淺談機械制造自動化的特點及發(fā)展趨勢

欒星亮

摘 要：機械制造及其自動化研究機械制造理論、制造技術(shù)、自動化制造系統(tǒng)和先進制造模式。機械制造及其自動化是將機械設(shè)備與自動化通過計算機的方式結(jié)合起來，為節(jié)省人工和簡便操作提供技術(shù)支持，使傳統(tǒng)的機械加工得到質(zhì)的飛躍。機械制造自動化的出現(xiàn)極大提高了工作效率節(jié)省人力，提高生產(chǎn)效率，降低成本，在工業(yè)制造中尤為重要。

關(guān)鍵詞：自動化；工藝；技術(shù)

1.機械制造自動化技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀

從機械制造應(yīng)用自動化來看，個別國家的相關(guān)先進工藝已達到相當(dāng)成熟的地步，其發(fā)展程度是我國目前的技術(shù)水平無法比擬的。我國應(yīng)用水準(zhǔn)并不高、機床上也極少應(yīng)用自動化技術(shù)，和其他發(fā)達國家相比較在質(zhì)量上、品種上以及使使用上都還有一定的差距。發(fā)展的也十分不平衡，一些重工業(yè)基地已完全實現(xiàn)機械制造現(xiàn)代化，而一些較落后地區(qū)仍在利用傳統(tǒng)的生產(chǎn)模式。因此，如何促進我國機械制造行業(yè)平衡發(fā)展，提升行業(yè)整體技術(shù)水平，提高國家整體機械制造自動化水平的主要攻克方向。

先進的自動化技術(shù)是用到計算機輔助機械加工，通過智能化的電腦去處理更多的較為復(fù)雜的問題，發(fā)展自動化技術(shù)要從實際中加強推廣，不但要具備發(fā)動機，還必須要具備配套的自動化控制元件與系統(tǒng)，有關(guān)人員要具有關(guān)注零部件檢測、計算機技術(shù)以及電子學(xué)自動化。

使用程序數(shù)控機床，將可靠高效計算機使用到自動化生產(chǎn)線、生產(chǎn)信息系統(tǒng)以及自動化控制系統(tǒng)各個方面。在應(yīng)用自動化生產(chǎn)之時，要應(yīng)用伺候系統(tǒng)、自動化檢測以及自動化控制等，使用自動控制理論與微電子技術(shù)進行運算、交換、決策、判斷以及存儲等，將機械制造和自動化技術(shù)有機結(jié)合，依靠科學(xué)進行機械制造。

機械制造及其自動化適應(yīng)了市場需要、創(chuàng)新設(shè)計、工藝技術(shù)、生產(chǎn)過程組織與監(jiān)控、市場信息反饋在內(nèi)的工程系統(tǒng)。它是不斷更新發(fā)展的一種高新技術(shù)體系。具體主要包括成組技術(shù)（GT）、計算機輔助設(shè)計與制造（CAD＼CAM）、計算機輔助工藝規(guī)程設(shè)計（CAPP）、柔性制造系統(tǒng)（FMS）、計算機集成制造系統(tǒng)（CIMS）、敏捷制造系統(tǒng)（AM）以及快速成型制造系統(tǒng)（RPM）。

2.生產(chǎn)自動化的特點

2.1勞動生產(chǎn)率的提高

完全通過機械來對產(chǎn)品進行加工，在很大程度上減少了傳統(tǒng)的人工操作所帶來的失誤，從而有效提高了產(chǎn)品合格率。通過機械制造自動化技術(shù)，可保證制造精度在較小的范圍內(nèi)波動，提升產(chǎn)品合格率，提升企業(yè)效益。同時，轉(zhuǎn)變了傳統(tǒng)的勞動形式，解放了大量工人勞動力，之前由人工完成的工作轉(zhuǎn)變?yōu)橛蓹C器完成，使產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率得到大幅度提升，節(jié)約了資源，提高了資源利用率，降低了生產(chǎn)成本，提高了企業(yè)的效益。

2.2保護環(huán)境

作為一個企業(yè)，也保護環(huán)境、愛護生態(tài)是不容推卸的義務(wù)。機械制造行業(yè)由于對生態(tài)環(huán)境破壞較大，更應(yīng)主動擔(dān)當(dāng)起保護生態(tài)環(huán)境的責(zé)任。在機械制造自動化技術(shù)中融入節(jié)能環(huán)保的理念。具體來說，從機械設(shè)備的設(shè)計、選材、制造到維護、回收，各個環(huán)節(jié)均要考慮環(huán)保因素。通過選用環(huán)境友好型材料，采取對環(huán)境影響較小的方式進行加工處理，定期進行維護以延長使用壽命，對報廢件進行回收以循環(huán)利用材料，可最大限度減少對環(huán)境的破壞，從而達到很好的生態(tài)效益。

2.3具有較高的安全性能

與傳統(tǒng)生產(chǎn)過程相比，機械制造自動化技術(shù)在應(yīng)用時具有較大安全性。通過進行程序的設(shè)定，該技術(shù)可在發(fā)生危險時自動停止運行并報警提醒，從而遏制危害的進一步擴大，最大限度降低事故發(fā)生率，保障人員生命安全，減少企業(yè)財產(chǎn)損失。同時，該技術(shù)還能在芯片等高精度電子元件的加工上進行應(yīng)用，從而提升市場競爭力，為企業(yè)帶來更高的收益。

2.4應(yīng)用范圍廣

機械制造自動化技術(shù)在現(xiàn)代工業(yè)中得到了十分廣泛的應(yīng)用，主要原因在于該技術(shù)具備強大的復(fù)合功能，可在不同工作環(huán)境中發(fā)揮相應(yīng)的作用。由于該技術(shù)在理論和實際中具有雙重重要性，通過對其機械設(shè)備進行改造，便可達到不同的精度和效率，適應(yīng)范圍較廣泛。一項技術(shù)的發(fā)展就可能促進整個工業(yè)領(lǐng)域的生產(chǎn)能力的發(fā)展，為解放勞動力提供更為成熟的技術(shù)支持。

3.現(xiàn)代制造技術(shù)以及其功能

3.1成組技術(shù)

成組技術(shù)是針對于生產(chǎn)中需要把大批量的生產(chǎn)的先進工藝和高效設(shè)備以及生產(chǎn)方式用于中小批量產(chǎn)品的生產(chǎn)組織方式。

成組技術(shù)是充分利用事物之間的相似性，將許多具有類似信息的研究對象歸并成組，并用大致相同的方法來解決這一組研究對象的生產(chǎn)技術(shù)問題，這樣就可以發(fā)揮規(guī)模生產(chǎn)的優(yōu)勢，達到提高生產(chǎn)效率、降低生產(chǎn)成本的目的。由于很多零部件在尺寸、形狀、精度、表面質(zhì)量和材料方面具有這種相似性，因此在加工工序安裝定位機床設(shè)備以及工藝流程路線等各個方面也都呈現(xiàn)出一定的相似性。成組技術(shù)就是對零件的形似型進行標(biāo)識、歸類和應(yīng)用，以便形成更容易管理的數(shù)據(jù)庫。

零件的編碼就是用一串?dāng)?shù)字和英文字母來描述零件的設(shè)計和工藝基本特征的信息。它是標(biāo)識相似性的手段，依據(jù)編碼按照一定的相似性和相似程度再將零部件劃分為加工組，因此他是組成技術(shù)的重要內(nèi)容，其合理與否將會直接影響到成組技術(shù)的經(jīng)濟效果

3.2分類編碼系統(tǒng)

計算機輔助設(shè)計是在計算機硬件與軟件的支持下，通過對產(chǎn)品的描述、造型、系統(tǒng)分析、優(yōu)化、仿真和圖形處理的研究，完成產(chǎn)品的全部設(shè)計過程，并且最終輸出滿意的設(shè)計結(jié)果和產(chǎn)品技術(shù)圖形。

計算機輔助制造有廣義和狹義兩種，廣義的CAM一般是利用計算機輔助完成從生產(chǎn)準(zhǔn)備到產(chǎn)品制造的整個流程的活動，包括工藝過程設(shè)計、工裝設(shè)計、NC自動編程、成產(chǎn)作業(yè)計劃、成產(chǎn)控制、質(zhì)量控制等。狹義的CAM是指NC程序編程，包括刀具路徑規(guī)劃、刀位文件生成、刀位軌跡仿真以及NC代碼生成等。

3.3計算機輔助工藝規(guī)程設(shè)計

它是機械制造生產(chǎn)過程中的一項重要的技術(shù)準(zhǔn)備工作，是產(chǎn)品設(shè)計與制造之間的鏈接紐帶。零件加工工藝過程中涉及的問題很多，所以編制工藝流程比較復(fù)雜。由于編制人員的生產(chǎn)經(jīng)驗和參考資料不同，同一個零部件可能會編制出不同的工藝流程，傳統(tǒng)的工藝設(shè)計方法需要大量的時間和豐富的實踐經(jīng)驗，工藝設(shè)計的質(zhì)量在很大程度上取決于工藝人員的水平和主觀性。這使得工藝設(shè)計很難做到最優(yōu)化和標(biāo)準(zhǔn)化。數(shù)控機床的出現(xiàn)有效的彌補了這一個問題，為零件加工工藝的規(guī)程創(chuàng)造了條件。

3.4柔性制造系統(tǒng)

成組技術(shù)能夠有效的解決外形結(jié)構(gòu)和加工工藝相差不大的工件的加工，但是它不能夠很好的解決多品種、中小批量生產(chǎn)的自動化問題，柔性制造系統(tǒng)很好的解決了這一問題。柔性制造系統(tǒng)是由計算機控制的、以數(shù)控機床設(shè)備為基礎(chǔ)和以及物料輸運系統(tǒng)連成的、能形成沒有固定加工工序和節(jié)拍的自動加工制造系統(tǒng)。

3.5計算機集成制造系統(tǒng)

生產(chǎn)技術(shù)的高度發(fā)展要求設(shè)計與制造在產(chǎn)品生產(chǎn)中的有機結(jié)合，實現(xiàn)一體化，從而發(fā)展形成集成制造系統(tǒng)。用計算機網(wǎng)絡(luò)將產(chǎn)品生產(chǎn)全過程的各個子系統(tǒng)有機的集合成一個整體，以實現(xiàn)生產(chǎn)的高度柔性化、自動化和集成化，從而達到高效率、高質(zhì)量、低成本的生產(chǎn)目的。

3.6敏捷制造技術(shù)

敏捷制造技術(shù)是企業(yè)采用現(xiàn)代通訊手段，通過快速配置各種資源（包括技術(shù)、管理和人）以有效的協(xié)調(diào)方式響應(yīng)用戶需求，實現(xiàn)制造的敏捷性。

綜上，要依據(jù)我國的國情，合理使用自動單機與自動線技術(shù)，讓企業(yè)獲得一定的經(jīng)濟利益，如果產(chǎn)品品種比較多就應(yīng)該快速的調(diào)整設(shè)備，實現(xiàn)生產(chǎn)自動化，合理運用計算機，提高生產(chǎn)效率。西方發(fā)達國家正不斷通過將納米技術(shù)、微米技術(shù)以及復(fù)合加工技術(shù)等融入到機械制造自動化技術(shù)中來實現(xiàn)對現(xiàn)有技術(shù)的改革和創(chuàng)新。