機械設(shè)計制造自動化的設(shè)計理念及其經(jīng)濟效益分析

趙偉華

（鄭州環(huán)球重工機械有限公司，河南 鄭州 450000）

一、機械設(shè)計及其自動化的含義

從基礎(chǔ)定義上來說，機械設(shè)計就是根據(jù)用戶的使用要求對專用機械的工作原理、結(jié)構(gòu)、運動方式、力和能量的傳遞方式、各個零件的材料和形狀尺寸、潤滑方法等進行構(gòu)思、分析和計算并將其轉(zhuǎn)化為具體的描述以作為制造依據(jù)的工作過程。

機械工業(yè)是為國民經(jīng)濟發(fā)展提供硬性設(shè)施的基礎(chǔ)性工業(yè)，它隨著科學技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展。機械設(shè)計自動化以自然科學、技術(shù)科學為理論基礎(chǔ)，結(jié)合生產(chǎn)實踐中的技術(shù)經(jīng)驗，試圖研究和解決在機械設(shè)計過程中有關(guān)開發(fā)、設(shè)計、制造、安裝、運用等自動化方面的問題。機械設(shè)計制造及其自動化是機械行業(yè)未來的發(fā)展趨勢，結(jié)合機器設(shè)備與電子技術(shù)，產(chǎn)品的開發(fā)正在逐步的得到完善，新興的交叉學科技術(shù)在機械自動化的機械行業(yè)中包括產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，功能結(jié)構(gòu)和成分，生產(chǎn)方法和管理系統(tǒng)，工業(yè)生產(chǎn)等等多個方面，機械設(shè)備和機械技術(shù)的開發(fā)已經(jīng)成為機械制造技術(shù)的重點。

二、機械設(shè)計制造及自動化的設(shè)計理念

（一）根據(jù)機器的功能要求開發(fā)

不同產(chǎn)品對機械設(shè)備的要求也不一樣，如今倡導小批量的生產(chǎn)就是根據(jù)客戶的不同需要生產(chǎn)不同規(guī)模的產(chǎn)品，產(chǎn)品之間的功能差異，造成了對機器功能更大的考驗。對于機械制造與自動化的設(shè)計中，必須根據(jù)機器本身的功能，通過計算機操作使用，使機器可以靈活的被使用。

機械自動化系統(tǒng)是一個綜合概念，包括機電一體化技術(shù)和機電一體化產(chǎn)品的各個方面。作為一個產(chǎn)品，也包含了設(shè)計，制造和特定的功能，以滿足要求，和其內(nèi)部結(jié)構(gòu)的有機聯(lián)系的。

（二）利用先進技術(shù)不斷創(chuàng)新

不同產(chǎn)品的功能和系統(tǒng)都不一樣，據(jù)此可以將產(chǎn)品分類，投入市場以后，對每一類產(chǎn)品的銷售使用情況作市場調(diào)差，分析出具備什么功能的產(chǎn)品被大多數(shù)人接受，然后分析原因，利用先進的科學技術(shù)著力成產(chǎn)開發(fā)，通過對產(chǎn)品原料的處理、加工，保證產(chǎn)品的質(zhì)量和外形。

三、機械自動化系統(tǒng)帶來的優(yōu)勢和經(jīng)濟效益

在我國科技的快速發(fā)展的帶動下，近年來國內(nèi)的機械自動化發(fā)展迅速，機械自動化產(chǎn)品被大多數(shù)人認可，大有取代傳統(tǒng)機電產(chǎn)品的趨勢，和過去使用的機電類產(chǎn)品不同的是機械自動化產(chǎn)品在功能使用上更加穩(wěn)定，一些先進技術(shù)的融入也大大提高了產(chǎn)品的附加值，這些特點都為產(chǎn)品生產(chǎn)者帶來了巨大的社會效益和經(jīng)濟效益。

（一）工作效率和產(chǎn)品質(zhì)量的雙重提高

現(xiàn)代機械自動化技術(shù)具備自動控制和自動修復(fù)能力，對生產(chǎn)產(chǎn)品的控制要求更加精確，檢測更加靈敏，在生產(chǎn)過程中對產(chǎn)品的精確度要求更加仔細，保證了產(chǎn)品的質(zhì)量。機械自動化技術(shù)同時也大大提高了工作的效率，有機器代替人力勞動，對操作的控制更加簡單，通過計算機技術(shù)可以實現(xiàn)機械統(tǒng)一操作，只需要在操作室對每個機器的正常運作進行監(jiān)控，調(diào)整，保證機器的正常運作。現(xiàn)代機械自動化技術(shù)的使用大大提高了產(chǎn)品的合格率和機械設(shè)備的穩(wěn)定性。此外，由于機械自動化工作可以通過調(diào)整軟件，以適應(yīng)良好的柔韌性，特別適合于小批量多品種的生產(chǎn)要求，縮短產(chǎn)品的開發(fā)周期，加快更換。

（二）降低了生產(chǎn)設(shè)備的安全隱患

機械自動化的運用，首先就是要保證生產(chǎn)設(shè)備的安全性和穩(wěn)定性，對生產(chǎn)中出現(xiàn)的危險狀況進行提前控制，在各個環(huán)節(jié)都應(yīng)該有相應(yīng)的監(jiān)控設(shè)施，對生產(chǎn)設(shè)備的運作實現(xiàn)自動報警、自動診斷。在機器工作當中，如果遇到過載、過壓、過流、短路等突發(fā)的電力故障時，可以自動轉(zhuǎn)換到安全的工作模式或直接切斷電路，避免出現(xiàn)不必要的工作人員和大型設(shè)備事故。機械自動化設(shè)備本身采用了更多的電子元器件，替代了可動構(gòu)件和易摩擦部件，所以在生產(chǎn)過程中也降低了事故的可能性，保證生產(chǎn)可靠性的同時也延長了設(shè)備的壽命。

（三）調(diào)整和維修方便，使用性能改善

機械自動化產(chǎn)品的安裝和調(diào)試，通過變更控制程序，實現(xiàn)工作方式的改變，以適應(yīng)不同用戶的需求的目標以及不斷變化的現(xiàn)場參數(shù)。這些控制程序可以通過各種方式輸入到控制系統(tǒng)中的機械自動化產(chǎn)品，而不需要改變?nèi)魏萎a(chǎn)品中的元件和零件。對于機械自動化的存儲功能的主要產(chǎn)物，可以預(yù)先存儲在一些不同配套的程序執(zhí)行，并針對不同的對象，然后根據(jù)給定的代碼信號輸入到指定的程序中工作。機械自動化產(chǎn)品的自動檢測和自動監(jiān)測功能可以在出現(xiàn)故障后自動采取措施，保證在其穩(wěn)定工作過程并解決故障使工作恢復(fù)正常。由于機械自動化產(chǎn)品，通常使用程序來控制和數(shù)字顯示，操作按鈕的數(shù)目和處理顯著減少，使得操作大大簡化和方便。機械自動化產(chǎn)品的工作過程中，根據(jù)預(yù)先設(shè)定的程序逐步由電子控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以重復(fù)，以實現(xiàn)所有的行動命令。高級機械自動化產(chǎn)品，通過數(shù)學模型，以及外界對被控對象的參數(shù)變化隨機找到自己的最佳工作程序，自動優(yōu)化操作。

（四）產(chǎn)品功能更加齊全

機械自動化產(chǎn)品遠遠超越了機電產(chǎn)品的功能，由簡單的單功能已經(jīng)逐步過渡到一種產(chǎn)品多種功能的效果，使消費者節(jié)約成本的同時也大大提高了產(chǎn)品的使用靈活性?，F(xiàn)在市場中出現(xiàn)的很多復(fù)合產(chǎn)品其實就是在產(chǎn)品生產(chǎn)的技術(shù)特點上具有相似功能的產(chǎn)品相互結(jié)合，生產(chǎn)出復(fù)合功能的產(chǎn)品，這樣在使用的時候就大大提高了操作的靈便性。

（五）生產(chǎn)自動化，減低人力勞動

機械自動化產(chǎn)品的自動化程度正在不斷提高，人們已經(jīng)從沉重的體力勞動中慢慢的解放出來，不僅工業(yè)在實現(xiàn)自動化，農(nóng)業(yè)的自動化幾年來也得到了大幅度提高，自動化操作是一個大趨勢，各個領(lǐng)域都在追求自動化模式，甚至部分產(chǎn)品的生產(chǎn)有望徹底擺脫人力勞動，這為我國實現(xiàn)現(xiàn)代化發(fā)展帶來新的動力。

（六）節(jié)約能源，減少耗材

一次能源和二次能源的節(jié)約是國家指定的戰(zhàn)略目標，也是所有企業(yè)和用戶十分關(guān)心的問題，通過使用低功耗驅(qū)動機構(gòu)的機械自動化產(chǎn)品，優(yōu)化調(diào)整控制，設(shè)備，提高能源利用效率，可以實現(xiàn)顯著的節(jié)能效果。同時，機械自動化系統(tǒng)融入了多種學科的知識，許多功能已經(jīng)由機電轉(zhuǎn)變?yōu)橛嬎銠C系統(tǒng)，軟件系統(tǒng)，另一方面，從硬件系統(tǒng)轉(zhuǎn)移到軟件系統(tǒng)，使機械自動化產(chǎn)品，降低材料消耗并促進了向小型設(shè)備的發(fā)展。

因此，機械自動化技術(shù)和產(chǎn)品的應(yīng)用，將會給生產(chǎn)部分和使用單位帶來雙贏的機會，并帶來了顯著的社會和經(jīng)濟效益。正因如此，世界各國，無論是德國、美國、英國等這些發(fā)達的國家還是在亞洲等發(fā)展中國家都在大力發(fā)展和推動機械自動化術(shù)。