機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化的設(shè)計(jì)原則及發(fā)展趨勢(shì)探討

邵明江

摘 要：在我國工業(yè)發(fā)展過程中，機(jī)械設(shè)備已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用。但是，傳統(tǒng)機(jī)械制造業(yè)還存在工作效率差和產(chǎn)品質(zhì)量差以及工作量大等相關(guān)問題，有效運(yùn)用機(jī)械制造業(yè)自動(dòng)化，能夠?qū)鹘y(tǒng)機(jī)械制造存在的缺陷有效地進(jìn)行彌補(bǔ)，不但性能優(yōu)越和效率更高，而且，還能夠?qū)⒏叨嗽O(shè)備能源更好地節(jié)省。因此，應(yīng)該將機(jī)械設(shè)計(jì)制造和自動(dòng)化設(shè)計(jì)全面地應(yīng)用和推廣。

關(guān)鍵詞：機(jī)械設(shè)計(jì)制造；自動(dòng)化；設(shè)計(jì)原則；發(fā)展趨勢(shì)

中圖分類號(hào)：TU712 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

引言

現(xiàn)階段，在科技一體化以及經(jīng)濟(jì)全球化高速發(fā)展的當(dāng)今時(shí)代，作為推動(dòng)國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基礎(chǔ)性產(chǎn)業(yè)，機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化行業(yè)的發(fā)展對(duì)于經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展起到了重要的助推作用，機(jī)械制造業(yè)是目前國內(nèi)工業(yè)體系的重要組成部分，伴隨先進(jìn)的自動(dòng)化技術(shù)及電子技術(shù)的引入，機(jī)械設(shè)計(jì)及制造行業(yè)的自動(dòng)化水平不斷上升，在保證制造設(shè)計(jì)質(zhì)量及性能的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、生態(tài)的協(xié)調(diào)發(fā)展，并不斷推動(dòng)著現(xiàn)代化工業(yè)的持續(xù)健康發(fā)展。

1 我國機(jī)械設(shè)計(jì)制造自動(dòng)化的發(fā)展現(xiàn)狀

我國機(jī)械設(shè)計(jì)制造行業(yè)從清朝的“洋務(wù)運(yùn)動(dòng)”興辦紡紗廠、兵器廠和軍工廠的階段，就算是進(jìn)入了工業(yè)1.0的時(shí)代，所有的機(jī)械制造圖紙和器材全部都是從國外采買過來由我國的工人進(jìn)行加工制造。往后發(fā)展到第二次世界大戰(zhàn)的時(shí)間段，我國的機(jī)械設(shè)計(jì)制造才邁進(jìn)了工業(yè)制造2.0的時(shí)代，開始了標(biāo)準(zhǔn)化流水線式的制造當(dāng)時(shí)社會(huì)需要的工業(yè)產(chǎn)品。發(fā)展到如今，工業(yè)制造水平已經(jīng)得到了質(zhì)的飛躍進(jìn)入了工業(yè)3.0的時(shí)代，可以利用許多機(jī)器設(shè)備替代人工操作，在設(shè)計(jì)與制造環(huán)節(jié)也是開展的極其順利，保證了產(chǎn)品的質(zhì)量提高了制造企業(yè)的生產(chǎn)能力。在對(duì)未來工業(yè)發(fā)展4.0的規(guī)劃中，將要實(shí)現(xiàn)流水線智能自動(dòng)化的控制，節(jié)省了人力投入，提高產(chǎn)品的質(zhì)量與生產(chǎn)效率。

2 機(jī)械設(shè)計(jì)制造自動(dòng)化特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)

2.1 智能化

與傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)相比，自動(dòng)化技術(shù)最大的特點(diǎn)在于其完全實(shí)現(xiàn)了智能化，這主要是因?yàn)槠渲袘?yīng)用了多項(xiàng)先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)，并實(shí)現(xiàn)了不同技術(shù)的融合，這在突顯各項(xiàng)技術(shù)優(yōu)勢(shì)的同時(shí)就使得機(jī)械制造的智能化效果更加突出，這也是機(jī)械設(shè)計(jì)最為顯著的一個(gè)特點(diǎn)。

2.2 機(jī)電一體化

產(chǎn)品的研發(fā)通常都以內(nèi)在需求的滿足作為基本目標(biāo)，在應(yīng)用自動(dòng)化技術(shù)的過程中就可達(dá)到這一要求，其能使產(chǎn)品滿足期望的功能需求。在應(yīng)用自動(dòng)化技術(shù)之后能夠使輸入量達(dá)到要求，進(jìn)而使產(chǎn)品的內(nèi)在功能符合預(yù)期目標(biāo)。這主要是因?yàn)樽詣?dòng)化技術(shù)的一體化功能在發(fā)揮作用，其能夠順利實(shí)現(xiàn)功能設(shè)計(jì)及制造等多個(gè)環(huán)節(jié)的融合，使產(chǎn)品的功能更加完善，進(jìn)而滿足產(chǎn)品研發(fā)的內(nèi)在需求。這也是當(dāng)前機(jī)器開發(fā)的一個(gè)重要支持力量。

2.3 產(chǎn)品優(yōu)化

當(dāng)前社會(huì)各界對(duì)產(chǎn)品在質(zhì)量上的要求越來越高，因此在產(chǎn)品改造與升級(jí)的過程中就需要用到自動(dòng)化技術(shù)，其主要應(yīng)用于系統(tǒng)控制階段，在此過程中自動(dòng)化技術(shù)可充分發(fā)揮其檢測(cè)及控制等多項(xiàng)功能，進(jìn)而使得產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)能夠在原有基礎(chǔ)上進(jìn)一步得到優(yōu)化，順利實(shí)現(xiàn)升級(jí)。另外，自動(dòng)化技術(shù)還能夠?qū)Ξa(chǎn)品的功能進(jìn)行全面分析，進(jìn)而在此基礎(chǔ)上研發(fā)出功能更加完善的機(jī)械產(chǎn)品。除此之外，自動(dòng)化技術(shù)當(dāng)前還在不斷發(fā)展的過程中，通過研究能夠使其功能越發(fā)完善，這對(duì)于促進(jìn)產(chǎn)品的進(jìn)一步升級(jí)具有重要作用。

3 發(fā)展趨勢(shì)

3.1 網(wǎng)絡(luò)化的控制

互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展不僅可以讓人們打破地域的限制，而且還可以使各個(gè)區(qū)域聯(lián)系成為一個(gè)整體，所以機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化一定要能夠充分發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)整個(gè)生產(chǎn)制造環(huán)節(jié)的網(wǎng)絡(luò)化控制，而且也可以減輕工作人員的勞動(dòng)量，他們完全可以通過電腦控制來進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)制造過程的操控，而且還能夠通過互聯(lián)網(wǎng)來發(fā)現(xiàn)工作過程中所出現(xiàn)的問題，并加以合理的預(yù)防和解決，保證生產(chǎn)過程的連續(xù)性、穩(wěn)定性和安全性。比如說，當(dāng)機(jī)械制造過程中某一環(huán)節(jié)發(fā)生故障時(shí)，工作人員就可以通過網(wǎng)絡(luò)與維修人員進(jìn)行溝通，并為他們提供必要的信息扶持和基礎(chǔ)資源，不僅可以減少故障排除的時(shí)間，還能夠有效的提高工作效率，為機(jī)械制造企業(yè)的更快發(fā)展創(chuàng)造條件。

3.2 虛擬產(chǎn)品的開發(fā)

電子化、數(shù)字化、虛擬化是機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化發(fā)展的必然趨勢(shì)，雖然這個(gè)發(fā)展過程會(huì)非常的艱難，但卻可以為企業(yè)節(jié)約大量的資源，可以推動(dòng)機(jī)械制造業(yè)自動(dòng)化程度的進(jìn)一步加深，而且未來的機(jī)械設(shè)計(jì)必然是要通過電腦軟件的操作來實(shí)現(xiàn)的，而機(jī)械繪圖的專業(yè)技術(shù)人員只要通過電腦設(shè)計(jì)就可以把完整的電子圖呈現(xiàn)到人們面前，這種虛擬化程度的實(shí)現(xiàn)，不但可以讓圖紙變得更加完善，而且修改的過程也會(huì)變得簡單、易操作，再加上通過電腦軟件還可以把機(jī)械產(chǎn)品的三維空間圖展示出來，進(jìn)一步為企業(yè)節(jié)約了生產(chǎn)成本，提高了經(jīng)濟(jì)效益。另外，在機(jī)械設(shè)計(jì)制造虛擬化發(fā)展的基礎(chǔ)上，還能夠利用網(wǎng)絡(luò)資料來達(dá)到人們的需求，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品與人類需求的和諧統(tǒng)一，使機(jī)械產(chǎn)品更具有人性化、智能化，而從設(shè)計(jì)的理念上也更加具有實(shí)用性，達(dá)到機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化發(fā)展的理想化狀態(tài)。

3.3 綠色化

由于當(dāng)前環(huán)境污染較為嚴(yán)重，因此綠色化必然會(huì)成為自動(dòng)化技術(shù)的一個(gè)發(fā)展方向。要想實(shí)現(xiàn)綠色化發(fā)展，首先必須選擇符合綠色要求的材料，即在產(chǎn)品制造及處理的整個(gè)過程中不會(huì)對(duì)環(huán)境造成任何破壞，并且不會(huì)對(duì)人的生命安全構(gòu)成威脅。其次是綠色設(shè)計(jì)，應(yīng)用該類型技術(shù)的主要目的在于對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行維護(hù)與回收，并且使其能夠重復(fù)利用，這樣就能夠有效減少對(duì)資源的消耗量，但這對(duì)于設(shè)計(jì)人員來說也是一項(xiàng)十分艱巨的任務(wù)，其不僅要滿足市場(chǎng)的需求，同時(shí)還要不斷提升產(chǎn)品的綠色功能，因此當(dāng)前還必須在此方面加大研究力度。

3.4 智能化

智能化是機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化實(shí)現(xiàn)的重要發(fā)展趨勢(shì)，伴隨科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)以及電工電子技術(shù)均得到了長遠(yuǎn)的發(fā)展，這也推動(dòng)了傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)制造行業(yè)的智能化發(fā)展進(jìn)程，也是實(shí)現(xiàn)機(jī)械設(shè)計(jì)制造自動(dòng)化的重要標(biāo)志。通過對(duì)設(shè)計(jì)人員思維特征的虛擬化，以及思維的編程設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的智能化控制，可提升設(shè)計(jì)、生產(chǎn)效率及安全可靠性能，不斷推動(dòng)機(jī)械設(shè)計(jì)制造行業(yè)的發(fā)展。

3.5 模塊化發(fā)展

設(shè)計(jì)機(jī)械設(shè)計(jì)和制造是一個(gè)很復(fù)雜的過程，作為設(shè)計(jì)人員必須要調(diào)查設(shè)計(jì)機(jī)械的目的和功能，設(shè)計(jì)機(jī)械以前，設(shè)計(jì)人員可以根據(jù)機(jī)械的功能特點(diǎn)，劃分成模塊，設(shè)計(jì)人員進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)時(shí)，就能夠根據(jù)功能模塊來進(jìn)行有效地設(shè)計(jì)，致使設(shè)計(jì)機(jī)械的時(shí)間很大程度地節(jié)省了，后期對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)進(jìn)行檢查時(shí)，可以根據(jù)統(tǒng)一模塊進(jìn)行修改，從而使維修機(jī)械設(shè)備的時(shí)間縮短了。

結(jié)束語

總而言之，自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用幫助企業(yè)節(jié)約了更多的人力資源成本，并且完善了設(shè)備的性能，進(jìn)而有效提升了產(chǎn)品的生產(chǎn)效率，但這并不意味著自動(dòng)化技術(shù)已經(jīng)足夠完善，當(dāng)前還必須在原有基礎(chǔ)上不斷進(jìn)行研究，使其能夠朝著虛擬化及網(wǎng)絡(luò)化等多個(gè)趨向發(fā)展，本文就對(duì)這一問題進(jìn)行了深入探究。

參考文獻(xiàn)

[1] 宮曉琴.有關(guān)機(jī)械制造與自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用的分析與研究[J].河北農(nóng)機(jī)，2014（05）：58-60.

[2] 張長虹，易映強(qiáng)，周華忠.淺談自動(dòng)化技術(shù)在機(jī)械制造中的應(yīng)用[J].裝備制造技術(shù)，2012（10）：198-199+224.

[3] 劉超.我國機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化發(fā)展方向的探討[J].河南科技，2013（06）：106-108.

[4] 吳永利.機(jī)械制造技術(shù)新發(fā)展及其在我國的研究和應(yīng)用[J].機(jī)械制造與自動(dòng)化，2015（02）：4-5.

[5] 孫鋒.機(jī)械制造中機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用及發(fā)展前景[J].電子制作，2014（23）：247.

（作者單位：江蘇宇達(dá)電站輔機(jī)閥門制造有限公司）