自動化技術在機械設計中的應用

摘 要：機械的自動化具有極強的綜合性，與互聯(lián)網(wǎng)與計算機等技術有著非常緊密的聯(lián)系。自動化的技術興起于20世紀的60年代，隨著各種生產(chǎn)技術不斷的發(fā)展、航天航天行業(yè)的技術突破和經(jīng)濟的迅速發(fā)展，得到了飛躍性的發(fā)展。文章闡述了自動化技術的具體概念、它的應用具有的重要意義、技術的具體應用以及未來的發(fā)展趨向，希望能夠為自動化技術在未來的推廣與應用中發(fā)揮一定的作用。

關鍵詞：機械設計；自動化；應用

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.10.013

1 機械設計自動化概述

（1）機械自動化的含義和發(fā)展現(xiàn)狀。機械設計通過自動化的技術完成自動控制。將自動化應用在機械的設計當中，能夠?qū)崿F(xiàn)機械設計的集成與智能化，在保證產(chǎn)品質(zhì)量的同時也提高了生產(chǎn)的效率。就自動化技術在機械設計當中的應用而言，我國與西方國家之間還存在一些差距，主要表現(xiàn)為我國整體的機械設計自動化水平不高，全國各地區(qū)發(fā)展存在不平衡的狀況。我國工業(yè)正處在由粗放型過渡到集約型的發(fā)展過渡期，專業(yè)人才不足，仍有很大的發(fā)展空間。

（2）自動化技術系統(tǒng)構(gòu)成。機械設計當中，自動化技術所涉及的系統(tǒng)覆蓋面非常廣。自動化技術主要由以下系統(tǒng)：1）傳感系統(tǒng)。在機械設計中專門用來檢測系統(tǒng)的運行狀態(tài)，確保運行正常，是自動化系統(tǒng)當中最基礎、最重要的部分；2）作用系統(tǒng)。在自動化的系統(tǒng)中淵源不斷地提供能量，同時還具有定位的功能。3）程序系統(tǒng)。為系統(tǒng)的運行提供指令，控制著自動化系統(tǒng)的工作狀態(tài)，擔負著系統(tǒng)控制中樞的智能，是系統(tǒng)最關鍵的部分；4）控制系統(tǒng)。調(diào)節(jié)著自動化系統(tǒng)，分析傳感系統(tǒng)的信息并進行相應護理，是系統(tǒng)的后勤部；5）制定系統(tǒng)。與控制系統(tǒng)聯(lián)系緊密，負責處理控制系統(tǒng)所傳達的信息，對信息進行綜合的處理，生成更加具有明確性的指令，在系統(tǒng)當中具有非常重要的作用。

2 機械設計當中自動化應用的必要性

（1）使工作質(zhì)量得到提升。機械設計通過自動化的技術來提高精準程度和工作效率，保證生產(chǎn)質(zhì)量。自動化的技術可以在機械設計當中定量化的處理評價、測量的具體指標，使其成為定量性的指標，這樣能夠?qū)⒄`差降到最低。自動化的操作能夠精確地對參數(shù)進行控制，有效避免人工操作機械導致的誤差和生產(chǎn)安全問題。

（2）節(jié)約資源，減少成本投入。以往的機械設計比較處方，存在較為嚴重的資源浪費現(xiàn)象，自動化的技術在機械設計當中得以運用，使機械設計更加精密準確，這在一定程度上使材料的適用程度得到擴大，使有限的資源能夠得到充分應用，有效降低了資源消耗水平，節(jié)約了資源，節(jié)省了設計成本。

（3）使機械的使用狀況得到改善。機械設計應用自動化的技術，可以對機械運行時的具體數(shù)據(jù)進行實時監(jiān)督和控制，分析運行中的局以數(shù)據(jù)并進行科學的整合，在此基礎上對機械進行維護。數(shù)據(jù)監(jiān)控與分析可以及時的查找出機械生產(chǎn)運行當中設備存在的具體問題，工作人員以數(shù)字化的信息為依據(jù)，通過信息判斷是否需要對設備進行維護，使機械的工作狀態(tài)得到改善，保證其一直處在良好的運行狀態(tài)[1-2]。

3 自動化的技術于機械設計當中的具體的應用

（1）集成化系統(tǒng)的具體應用。是指計算機的綜合型設計生產(chǎn)制造相關系統(tǒng)，該系統(tǒng)在機械設計當中有著非常廣泛的應用。集成化系統(tǒng)可以剔除設計環(huán)節(jié)當中的重復部分，避免造成有限資源浪費，的有效的縮短了研發(fā)時間。在集成化的系統(tǒng)得到推廣和應用之前，機械的設計當中也曾應用了多種計算機的輔助性技術，主要包括質(zhì)量控制軟件、設計的測試類技術和設計輔助的軟件，這些技術都是被獨立運用的，而集成化系統(tǒng)能夠把各個獨立地輔助設計的技術在一個系統(tǒng)中集成，數(shù)據(jù)模型的應用加上共享信息平臺的創(chuàng)建，來完成各個輔助系統(tǒng)的協(xié)調(diào)運行，這樣就使機械設計的效率得到大大提升。集成化系統(tǒng)的基礎是信息電子技術與相關的管理理論，加上計算機網(wǎng)絡技術與傳感技術的支持，再對機械設計當中的信息和參數(shù)進行整合，便形成了具有統(tǒng)一性的機械設計技術。

（2）綜合性的計算機機械制造自動化設計的具體運用。綜合性的計算機機械制造自動化設計在機械設計當中的應用也具有重要影響，在這一技術問世以前，我國計算機的輔助設計技術在機械設計當中便初具規(guī)模，主要包括產(chǎn)品的生產(chǎn)設計、生產(chǎn)流程的具體規(guī)劃、材料參數(shù)的測試與產(chǎn)品質(zhì)量控制等幾個環(huán)節(jié)，但是這些環(huán)節(jié)是各自獨立存在的，沒有成為互相配合互相聯(lián)系的系統(tǒng)關系。綜合性的計算機機械制造自動化設計突破了傳統(tǒng)的設計據(jù)點，將各個設計的環(huán)節(jié)進行有機整合，協(xié)調(diào)各個環(huán)節(jié)的應用層次，可以顯著的提升機械設計的生產(chǎn)質(zhì)量與效率。

（3）自動化的檢測在機械設計中的具體運用。自動化的檢測在自動化設計當中有著非常重要的作用，其原理為傳統(tǒng)的儀器設備和傳感器進行結(jié)合。在機械設計當中，最重要的是提升產(chǎn)品的合格率的同時還要保證產(chǎn)品的質(zhì)量，自動化的檢測技術是的機械設計的設備可以自行進行監(jiān)測，不再是以往的人工檢測，這樣不僅能夠使監(jiān)測的效率得到提升，還能保證檢測的精確細致。目前在機械設計中應用最廣泛的是自動化的檢測為核心性技術的系統(tǒng)，系統(tǒng)當中主要包含傳感裝置、信號調(diào)節(jié)設備、數(shù)據(jù)處理裝置和結(jié)果輸出等幾個模塊，該監(jiān)測系統(tǒng)搭載了智能型芯片，有效的確保檢測的及時與可靠。

（4）自動會化的體系具體的應用。三維平臺是機械設計的自動化技術體系得以建立的基礎，自動化的體系被廣泛應用于復雜機械的創(chuàng)新設計，利用計算機技術對復雜機械的創(chuàng)新制定具體的設計規(guī)劃，可以通過三維虛擬技術對機械設計進行仿真建模和完成裝配虛擬的機械裝配，這實現(xiàn)了機械設計技術性的創(chuàng)新，使機械設計更加快速。

在設計的初始階段，自動化系統(tǒng)可以對初步設計方案進行改良和細化，在初步計劃的基礎上進行科學化重組，計算機的輔助設計系統(tǒng)通過符號方案對設計方案進行創(chuàng)新。通過數(shù)字化技術得出具體機械零件的數(shù)據(jù)，利用三維平臺將數(shù)據(jù)庫信息的參數(shù)通過數(shù)據(jù)庫的驅(qū)動實現(xiàn)驅(qū)動，實現(xiàn)機械的虛擬化建模，這樣能夠使機械產(chǎn)品的開發(fā)速度得到大幅度提升[3-4]。

4 自動化技術在機械設計中應用的發(fā)展趨勢

首先，集成化發(fā)展趨勢。在當前機械領域內(nèi)，對于機械設計發(fā)展而言，集成化發(fā)展趨勢屬于其必然趨勢。通常而言，機械自動化系統(tǒng)的構(gòu)成包括幾個子系統(tǒng)，而這些子系統(tǒng)之間相互關聯(lián)，這些系統(tǒng)主要包絡自動化制造系統(tǒng)以及工程設計信息系統(tǒng)等相關內(nèi)容。在實際開展機械設計過程中，通過對計算機集成技術進行合理應用，可對整體實行統(tǒng)籌規(guī)劃，從而可使系統(tǒng)更好實現(xiàn)整合及分工，保證其更好工作。

其次，智能化發(fā)展趨勢。對于智能化機械系統(tǒng)而言，其所指的就是一體化機械制造系統(tǒng)，系統(tǒng)組成主要包括機械制造專家及智能化機械。在機械設計發(fā)展過程中，這一發(fā)展趨勢的表現(xiàn)主要就是系統(tǒng)操作界面更加優(yōu)化，且可實現(xiàn)交互式操作，并且對實際進行機械設計及生產(chǎn)十分有利，可保證系統(tǒng)具備更良好適應能力，且具有較良好協(xié)調(diào)性能，從而可使機械系統(tǒng)的作用得以更好發(fā)揮。

最后，虛擬化發(fā)展趨勢。在虛擬化發(fā)展趨勢方面，其包括很多方面內(nèi)容，主要就是人工智能、計算機技術以及多媒體技術等內(nèi)容，這一發(fā)展趨勢的技術基礎為計算機仿真模擬分析?？傮w而言，虛擬化機械設計制造屬于綜合多種不同學科的相關技術系統(tǒng)。在開展機械設計制造過程中，通過對虛擬化技術進行利用，可模擬整個過程，從而可更好發(fā)現(xiàn)問題，對其可操作性進行檢驗，從而可使研發(fā)周期縮短，使生產(chǎn)成本得以有效降低，從而可使機械設計制造得到更加理想的效果[5]。

5 結(jié)語

隨著現(xiàn)代社會機械制造生產(chǎn)不斷發(fā)展，機械設計也得以較快發(fā)展，機械設計水平得以不斷發(fā)展，并且促使機械制造發(fā)展方面發(fā)揮著越來越重要的作用。在現(xiàn)代機械設計過程中，為能夠得到更加理想的設計效果，自動化技術的應用十分廣泛。作為機械設計相關工作人員，需對機械自動化加強認識，并且意識到自動化制造的必要性，較好掌握自動化技術的具體應用，把握其發(fā)展趨勢，以便更好實行機械設計，使機械設計更加科學合理，為制造更好機械奠定較好基礎，促使機械設計得以更好發(fā)展。

參考文獻：

[1]劉志丹，董長根.淺析機械設計制造及其自動化中計算機技術的應用[J].工程技術（文摘版），2016（12）.

[2]王仕硬，鄧巍偉.自動化技術在機械設計中的應用探究[J].飲食科學，2017（16）.

[3]吳兆媛.機械設計應用自動化技術的分析[J].現(xiàn)代經(jīng)濟信息，2017（18）.

[4]索寶劍，李健白，袁慶超.機械設計中自動化技術探析[J].藝術科技，2016（08）.

[5]薛光華.我國機械設計制造及其自動化發(fā)展方向研究[J].工業(yè)設計，2016（04）.

作者簡介：郭偉（1982-），男，河南焦作人，碩士，講師，研究方向：機械制造自動化、動力工程。