機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化優(yōu)缺點(diǎn)及應(yīng)用研究

陳波

【摘 要】本文主要分析機(jī)械制造設(shè)計(jì)自動(dòng)化技術(shù)的特點(diǎn)，根據(jù)機(jī)械自動(dòng)化在個(gè)行業(yè)的應(yīng)用，顯現(xiàn)出機(jī)械自動(dòng)化產(chǎn)品的優(yōu)勢(shì)，具有多功能化，高效率，節(jié)省能源材料，滿(mǎn)足人們生活生產(chǎn)多元化的需求。提出了自動(dòng)化控制今后的主要目標(biāo)。

【關(guān)鍵詞】機(jī)械設(shè)計(jì)制造；自動(dòng)化技術(shù)

隨著全球經(jīng)濟(jì)一體化發(fā)展帶動(dòng)了科技的快速進(jìn)步，推動(dòng)了新興產(chǎn)業(yè)的革新，我國(guó)的機(jī)械設(shè)計(jì)制造水平顯著提高，當(dāng)前社會(huì)需求不斷提高，傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)制造已無(wú)法滿(mǎn)足社會(huì)發(fā)展的需求，自動(dòng)化機(jī)械設(shè)計(jì)制造具有很大的優(yōu)勢(shì)，能夠降低資源的損耗，提高生產(chǎn)效率，提升產(chǎn)品質(zhì)量，保證生產(chǎn)安全等，為最大限度發(fā)揮機(jī)械設(shè)計(jì)制造自動(dòng)化的作用，對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)制造自動(dòng)化進(jìn)行研究十分必要。

一、機(jī)械設(shè)計(jì)制造自動(dòng)化技術(shù)概述

（一）自動(dòng)化技術(shù)的概念

1984年，美國(guó)機(jī)械工程師協(xié)會(huì)對(duì)現(xiàn)代機(jī)械定義為，用于完成包括機(jī)械力等動(dòng)力學(xué)任務(wù)的機(jī)械及機(jī)電不見(jiàn)相互聯(lián)系的系統(tǒng)。現(xiàn)代機(jī)械指機(jī)電一體化系統(tǒng)，機(jī)電一體化是機(jī)械工程產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造中的協(xié)同結(jié)合。

機(jī)械設(shè)計(jì)制造機(jī)器自動(dòng)化是多門(mén)技術(shù)學(xué)科相互滲透的產(chǎn)物，是逐漸完善的新興邊緣學(xué)科，機(jī)械自動(dòng)化時(shí)機(jī)械工業(yè)技術(shù)結(jié)構(gòu)，功能構(gòu)成及管理體系發(fā)生了巨大變化。其發(fā)展已成為有自身體系的新型學(xué)科，將不斷被賦予新的內(nèi)容。機(jī)械自動(dòng)化設(shè)計(jì)制造從系統(tǒng)觀(guān)點(diǎn)出發(fā)，綜合應(yīng)用自動(dòng)控制技術(shù)、信息技術(shù)、軟件編程技術(shù)等群體技術(shù)，根據(jù)系統(tǒng)功能目標(biāo)，在高質(zhì)量、多功能的意義上實(shí)現(xiàn)特定功能價(jià)值的系統(tǒng)工程技術(shù)【1】。

機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)是基于群體技術(shù)有機(jī)融合的綜合性技術(shù)，智能化的特征是現(xiàn)代機(jī)械自動(dòng)化的重要標(biāo)志。

（二）自動(dòng)化技術(shù)的特點(diǎn)

現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)制造擴(kuò)大了應(yīng)用范圍，表現(xiàn)出更強(qiáng)的集成性、快速性等特點(diǎn)，使得機(jī)械設(shè)計(jì)方向更加寬闊。新型自動(dòng)化系統(tǒng)人性化的特點(diǎn)更加明顯，代替了傳統(tǒng)的手工操作方式，大大降低了因人工操作生產(chǎn)的失誤率，保證了工人的安全。自動(dòng)化程序中植入特定的程序檢查安全隱患，采取有效措施，可降低安全事故的發(fā)生率。

信息技術(shù)進(jìn)行自動(dòng)化管理，能從節(jié)約能源方面降低生產(chǎn)成本，達(dá)到可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略目標(biāo)。加入了能對(duì)資源環(huán)境的保護(hù)監(jiān)管程序，減少資源的浪費(fèi)，傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)制造的實(shí)踐操作會(huì)不可避免的出現(xiàn)各種問(wèn)題，殘次品的出現(xiàn)浪費(fèi)了大量的人力財(cái)力，為符合科學(xué)發(fā)展觀(guān)，企業(yè)采用現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)制造自動(dòng)化技術(shù)，達(dá)到提升生產(chǎn)效率的目的。

機(jī)械設(shè)計(jì)制造自動(dòng)化的優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在產(chǎn)品質(zhì)量更佳，設(shè)備維修調(diào)整便利性，操作環(huán)境更安全等方面。自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用下，由程序下達(dá)指令進(jìn)行高精度的機(jī)器操作，提高了生產(chǎn)效率與品質(zhì)。機(jī)械產(chǎn)品控制需對(duì)某一零件進(jìn)行更換，只需更改其中的程序選項(xiàng)。

二、機(jī)械設(shè)計(jì)制造自動(dòng)化技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

機(jī)械自動(dòng)化產(chǎn)品具有很多高的功能水平，為開(kāi)發(fā)生產(chǎn)者帶來(lái)巨大的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。機(jī)械自動(dòng)化產(chǎn)品大多具有信息自動(dòng)處理功能，自動(dòng)化控制系統(tǒng)可以確保按設(shè)計(jì)要求完成預(yù)定動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)最佳操作，機(jī)械自動(dòng)化產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)了工作自動(dòng)化。

如柔性制造系統(tǒng)生產(chǎn)設(shè)備利用率可提高1.5-3.5倍，降低加工成本50%，機(jī)械自動(dòng)化工作方式可通過(guò)調(diào)整軟件適應(yīng)需求，適用于多品種的生產(chǎn)，是縮短產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期的重要途徑。

機(jī)械自動(dòng)化產(chǎn)品具有自動(dòng)監(jiān)視，自動(dòng)診斷等功能，遇到過(guò)載電力故障時(shí)，能自動(dòng)采取保護(hù)措施，避免發(fā)生人身安全事故。采用電子元器件生產(chǎn)機(jī)械自動(dòng)化產(chǎn)品，使其具有較高的靈敏度，使得產(chǎn)品壽命得到了延長(zhǎng)【2】。

機(jī)械自動(dòng)化產(chǎn)品在安裝調(diào)試時(shí)，可通過(guò)改變控制程序滿(mǎn)足用戶(hù)的需求，可通過(guò)多種手段輸入到機(jī)械自動(dòng)化產(chǎn)品控制系統(tǒng)中，可先存入若干套不同的執(zhí)行程序，自動(dòng)檢索功能對(duì)可能出現(xiàn)的故障采取措施恢復(fù)正常，機(jī)械自動(dòng)化操作手柄顯著減少，方便操作。工作中根據(jù)預(yù)設(shè)程序由控制系統(tǒng)指揮，機(jī)械自動(dòng)化產(chǎn)品可通過(guò)數(shù)學(xué)模型隨即自尋最佳工作程序。

機(jī)械自動(dòng)化產(chǎn)品突破了機(jī)電產(chǎn)品單技術(shù)的限制，大大提高產(chǎn)品功能，機(jī)械自動(dòng)化產(chǎn)品具有自動(dòng)化控制，自動(dòng)保護(hù)等多種功能，能應(yīng)用于不同場(chǎng)合，滿(mǎn)足用戶(hù)需求。

機(jī)械自動(dòng)化產(chǎn)品自動(dòng)化程度高，將人們從繁重的體力勞動(dòng)中解放出來(lái)，可加速辦公自動(dòng)化，促進(jìn)我國(guó)現(xiàn)代化的實(shí)現(xiàn)。機(jī)械自動(dòng)化產(chǎn)品通過(guò)采用低能耗驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，因多種學(xué)科交叉融合，機(jī)械自動(dòng)化系統(tǒng)從硬件系統(tǒng)轉(zhuǎn)移到軟件系統(tǒng)，減少了材料消耗。機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用會(huì)帶來(lái)顯著的社會(huì)效益，世界各國(guó)都在大力發(fā)展推廣機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)。

三、機(jī)械設(shè)計(jì)制造自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用

生產(chǎn)中一些工藝變量對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量具很大的影響，如精餾塔塔頂溫度必須保持一定，保持其平穩(wěn)性是生產(chǎn)控制的前提。

鍋爐汽包是生產(chǎn)蒸汽的設(shè)備，如水位過(guò)低會(huì)導(dǎo)致鍋爐燒干發(fā)生安全事故，水位過(guò)高會(huì)影響蒸汽質(zhì)量，嚴(yán)格的控制汽包的液位是保證鍋爐正常生產(chǎn)的必要措施。

汽包水位控制手段是控制給水，單沖量即汽包水位。蒸汽負(fù)荷突然大幅增加時(shí)，控制器不能開(kāi)打給水閥增加水量，關(guān)小控制閥開(kāi)度，到假水位消失后，送水量減小，嚴(yán)重時(shí)汽包水位會(huì)引發(fā)安全事故。對(duì)停留時(shí)間短的情況，單沖量控制系統(tǒng)不能適應(yīng)，對(duì)小型鍋爐引水在汽包中停留時(shí)間較長(zhǎng)，配置聯(lián)鎖報(bào)警裝置可保證安全操作。

蒸汽負(fù)荷的變化是汽包水位控制中的主要擾動(dòng)，如根據(jù)蒸汽流量校正，可補(bǔ)償假水位引起的誤動(dòng)作，改善控制品質(zhì)。引入蒸汽流量信號(hào)，使用雙沖量控制系統(tǒng)，雙沖量控制系統(tǒng)是前饋控制加單回路反饋控制的復(fù)合控制系統(tǒng)，如需考慮兩條通道動(dòng)態(tài)差異需引入動(dòng)態(tài)補(bǔ)償環(huán)節(jié)。

自動(dòng)化控制裝置與工藝設(shè)備組成了無(wú)人參與的自動(dòng)化控制系統(tǒng)，在操作室中可觀(guān)察裝置的變化，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度。工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模迅速發(fā)展，加劇了生態(tài)環(huán)境無(wú)人，減小工業(yè)生產(chǎn)對(duì)環(huán)境的污染影響納入了生產(chǎn)控制目標(biāo)范圍。自動(dòng)化控制主要目標(biāo)是保證生產(chǎn)過(guò)程的安全，盡量減少原材料損耗，達(dá)到預(yù)期的產(chǎn)品質(zhì)量，最大限度減少對(duì)環(huán)境的污染。

四、結(jié)語(yǔ)

現(xiàn)代機(jī)械自動(dòng)化在設(shè)計(jì)制造中具有多功能，低能耗的優(yōu)勢(shì)，機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)面臨共性關(guān)鍵技術(shù)是傳感檢測(cè)技術(shù)，精密機(jī)械技術(shù)等。機(jī)械自動(dòng)化系統(tǒng)是機(jī)電一體化系統(tǒng)，機(jī)械設(shè)計(jì)制造向機(jī)械自動(dòng)化發(fā)展成為必然趨勢(shì)，設(shè)計(jì)者應(yīng)作為新技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的創(chuàng)造者，促進(jìn)機(jī)電一體化技術(shù)的不斷發(fā)展。

【參考文獻(xiàn)】

[1]夏玉濤.自動(dòng)化技術(shù)在機(jī)械設(shè)備制造中的應(yīng)用[J].電子技術(shù)與軟件工程，2019（07）：108.

[2]魏玉魯.機(jī)械自動(dòng)化設(shè)計(jì)與制造存在問(wèn)題及應(yīng)對(duì)措施[J].山東工業(yè)技術(shù)，2019（11）：27.