動化技術主要是將制造生產(chǎn)過程中的相關技術和生產(chǎn)信息進行高效的集成，以實現(xiàn)對機械制造全過程的有效控制與優(yōu)化，最終實現(xiàn)集成能力的不斷增強。目前，集成自動化技術已廣泛應用于機械制造工程的設計、評估、生產(chǎn)和銷售信息等環(huán)節(jié)，對各類技術、原材料及物流等信息實施集成。在機械制造業(yè)中，計算機集成制造系統(tǒng)（CIMS）應用最為廣泛，得到了機械制造業(yè)的普遍認可。它集成了產(chǎn)品生產(chǎn)過程中多種技術與相關生產(chǎn)信息，以系統(tǒng)工程理論為基礎，結合計算機網(wǎng)絡與數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，精簡了產(chǎn)品生產(chǎn)流水線，建立了標準流程，擴大了機械生產(chǎn)，降低了資源浪費，是目前相對成熟的集成制造系統(tǒng)。而在未來的發(fā)展中，隨著制造業(yè)的數(shù)字化、網(wǎng)絡化和智能化，為計算機集成系統(tǒng)營造了一個良好的應用環(huán)境，也必將促使其不斷發(fā)展，最終形成一套集質(zhì)量工程、數(shù)據(jù)庫信息、產(chǎn)品設計制造、管理決策等整個生產(chǎn)信息的復雜集成制造系統(tǒng)。

2.2智能自動化技術的應用

智能自動化技術在機械工程中的應用，是指把人工智能技術和產(chǎn)品生產(chǎn)制造控制流程融于一體，用人工智能系統(tǒng)來取代人類專家在制造過程中的控制操作，解決生產(chǎn)過程中復雜的決策問題，并實時動態(tài)監(jiān)督整個制造生產(chǎn)過程，及時發(fā)現(xiàn)存在的問題并予以實時解決，從而提高自動化機械制造系統(tǒng)水平和實用性。目前，智能制造系統(tǒng)結構的主要類型有：以提高制造系統(tǒng)智能為目標，智能機器人、智能體等為手段的智能制造系統(tǒng)；通過互聯(lián)網(wǎng)把企業(yè)的建模、加工、測量、機器人的操作一體化的智能制造系統(tǒng)。

2.3柔性自動化技術的應用

柔性自動化技術主要是指在對市場需求仔細調(diào)研分析的基礎上，根據(jù)市場及客戶反饋信息，對產(chǎn)品結構或類型做出調(diào)整優(yōu)化， 細分產(chǎn)品市場，滿足不同階梯市場的需求。當前，由于機械制造技術及市場需求千變?nèi)f化，這就要求機械制造企業(yè)能根據(jù)市場需求的變化，及時作出相應的決策，根據(jù)市場需求調(diào)整制造產(chǎn)品，從而最大限度滿足客戶需求。但由于傳統(tǒng)的機械制造業(yè)自身調(diào)節(jié)能力較弱，而將柔性自動化技術應用于機械制造業(yè)，就很好地解決了這一問題，其可大大提高制造企業(yè)對市場的適應能力，加速產(chǎn)品更新，保證制造產(chǎn)品的市場占有率、覆蓋率。同時，應用柔性自動化技術，還能提高產(chǎn)品的質(zhì)量，縮短制造周期和交貨期，大幅度降低企業(yè)生產(chǎn)成本。因而，柔性自動化技術也成為了各國機械制造業(yè)發(fā)展的重要趨勢。

2.4虛擬制造技術的應用

虛擬制造技術是指利用信息技術、仿真技術、計算機技術等對現(xiàn)實制造過程中人、物、信息及產(chǎn)品設計、工藝規(guī)劃、加工制造等生產(chǎn)過程進行全面的仿真，以發(fā)現(xiàn)制造中可能出現(xiàn)的故障與問題，預測、檢測、評價產(chǎn)品性能和產(chǎn)品的可制造性等，達到機械產(chǎn)品制造成功的目的，最終實現(xiàn)降低成本、縮短產(chǎn)品開發(fā)周期的目的。

3、機械設計制造及其自動化的設計原則

3.1、滿足對于機器的功能性要求

為了滿足人們的某種需要人們開始開發(fā)一種具有某種功能的產(chǎn)品，因為需求的不同而具有不同的主要功能，機械自動化具有物質(zhì)、能量、信息（即工業(yè)三大要素）處理的功能，機械自動化綜合了機電一體化技術和一體化產(chǎn)品兩方面的內(nèi)容，又滿足了功能性在設計、制造等方面的特定功能。機械自動化系統(tǒng)的核心功能是將信息和能量進行轉(zhuǎn)化后提供人們需要的信息和能量。

3.2、利用先進科學技術不斷進行創(chuàng)新

機械設計制造及其自動化以各種先進技術為基礎和重要的保證，因此，技術是產(chǎn)品或系統(tǒng)應具備的主要功能，以展現(xiàn)智能化和人性化的現(xiàn)代機械。機械產(chǎn)品和系統(tǒng)的分類主要可以從主功能的不同方面考慮，在利用先進科學技術的同時，開拓思路，創(chuàng)造發(fā)明和設計、分析各類機械自動化產(chǎn)品，在創(chuàng)新過程中制造出質(zhì)量一流的機械自動化產(chǎn)品。在此過程中，也要擴展機械自動化的發(fā)展空間，充分發(fā)揮想象力。

3.3、能量轉(zhuǎn)換機械、信息處理機械和其他功能的機械等

要想創(chuàng)新思維，設計出不同類型的產(chǎn)品，必須要了解機械自動化的主要功能，不同種類的運動方式可以適用于不同用途的機械設備，這使得機械自動化擁有巨大的發(fā)展空間，人們的創(chuàng)新和設計會完善未來的機械自動化發(fā)展。

4、機械設計制造及其自動化的優(yōu)勢與效益

4.1、有效地提高了生產(chǎn)能力和工作質(zhì)量，同時也提高了使用的安全性和可靠性

利用機械先進的自動化技術和信息處理技術等能夠有效提高機械的自動控制水平和智能化操作，這樣一方面可以保證機械順利執(zhí)行操作，高效地代替人工完成一些高難度的工作，在提高工作效率的同時，又可以加強工作的質(zhì)量。

4.2、操作方便，復合功能性強，適用范圍較廣

機械設計制造中的自動化技術可以自行控制機械系統(tǒng)，減少手工操作的同時也簡化了機械的操作流程，降低了機械的操作難度，進一步優(yōu)化了操作。機械自動化產(chǎn)品不再受限制于傳統(tǒng)機電產(chǎn)品的單技術、單功能操作，復合技術和功能更強，在日常生產(chǎn)和生活中更加高效、穩(wěn)定，在不同的場合和領域的應用也更加廣泛，功能多樣，滿足了大多數(shù)用戶的需求，適應了較強的應變能力，可以輕松處理不同用戶的問題。

4.3、改善了機器的性能，方便調(diào)整和維修，也減少了材料的消耗，節(jié)約了能源

為了適應不同用戶對象的功能需要和適應現(xiàn)場參數(shù)的適時變化，機械自動化產(chǎn)品改變了工作方式，在安裝調(diào)試時改變控制程序。在進行操作時，無需改變產(chǎn)品的任何零部件，而是在控制程序中自動輸入需要變化的指令，機械自動化產(chǎn)品進行存儲后，根據(jù)輸入的代碼信號，針對不同的用戶對象按照指令進行程序自動展開工作。這樣，可以利用最低的耗能驅(qū)動、控制和調(diào)節(jié)機械系統(tǒng)，不僅減少了材料的消耗，大大提高了機械設備的能源利用率，也起到了節(jié)約能源的作用，達到了有效的節(jié)能效果。

5、結束語

機械設計制造及其自動化在進行設計、制造時秉持著功能性原則，不斷進行技術創(chuàng)新，不僅實現(xiàn)了多功能、高質(zhì)量、高效率、高穩(wěn)定性和可靠性的自動化功能，方便操作，改善機械性能，也節(jié)約了能源，國家和社會應致力于機械自動化的發(fā)展。

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