機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化的設(shè)計(jì)原則與發(fā)展趨勢(shì)

劉猛龍

摘?要：自動(dòng)化技術(shù)及信息技術(shù)的發(fā)展使得機(jī)械工作不再是簡(jiǎn)單地重復(fù)，而是利用各種程序來完成智能化操作，實(shí)現(xiàn)了機(jī)械的智能化操作與維護(hù)，大大提升了機(jī)械工作效率與總體穩(wěn)定性，在工作時(shí)能夠更加精準(zhǔn)地完成任務(wù)。以生化、電腦、通訊為基礎(chǔ)的自動(dòng)化設(shè)計(jì)與指令機(jī)構(gòu)替代了人工，智能程序能夠更好地完成檢測(cè)、分析與處理等工作，自動(dòng)化程度的全面提升有助于實(shí)現(xiàn)機(jī)械設(shè)計(jì)制造的可持續(xù)發(fā)展。

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)

1 機(jī)械制造自動(dòng)化的源泉

19世紀(jì)，機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)出現(xiàn)并逐漸被應(yīng)用到了冷加工領(lǐng)域，從20世紀(jì)60年代起，市場(chǎng)對(duì)自動(dòng)化的需求顯著提升。為進(jìn)一步提升機(jī)械制造應(yīng)用效率，增強(qiáng)制造靈活性，自動(dòng)化技術(shù)開始進(jìn)入至機(jī)械制造領(lǐng)域，并出現(xiàn)了適用于機(jī)械制造的相應(yīng)自動(dòng)化技術(shù)，設(shè)備。計(jì)算機(jī)技術(shù)的高度發(fā)展，通訊技術(shù)與電子技術(shù)的進(jìn)步，逐漸讓計(jì)算機(jī)取代了人工操作，賦予了制造系統(tǒng)自動(dòng)化運(yùn)作特性，可以自動(dòng)完成檢測(cè)、信息處理，并在這一基礎(chǔ)上作出判斷，進(jìn)而達(dá)到對(duì)設(shè)備的控制，并可從制造特定機(jī)械部件，制造出多種機(jī)械產(chǎn)品。

2 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化的發(fā)展現(xiàn)狀

2.1 機(jī)械設(shè)計(jì)方法

一些發(fā)達(dá)國(guó)家在機(jī)械設(shè)計(jì)領(lǐng)域展開了深入研究，特別是對(duì)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則保持了高度重視，不僅僅針對(duì)不同的機(jī)械領(lǐng)域制訂了非常詳細(xì)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，而且還會(huì)及時(shí)更新數(shù)據(jù)，新型設(shè)計(jì)方法的引入保證了設(shè)計(jì)始終與時(shí)代發(fā)展相適應(yīng)。目前，大量企業(yè)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了無紙化辦公，機(jī)械圖紙的設(shè)計(jì)與傳輸全部通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)來完成。CAD作為機(jī)械設(shè)計(jì)領(lǐng)域應(yīng)用最為廣泛的輔助工具被我國(guó)企業(yè)紛紛引入，在機(jī)械設(shè)計(jì)方面同時(shí)參考了一些發(fā)達(dá)國(guó)家的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，有效縮小了我國(guó)與發(fā)達(dá)國(guó)家在機(jī)械設(shè)計(jì)領(lǐng)域的差距，但仍有部分小型企業(yè)在沿用傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方式，這會(huì)影響到這些企業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力的提升。

2.2 機(jī)械制造工藝

機(jī)械設(shè)備在制造環(huán)節(jié)選擇的工藝和工具會(huì)在很大程度上影響到產(chǎn)品的質(zhì)量。通過機(jī)械制造工藝的改進(jìn)和加工方法的優(yōu)化能夠有效提升自動(dòng)化水平，使機(jī)械制造的質(zhì)量與水平得到根本性提升。發(fā)達(dá)國(guó)家在機(jī)械加工方法與加工工藝方面投入了大量資金與人力來展開深度研究，包括激光加工、電磁加工、復(fù)合加工等方式在內(nèi)的全新技術(shù)被廣泛應(yīng)用，機(jī)械加工設(shè)備實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化。但我國(guó)機(jī)械制造工藝發(fā)展速度非常緩慢，關(guān)于新工藝的研究與應(yīng)用較少，很多制造廠家還在沿用具有數(shù)十年歷史的設(shè)備，自動(dòng)化水平無法得到保證。

3 機(jī)械制造自動(dòng)化技術(shù)的意義

3.1 有利于增進(jìn)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益

在機(jī)械制造領(lǐng)域引入自動(dòng)化技術(shù)，不僅可以大幅降低企業(yè)制造成本，還節(jié)省了單位時(shí)間內(nèi)的人力、財(cái)力支出與損耗。此外，自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用，保障了產(chǎn)品的穩(wěn)定性與質(zhì)量，有助于增強(qiáng)企業(yè)在市場(chǎng)中的競(jìng)爭(zhēng)力，為拓展市場(chǎng)，贏得更大的經(jīng)濟(jì)效益提供了有利條件。

3.2 提高了機(jī)械制造的運(yùn)行效率

市場(chǎng)對(duì)機(jī)械制造也開始提出了更多的要求，經(jīng)由自動(dòng)化設(shè)備與技能的應(yīng)用，促使機(jī)械制造的效率有所提升，可以令機(jī)械制造的性能有所提高，進(jìn)而達(dá)到社會(huì)工業(yè)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的現(xiàn)實(shí)要求。

3.3 有利于推動(dòng)機(jī)械制造技術(shù)的創(chuàng)新

機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)是計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要成果，符合社會(huì)信息化快速發(fā)展的訴求。計(jì)算機(jī)技術(shù)上的進(jìn)步與新技術(shù)的出現(xiàn)，都可能引起機(jī)械制造自動(dòng)化技術(shù)的優(yōu)化、改進(jìn)，更好地將新的思想模式與自動(dòng)化技術(shù)結(jié)合，提升人們的視野，推動(dòng)技術(shù)革新。

4 機(jī)械制造設(shè)計(jì)及制造的原則

機(jī)械設(shè)計(jì)與制造需要遵循一定的操作原則，如功能開發(fā)更全面、操作更便捷、技術(shù)更先進(jìn)、實(shí)用，將這些作為自動(dòng)化技術(shù)創(chuàng)新與機(jī)械制造的基本原則，可以更好地達(dá)到技術(shù)升級(jí)的要求。

4.1 操作的簡(jiǎn)易性

傳統(tǒng)機(jī)械制造設(shè)計(jì)具體到操作上來分析，是較為復(fù)雜且難以實(shí)現(xiàn)的，設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)沒有考慮操作可行性，在部分領(lǐng)域中，還要引入大量的機(jī)械設(shè)備作為物理支持，設(shè)計(jì)自動(dòng)化設(shè)備的過程逐步的簡(jiǎn)化了操作過程。設(shè)備如果越簡(jiǎn)單，操作起來則越便捷。

4.2 創(chuàng)新技術(shù)的運(yùn)用

自動(dòng)化技術(shù)并非是一成不變的，而是需要持續(xù)優(yōu)化、更新，不斷引入新技術(shù)，在機(jī)械制造的整個(gè)生產(chǎn)階段要引入創(chuàng)新技術(shù)。令機(jī)械制造自動(dòng)化工作得以全面創(chuàng)新。機(jī)械制造及自動(dòng)化如果要保證穩(wěn)定的進(jìn)步，要以技術(shù)更新、創(chuàng)新、發(fā)展為支撐。

4.3 功能開發(fā)的全面性

機(jī)械制造與自動(dòng)化設(shè)計(jì)在功能層面應(yīng)凸顯全面性，逐步滿足人們?nèi)罕姷男乱蟆＜夹g(shù)創(chuàng)新應(yīng)以新功能實(shí)現(xiàn)為基礎(chǔ)，逐漸推動(dòng)自動(dòng)化操作的多樣性，豐富操作功能。

4.4 提升機(jī)械產(chǎn)品品質(zhì)

自動(dòng)化技術(shù)的引入使得來自機(jī)械運(yùn)行與生產(chǎn)環(huán)節(jié)人為因素的影響大大減少，人工操作帶來的負(fù)面影響也被最大程度降低，生產(chǎn)效率與生產(chǎn)質(zhì)量得到了根本性提高，機(jī)械實(shí)現(xiàn)了長(zhǎng)期的連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行，工人也可以從繁重的流水線操作轉(zhuǎn)向自動(dòng)化控制，有效節(jié)省了人力與物力的投入。系統(tǒng)自動(dòng)化運(yùn)行可以保證整個(gè)生產(chǎn)流程的控制更加精準(zhǔn)，產(chǎn)品的生產(chǎn)精度與生產(chǎn)效率得到同步提升，有助于提升整體機(jī)械產(chǎn)品的品質(zhì)。

4.5 充分利用先進(jìn)技術(shù)

將信息技術(shù)引入機(jī)械設(shè)計(jì)制造領(lǐng)域能夠切實(shí)提升產(chǎn)品系統(tǒng)性能，保證設(shè)備的智能化與人性化。在生產(chǎn)過程中，機(jī)床與生產(chǎn)設(shè)施的使用能夠有效改變機(jī)器形狀與結(jié)構(gòu)，提升了產(chǎn)品的質(zhì)量與性能。利用信息技術(shù)對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)進(jìn)行處理能夠進(jìn)一步提升信息處理的全面性，可以將各種信息有效引入設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，使強(qiáng)大的信息處理功能能夠?qū)⒏鞣N資料直觀地呈現(xiàn)在設(shè)計(jì)者與生產(chǎn)者面前。先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用能夠使機(jī)械設(shè)計(jì)與制造更加科學(xué)、高效、智能，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)機(jī)械設(shè)計(jì)制造水平的持續(xù)提升。

4.6 有效滿足設(shè)備需求

機(jī)械設(shè)備的設(shè)計(jì)與制造是為了更好地滿足人們的使用需要，特別是工業(yè)生產(chǎn)，對(duì)機(jī)械設(shè)備的效率與可靠性都提出了較高要求。不同產(chǎn)品的核心競(jìng)爭(zhēng)力與主要工作目標(biāo)是不同的，例如車床，必須在短時(shí)間內(nèi)完成高精度零部件的加工，因此，在機(jī)械設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)必須要充分考慮到用戶對(duì)機(jī)械的使用要求，明確機(jī)械的具體應(yīng)用環(huán)節(jié)，準(zhǔn)確把握機(jī)械設(shè)計(jì)的主要目標(biāo)與研究方向，確保產(chǎn)品在制造和生產(chǎn)后能夠較好地實(shí)現(xiàn)其應(yīng)有功能，以滿足用戶的不同需求。

5 機(jī)械設(shè)計(jì)和自動(dòng)化的發(fā)展趨勢(shì)

5.1 智能化技術(shù)的運(yùn)用

如今機(jī)械制造的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)要應(yīng)對(duì)的是比較嚴(yán)峻的考驗(yàn)，依靠網(wǎng)絡(luò)技術(shù)特征，圍繞創(chuàng)新、智能、安全、持續(xù)等原則，打造高水平的技術(shù)系統(tǒng)，切實(shí)保障機(jī)械制造自動(dòng)化的應(yīng)用質(zhì)量、效益。

5.2 綠色發(fā)展

打造環(huán)境友好型社會(huì)，推動(dòng)資源節(jié)約型社會(huì)建設(shè)，都需要機(jī)械制造和設(shè)計(jì)中對(duì)資源進(jìn)行科學(xué)的利用，使得通過這些資源能獲得最好的效益，同時(shí)也降低對(duì)自然環(huán)境的影響。自動(dòng)化技術(shù)中也需體現(xiàn)環(huán)保性，如創(chuàng)新技術(shù)，對(duì)廢物進(jìn)行合理的回收和利用。此外要把能源的消耗控制在一定的區(qū)間內(nèi)。

5.3 網(wǎng)絡(luò)化

互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化的融合能夠更好地實(shí)現(xiàn)機(jī)電設(shè)備一體化。遠(yuǎn)程控制與遠(yuǎn)程監(jiān)視能夠保證對(duì)制造過程展開全面控制，進(jìn)而對(duì)全過程展開有效監(jiān)管，從根本上改變了機(jī)械生產(chǎn)方式，有效解放了工人，在減少人力、物力投入的同時(shí)還保證了生產(chǎn)效率與生產(chǎn)質(zhì)量。

6 結(jié)束語

綜合機(jī)械制造自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展態(tài)勢(shì)與方向來看，筆者得出了自動(dòng)化技術(shù)在機(jī)械制造中的局限性，能更好地提升其經(jīng)濟(jì)與社會(huì)效益，有助于企業(yè)市場(chǎng)開發(fā)、拓展，有助于社會(huì)良性發(fā)展，可以為國(guó)家經(jīng)濟(jì)與技術(shù)進(jìn)步等提供有力的支持。

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