自動(dòng)化技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)制造中的應(yīng)用

劉長(zhǎng)生

摘 要：隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展以及生產(chǎn)力的提高，自動(dòng)化技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域都得到了廣泛應(yīng)用。在機(jī)械設(shè)計(jì)行業(yè)中，自動(dòng)化技術(shù)的先進(jìn)性和使用價(jià)值體現(xiàn)的更為明顯。自動(dòng)化技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)制造中的應(yīng)用大大改進(jìn)了原先生產(chǎn)制造過(guò)程的制造工藝和制造模式，在保證產(chǎn)品質(zhì)量的同時(shí)降低了生產(chǎn)成本的投入。本文闡述了自動(dòng)化技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)制造領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，列舉了具體的應(yīng)用內(nèi)容并展望了自動(dòng)化技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)制造領(lǐng)域內(nèi)的發(fā)展前景。

關(guān)鍵詞：自動(dòng)化技術(shù)；機(jī)械設(shè)計(jì)制造；應(yīng)用；發(fā)展趨勢(shì)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.10.141

0 引言

我國(guó)經(jīng)濟(jì)的重要組成部分是機(jī)械設(shè)計(jì)制造企業(yè)，自動(dòng)化技術(shù)因其可以在無(wú)人操作的情況下完成機(jī)械設(shè)備的自主生產(chǎn)運(yùn)行，使得其大量應(yīng)用在了機(jī)械設(shè)計(jì)制造領(lǐng)域內(nèi)，降低了生產(chǎn)過(guò)程中的人力物力消耗，節(jié)省了企業(yè)成本。自動(dòng)化技術(shù)比傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)制造技術(shù)擁有更多的優(yōu)勢(shì)，其主要可以提升機(jī)械設(shè)備運(yùn)行的安全性以及穩(wěn)定性。近年來(lái)我國(guó)工業(yè)化程度得到了巨大提升，一躍成為了世界第一工業(yè)大國(guó)，這和自動(dòng)化技術(shù)的廣泛應(yīng)用是分不開(kāi)的。自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用降低了企業(yè)對(duì)于生產(chǎn)過(guò)程中的人力物力的投入，改善了傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)制造行業(yè)中的設(shè)備生產(chǎn)模式，總體上加速了我國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展。

1 自動(dòng)化技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)制造領(lǐng)域內(nèi)的優(yōu)勢(shì)

隨著經(jīng)濟(jì)全球化的不斷深入，市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)所帶來(lái)的機(jī)械設(shè)計(jì)制造企業(yè)之間的競(jìng)爭(zhēng)越來(lái)越激烈，機(jī)械設(shè)計(jì)制造企業(yè)所面臨的競(jìng)爭(zhēng)壓力也在逐步提升。如何提高自身競(jìng)爭(zhēng)力成為了機(jī)械設(shè)計(jì)制造企業(yè)需要解決的首要問(wèn)題。自動(dòng)化技術(shù)可以解放工作人員的雙手，降低了企業(yè)人力資源成本。從發(fā)展的角度上來(lái)看，盡管自動(dòng)化技術(shù)需要大量資金支持以用作自動(dòng)化設(shè)備的購(gòu)買，但其為企業(yè)帶來(lái)的效益則在很大程度彌補(bǔ)了這部分支出，同時(shí)自動(dòng)化技術(shù)在提升產(chǎn)品質(zhì)量以及生產(chǎn)效率等方面表現(xiàn)更加優(yōu)秀。

2 自動(dòng)化技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)制造領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用

（1）計(jì)算機(jī)綜合制造系統(tǒng)。計(jì)算機(jī)綜合控制系統(tǒng)也被稱為集成控制系統(tǒng)。在計(jì)算機(jī)綜合控制系統(tǒng)大規(guī)模應(yīng)用在機(jī)械設(shè)計(jì)制造領(lǐng)域內(nèi)之前，實(shí)際的機(jī)械設(shè)計(jì)制造生產(chǎn)過(guò)程中已經(jīng)應(yīng)用了大量的計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程照中的不同生產(chǎn)階段進(jìn)行故障監(jiān)測(cè)以及過(guò)程處理。但這些計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)僅僅針對(duì)于生產(chǎn)流程不同環(huán)節(jié)的具體生產(chǎn)項(xiàng)目，雖然其能在一定程度上縮減人力開(kāi)支并提高生產(chǎn)效率，但在整體的機(jī)械設(shè)計(jì)制造中，其未能形成一個(gè)完整的計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)，這在很大程度上限制了計(jì)算機(jī)輔助對(duì)于機(jī)械設(shè)計(jì)制造流程中效率提高的上限。

計(jì)算機(jī)綜合制造系統(tǒng)將機(jī)械設(shè)計(jì)制造中不同環(huán)節(jié)的計(jì)算機(jī)輔助功能進(jìn)行了改進(jìn)與整合，使得計(jì)算機(jī)輔助項(xiàng)目以系統(tǒng)的形式投入到了機(jī)械設(shè)計(jì)制造過(guò)程中。計(jì)算機(jī)綜合制造系統(tǒng)的建設(shè)借助了電子信息技術(shù)、現(xiàn)代化管理技術(shù)、先進(jìn)性材料實(shí)現(xiàn)技術(shù)等，主要構(gòu)成為電子計(jì)算機(jī)、新型自動(dòng)化設(shè)備以及傳感器等。這些組成部分在計(jì)算機(jī)綜合控制系統(tǒng)中的作用各不相同。

（2）柔性自動(dòng)化生產(chǎn)技術(shù)。柔性自動(dòng)化生產(chǎn)技術(shù)最早由英國(guó)提出，其也屬于自動(dòng)化技術(shù)之一。柔性自動(dòng)化技術(shù)的基礎(chǔ)是信息儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)和數(shù)字加工設(shè)備。通過(guò)對(duì)生產(chǎn)信息的處理，完成對(duì)于不同生產(chǎn)加工對(duì)象的控制。柔性自動(dòng)化生產(chǎn)技術(shù)通過(guò)成組技術(shù)將加工對(duì)象成組排列，使用加工設(shè)備加工生產(chǎn)信息，從而提高生產(chǎn)質(zhì)量和工作效率。成組技術(shù)的信息控制模式呈現(xiàn)金字塔樣式，核心是主計(jì)算機(jī)，控制所有生產(chǎn)信息的加工過(guò)程。金字塔其余內(nèi)容為不同層級(jí)的計(jì)算機(jī)處理模塊，將低層的控制信心層層匯報(bào)給上級(jí)，完成整個(gè)加工過(guò)程的決策。

（3）專家系統(tǒng)。專家系統(tǒng)是在自動(dòng)化技術(shù)支持下應(yīng)用在機(jī)械設(shè)計(jì)制造工程領(lǐng)域內(nèi)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)程序，專家系統(tǒng)中存儲(chǔ)有大量機(jī)械設(shè)計(jì)制造工程領(lǐng)域內(nèi)的專家知識(shí)以及經(jīng)驗(yàn)，在實(shí)際機(jī)械設(shè)計(jì)制造工程的生產(chǎn)控制中能夠起到自動(dòng)控制、故障監(jiān)測(cè)以及緊急處理的作用。目前的專家系統(tǒng)上主要是通過(guò)CBR以及RBR共同建立的機(jī)械設(shè)備故障檢測(cè)系統(tǒng)，該故障檢測(cè)系統(tǒng)的主要構(gòu)成數(shù)據(jù)庫(kù)為故障診斷數(shù)據(jù)庫(kù)、故障診斷規(guī)則庫(kù)以及機(jī)械故障案例庫(kù)等，在機(jī)械設(shè)計(jì)制造產(chǎn)品的生產(chǎn)過(guò)程中，專家系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)生產(chǎn)設(shè)備的狀態(tài)并跟數(shù)據(jù)庫(kù)中的故障內(nèi)容進(jìn)行對(duì)比，如發(fā)現(xiàn)較為相似的案例情況，則迅速采取措施，急停設(shè)備或者發(fā)出警報(bào)提醒工作人員檢查等。

3 自動(dòng)化技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)制造領(lǐng)域內(nèi)的發(fā)展趨勢(shì)

自動(dòng)化技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)領(lǐng)域內(nèi)還具有廣闊的發(fā)展前景，其主要發(fā)展趨勢(shì)為智能化的制造模式、超精密的研磨技術(shù)以及模具成型技術(shù)等。

（1）智能化制造模式。使得自動(dòng)化技術(shù)使用范圍不斷擴(kuò)大到其他不同領(lǐng)域的主要原因是計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)以及信息化、智能化設(shè)備管理共同作用所導(dǎo)致的，自動(dòng)化技術(shù)的特點(diǎn)也日益成熟。在機(jī)械設(shè)計(jì)制造領(lǐng)域內(nèi)，智能機(jī)械技術(shù)是未來(lái)自動(dòng)化技術(shù)的主要發(fā)展方向之一。目前人工智能已經(jīng)在其他領(lǐng)域得到了較為廣泛的應(yīng)用，將其與自動(dòng)化技術(shù)、計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)相結(jié)合，使得機(jī)械設(shè)計(jì)制造領(lǐng)域內(nèi)的設(shè)備管理以及生產(chǎn)過(guò)程能夠更為信息化和智能化，從而使得機(jī)械制造領(lǐng)域內(nèi)的自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展加快。

（2）超精密研磨技術(shù)。在機(jī)械設(shè)計(jì)制造領(lǐng)域內(nèi)，產(chǎn)品的精度一直是困擾著技術(shù)人員的難題之一。但隨著自動(dòng)化技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)制造領(lǐng)域內(nèi)的不斷發(fā)展，超研磨技術(shù)逐漸成為了產(chǎn)品精度提高的重要手段之一。例如基板硅片的制造過(guò)程中，使用超研磨技術(shù)可以將硅片厚度控制在1～2mm之內(nèi)，這在一定程度上大大超過(guò)了原有研磨技術(shù)所能達(dá)到的研磨巔峰，是傳統(tǒng)的研磨技術(shù)所無(wú)法達(dá)到的高度。超研磨技術(shù)的發(fā)展是自動(dòng)化技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)制造領(lǐng)域內(nèi)的又一大進(jìn)步。

（3）模具成型技術(shù)。模具成型技術(shù)可以提高模具的精準(zhǔn)度，是自動(dòng)化技術(shù)在高精度產(chǎn)品制造商的一大進(jìn)展。在高科技制造領(lǐng)域例如家電、汽車以及飛機(jī)等領(lǐng)域，模具成型技術(shù)擁有較為廣泛的應(yīng)用實(shí)例。模具成型技術(shù)的發(fā)展能大幅提高我國(guó)尖端制造產(chǎn)業(yè)的總體制造水平。

4 結(jié)語(yǔ)

在機(jī)械設(shè)計(jì)制造領(lǐng)域內(nèi)，自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用可以使生產(chǎn)質(zhì)量得到有效提升，并在一定程度上實(shí)現(xiàn)工作效率以及產(chǎn)品精度的提升，并且降低機(jī)械設(shè)計(jì)制造企業(yè)的人力物力消耗，節(jié)省成本，使得企業(yè)獲得更高的經(jīng)濟(jì)效益，推動(dòng)了機(jī)械設(shè)計(jì)制造企業(yè)的集成化以及智能化生產(chǎn)，在企業(yè)高新技術(shù)的發(fā)展之路上邁出了一大步。

參考文獻(xiàn)：

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