自動化機械設(shè)備設(shè)計研發(fā)與機械制造

劉占寧

摘要：隨著現(xiàn)如今的機械制造行業(yè)發(fā)展，我國對自動化機械設(shè)備的設(shè)計研發(fā)和機械制造在不斷提升，伴隨著計算機技術(shù)的成熟，為機械制造行業(yè)帶來了機遇，使自動化成為機械制造行業(yè)的必然趨勢。在此，本文通過對機械制造領(lǐng)域的分析，與大家一起探討自動化機械設(shè)備的設(shè)計研發(fā)和機械制造的意義，希望所做的這些論述可以為相關(guān)領(lǐng)域的科研人員提供參考。

關(guān)鍵詞：自動化機械設(shè)備；設(shè)備設(shè)計研發(fā)；機械設(shè)備制造

機械制造技術(shù)以及電子技術(shù)是自動化機械設(shè)備設(shè)計水平獲得進步的必備技術(shù)載體，因此自動化機械設(shè)備制造技術(shù)的進步是多種科學技術(shù)的融合體。

1機械設(shè)備自動化設(shè)計研發(fā)的意義

自動化機械是指在沒有人為干預的情況下，機器或者裝置可以按照預定的指令自動進行機械操作或者控制的過程。對機械設(shè)備的自動化發(fā)展，是為了實現(xiàn)機械生產(chǎn)朝著新的領(lǐng)域不斷前進，并通過對機械的自動化控制，來完成工業(yè)生產(chǎn)效率的提高和人工勞動力強度的減小。

2機械設(shè)備自動化設(shè)計研發(fā)的發(fā)展歷程

機械設(shè)備的自動化是由機械化、自動控制以及電氣化互相結(jié)合，來完成對離散工件的處理。早期我國的機械設(shè)備自動化是采用單一的機械化或者電氣化而進行的機械設(shè)備自動生產(chǎn)。20世紀60年代后，機械設(shè)備的制造中引進電子計算機技術(shù)，出現(xiàn)了大家耳熟能詳?shù)臄?shù)控機床、機電一體化等字眼，同時也因為新技術(shù)的加入，科研人員研制出可以適應(yīng)多品種、小批量的制造系統(tǒng)，并以這種系統(tǒng)作為基礎(chǔ)，結(jié)合信息的管理和生產(chǎn)的管理，實現(xiàn)初步的計算機集成制造。在21世紀以后，尤其是近幾年，因為我國信息技術(shù)和計算機技術(shù)的不斷發(fā)展，使得在機械制造中，傳感與自動化技術(shù)向前跨了一大步。先進技術(shù)的不斷融合，讓自動化機械設(shè)備在自主研發(fā)和設(shè)計可以得以實現(xiàn)，為機械行業(yè)的發(fā)展創(chuàng)造了極為有利的條件。自動化機械的出現(xiàn)，大大提高了勞動的生產(chǎn)率，降低了人工的工作強度，解放了危險環(huán)境下的人工工作。同時，自動化機械的開發(fā)成功為大型的重點建筑帶來了施工上的便利，自動化機械的精密化也帶動了微電子工業(yè)的發(fā)展，實現(xiàn)集成電路的高度集成制造。

3自動化機械設(shè)備的設(shè)計原則

3.1標準化

自動化機械設(shè)備設(shè)計之前要制定規(guī)劃方案，明確設(shè)計流程，規(guī)范每一項流程的具體實施，使自動化機械設(shè)備設(shè)計的全過程體現(xiàn)出專業(yè)化、標準化的特點，從而為自動化機械設(shè)備的研發(fā)提供可靠依據(jù)。

在具體設(shè)計中，除了要嚴格依據(jù)標準的流程進行操作之外，還要結(jié)合機械設(shè)備的使用環(huán)境確定數(shù)量、尺寸以及標識，避免出現(xiàn)設(shè)計偏差。設(shè)計人員要通過大量試驗突破自動化機械設(shè)備的關(guān)鍵性技術(shù)，檢測機械設(shè)備設(shè)計是否符合國家相關(guān)標準要求。

3.2安全性

在自動化機械設(shè)備設(shè)計中要以安全性原則為前提，一方面保障設(shè)計研發(fā)過程的安全性，另一方面保障零部件的安全性。機械設(shè)備設(shè)計研發(fā)會使用大量的機械，這些機械的使用帶有一定風險性，要求設(shè)計研發(fā)人員必須注意人身安全，避免發(fā)生機械操作中的安全事故。同時，設(shè)計研發(fā)人員還要嚴格把控自動化機械設(shè)備的零部件質(zhì)量，對其質(zhì)量進行反復檢驗，要求各個零部件必須達到質(zhì)量標準，避免在零部件使用過程中出現(xiàn)開裂、變形等現(xiàn)象，進而影響到機械設(shè)備的整體設(shè)計研發(fā)效率。

3.3技術(shù)性

自動化機械設(shè)備設(shè)計要體現(xiàn)先進的技術(shù)性，按照相關(guān)設(shè)計規(guī)范保證技術(shù)得以有效應(yīng)用。在機械設(shè)備動態(tài)設(shè)計與靜態(tài)設(shè)計中均要遵循技術(shù)性原則，以動態(tài)技術(shù)標準為例，機械設(shè)備設(shè)計要滿足動態(tài)運行功能，包括抗磨損性、熱平穩(wěn)性等指標必須體現(xiàn)先進的技術(shù)性。同時，在靜態(tài)技術(shù)標準設(shè)計中，機械設(shè)備的電流、功率、強度、使用壽命等靜態(tài)指標必須達到技術(shù)標準。所以，在自動化機械設(shè)備設(shè)計中，要從各個方面入手考慮機械設(shè)備運行問題，使機械設(shè)備引入先進的科學技術(shù)，提高機械設(shè)備的自動化水平和科技含量。

4目前關(guān)于自動化機械設(shè)備的生產(chǎn)類型

（1）靈活的自動化制造單元在當前自動化機械設(shè)備生產(chǎn)中以PMC計算機應(yīng)用技術(shù)為代表進行推廣，計算機技術(shù)的進步和推動不僅提高了機械生產(chǎn)的靈活性，也增強了自動化機械設(shè)計單元的組合水平，擴大了研發(fā)范圍，為自動化機械設(shè)備的研發(fā)及制造提供了可持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)。

（2）自動化機械設(shè)備制造系統(tǒng)。當前自動化技術(shù)制造系統(tǒng)技術(shù)要領(lǐng)先于自動化單元，目前的自動化機械設(shè)備制造系統(tǒng)由 4 臺以上的數(shù)控機床、車削中心以及加工中心組成，以控制系統(tǒng)和物流運輸系統(tǒng)為基礎(chǔ)，為中小型機械設(shè)備的生產(chǎn)加工提供了有力保障。

（3）自動化生產(chǎn)制造線。自動化生產(chǎn)制造線本質(zhì)上屬于一種制造模式，這種制造模式介于自動化制造系統(tǒng)和自動化單元之間，主要應(yīng)用于多種類、中小產(chǎn)品的單項生產(chǎn)線，有著較高的生產(chǎn)效率，體現(xiàn)了自動化技術(shù)的成熟性。

（4）自動化機械設(shè)備制造工廠。機械制造的全自動化主要依靠自動化生產(chǎn)工廠來實現(xiàn)，憑借計算機系統(tǒng)關(guān)聯(lián)多個自動化系統(tǒng)，將發(fā)貨、裝配、加工以及設(shè)計等機械設(shè)備的生產(chǎn)環(huán)節(jié)相聯(lián)系，從根本上提高了自動化生產(chǎn)效率。

5 自動化機械設(shè)備的研發(fā)過程

5.1設(shè)計的準備

根據(jù)實際要求，對前期的設(shè)計預先做好準備。

5.2繪圖

對前期準備的基礎(chǔ)設(shè)計上，完善初步設(shè)計，實現(xiàn)設(shè)備的生產(chǎn)需求，并使用 CAD 完成整個自動化機械設(shè)備結(jié)構(gòu)圖的繪制。

5.3 初次方案審核

對初次設(shè)計出來的結(jié)構(gòu)，需要將設(shè)計理念做一個具體的實現(xiàn)，這個過程稱之為方案，同時對初次的方案需要送至設(shè)計管理部，并對該初次方案進行審核。

5.4定稿設(shè)計

在完成審核的設(shè)計圖紙，依據(jù)審核提出的建議進行修改并對相關(guān)的圖紙重新整理，明確技術(shù)文件并存檔保存。

5.5加工制造

對自動化機械設(shè)備的設(shè)計完成定稿之后，便可以依據(jù)設(shè)計圖紙來完成對自動化機械設(shè)備的制造，在制造的過程中，制造人員要與設(shè)計人員加強溝通，確保制造出來的成品符合設(shè)計的要求。

5.6自動化機械設(shè)備的驗收

在自動化機械設(shè)備的成品制成后，質(zhì)量檢查人員必須對成品的自動化機械設(shè)備進行校驗，確保自動化機械設(shè)備的質(zhì)量在標準范圍內(nèi)，并對校驗中發(fā)現(xiàn)的問題及時提出。只有質(zhì)量檢查人員對成品的自動化機械設(shè)備驗收合格，這些成品自動化機械設(shè)備才可以投入生產(chǎn)運行。

5.7 自動化機械設(shè)備的安裝調(diào)試

自動化機械設(shè)備經(jīng)檢驗合格后運輸?shù)焦ぷ鳜F(xiàn)場后，需要相關(guān)的設(shè)計人員全程監(jiān)控自動化機械設(shè)備的安裝和調(diào)試，對需要注意的地方提出指導意見，確保自動化機械設(shè)備正常使用。

5.8 自動化機械設(shè)備試產(chǎn)

在對自動化機械設(shè)備完成安裝和調(diào)試之后，對設(shè)備的生產(chǎn)運行情況也需要進行了解，使自動化機械設(shè)備試產(chǎn)，并對試產(chǎn)的結(jié)果進行鑒定。如果鑒定出來的結(jié)果達不到它的使用標準，則要對自動化機械設(shè)備的實際工作情況進行分析，找出發(fā)生這種問題的原因，并給于解決。

5.9自動化機械設(shè)備投產(chǎn)

對自動化機械設(shè)備試產(chǎn)鑒定，并確保其沒有問題后，這個自動化機械設(shè)備就可以投入生產(chǎn)運行中進行正常的工作，同時技術(shù)人員也應(yīng)將與該設(shè)備設(shè)計相關(guān)的資料進行整理，交給使用單位。

6關(guān)于自動化機械制造要點分析

6.1 自動化機械設(shè)備設(shè)計要點

組織足夠的人員做好機械設(shè)備制造研發(fā)方案和圖紙設(shè)計的綜合調(diào)研工作，從根本上保證圖紙符合實際生產(chǎn)的需求。確定嚴格的標準規(guī)范和設(shè)計方案后，自動化機械設(shè)備生產(chǎn)要嚴格遵照 CAD 圖紙生產(chǎn)。由于自動化機械設(shè)備生產(chǎn)程序繁瑣、涉及的零部件種類繁多，各個生產(chǎn)部門都應(yīng)聘用專業(yè)素養(yǎng)和能力較強的人員從事精準化加工，確保零誤差。

6.2 自動化設(shè)備制造的協(xié)調(diào)要點

自動化機械設(shè)備制造是一體化呈現(xiàn)自動化機械設(shè)備研發(fā)設(shè)計的過程，因為自動化機械設(shè)備的后期生產(chǎn)和制造需要制造部門、設(shè)計部門之間做好密切配合與溝通，堅決避免自動化機械設(shè)備生產(chǎn)產(chǎn)生零部件誤差。另外要不斷提高自動化機械設(shè)備制造工序間的協(xié)調(diào)性，當生產(chǎn)和制造環(huán)節(jié)遇到瓶頸時，應(yīng)該積極調(diào)動多部門進行溝通，最后通過各部門協(xié)作、調(diào)整制造單元、設(shè)計方案，相互配合共同解決問題。

6.3 高度重視后期自動化機械設(shè)備制造的調(diào)整要點

自動化機械設(shè)備生產(chǎn)的檢驗人員一定要在機械設(shè)備生產(chǎn)加工后，嚴格按照行業(yè)規(guī)范以及設(shè)計標準進行生產(chǎn)，按照自動化機械設(shè)備的相關(guān)參數(shù)觀察和分析設(shè)備有無安全隱患。如果發(fā)現(xiàn)相關(guān)問題務(wù)必及時處理。待設(shè)備驗收合格并且交付后，相關(guān)人員要認真做好設(shè)備調(diào)試、安裝；待設(shè)備投入運行后，相關(guān)人員還要定期檢修和調(diào)整設(shè)備。

6.4引入先進的制造技術(shù)

自動化技術(shù)是機械設(shè)備設(shè)計研發(fā)的重要方向，在設(shè)計

研發(fā)過程中，技術(shù)研發(fā)人員要運用計算機技術(shù)提高設(shè)計研發(fā)水平，不斷改善機械設(shè)備技術(shù)性能。機械設(shè)備的制造技術(shù)具體包括集成性技術(shù)、精細化技術(shù)和數(shù)字化技術(shù)，都要以計算機技術(shù)為支撐。如機器學習、認知計算、機械智能是人工智能的未來研究重點，海量數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)挖掘、數(shù)據(jù)分析是大數(shù)據(jù)技術(shù)的研究重點。當前，人工智能與大數(shù)據(jù)被廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)，為各行各業(yè)帶來了技術(shù)革新，由此可見計算機技術(shù)對社會生產(chǎn)生活的影響力。為此，在自動化機械設(shè)備設(shè)計研發(fā)中也要引入人工智能技術(shù)和大數(shù)據(jù)技術(shù)，大幅度提升機械設(shè)備設(shè)計的技術(shù)水平。這就要求設(shè)計人員和技術(shù)研發(fā)人員必須掌握先進的計算機技術(shù)，利用計算機技術(shù)輔助自動化機械設(shè)備的設(shè)計與制造，實現(xiàn)機械設(shè)備的技術(shù)創(chuàng)新，不斷改良設(shè)計產(chǎn)品的性能，提高機械設(shè)備的設(shè)計水平。

7 自動化機械設(shè)備設(shè)計研發(fā)中需要注意的事項

7.1 準確性

在自動化機械設(shè)備的生產(chǎn)過程中，會經(jīng)常遇到非同一種類的零部件，這時，便需要自動化機械設(shè)備的程序化較強，在對自動化機械設(shè)備制造的過程中，必須嚴格按照自動化機械設(shè)備的設(shè)計圖紙進行制造和核對，保證成品的加工標準在規(guī)定的范圍內(nèi)。

7.2 協(xié)調(diào)性

自動化機械設(shè)備的設(shè)計研發(fā)和制造是有不同的部門來完成的，所以要保證自動化機械設(shè)備的質(zhì)量，就需要各工作人員之間加強溝通，互相配合。

結(jié)語

綜上所述，自動化機械設(shè)備的設(shè)計研發(fā)和制造是一項較為復雜且系統(tǒng)的工作，由于其中涵蓋的內(nèi)容較多，一旦某個環(huán)節(jié)或是細節(jié)出現(xiàn)問題，都可能對自動化機械設(shè)備的功能、性能及質(zhì)量造成影響。

機械制造行業(yè)如果想要一直保持著自己優(yōu)勢地位，就必須不斷改革和創(chuàng)新，重視計算機技術(shù)在機械制造中的發(fā)展，培養(yǎng)優(yōu)秀的數(shù)控人才，提高企業(yè)的勞動生產(chǎn)率，降低各物料投放的生產(chǎn)成本，看準時機搶占市場，在自動化機械的風波中保持前行。為此，在對自動化機械設(shè)備進行設(shè)計研發(fā)的過程中，應(yīng)當遵循標準化、技術(shù)性和安全性的原則，同時在機械設(shè)備制造中，要了解并掌握相關(guān)的要點，采取有效的措施，確保制造質(zhì)量。只有這樣，才能使設(shè)計研發(fā)的自動化機械設(shè)備的應(yīng)用優(yōu)勢得以最大限度地發(fā)揮。

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（作者單位：北京筆克展覽展示有限公司）