機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化發(fā)展方向的研究

鄭月強(qiáng) 于旭良

摘 要：本文分析了機(jī)械制造設(shè)計(jì)以及自動(dòng)化的特征、問題、應(yīng)用以及發(fā)展，希望能夠?qū)ψx者提供一些借鑒和參考。

關(guān)鍵詞：機(jī)械設(shè)計(jì);自動(dòng)化;特征;問題;應(yīng)用;發(fā)展

1.前言

隨著科技水平的不斷進(jìn)步，在機(jī)械設(shè)計(jì)制造中，自動(dòng)化的程度越來越高，也必將帶動(dòng)機(jī)械設(shè)計(jì)制造業(yè)的快速發(fā)展。

2.機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化的特征

新時(shí)代相關(guān)市場對生產(chǎn)制造提出了新的需求，傳統(tǒng)的機(jī)械制造模式已無法勝任工作。機(jī)械設(shè)計(jì)制造與自動(dòng)化生產(chǎn)的實(shí)施，解放了勞動(dòng)力，有效減輕生產(chǎn)制造人員的勞動(dòng)壓力，同時(shí)又極大提高了產(chǎn)品精度與生產(chǎn)效率，因此，機(jī)械設(shè)計(jì)與制造，在企業(yè)生產(chǎn)生活中，具有極其重要的意義，確保了現(xiàn)代化生產(chǎn)模式的穩(wěn)定發(fā)展。它同時(shí)參考融合了系統(tǒng)化、智能化等各種新技術(shù)的獨(dú)特優(yōu)勢，更加精密可靠，提高了機(jī)器的生產(chǎn)效率，改善了生產(chǎn)制造流程的整體性能。

3.機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化過程中存在的問題

3.1缺乏足夠的研發(fā)力度

工業(yè)革命最先由在西方發(fā)達(dá)國家和地區(qū)興起，西方國家積累了足夠經(jīng)驗(yàn)。我國工業(yè)化時(shí)期到來較遲，核心技術(shù)與管理方案方面，與西方國家相比，明顯存在不足。近些年生產(chǎn)設(shè)備微型化的興起，西方國家捷足先登，生產(chǎn)水平再次提高。歷史原因造成中國在機(jī)械設(shè)計(jì)制造方面投入不足，研發(fā)力度不夠，專業(yè)的技術(shù)型人才較少，人力資源不足。綜上原因，中國企業(yè)的生產(chǎn)模式機(jī)械化發(fā)展歷程艱辛而又緩慢，始終不能從根本上提高發(fā)展速度。

3.2較低的自動(dòng)化水平

相比于西方發(fā)達(dá)國家和地區(qū)早就經(jīng)歷過工業(yè)革命的歷史現(xiàn)狀，我國機(jī)器設(shè)計(jì)和生產(chǎn)相關(guān)的自動(dòng)化技術(shù)才剛剛起步。但近年來，我國加大力度，投入大量的資金，使用了大量人力，也在該方面取得了一些成果。西方國家在該領(lǐng)域的經(jīng)驗(yàn)積累與成效也絕不是一蹴而就的，也是經(jīng)過長期的發(fā)展而來，且必然是通過長時(shí)間的苦苦探究，使用了巨大的財(cái)力和人力資源才換來的。與此相比，中國缺失相關(guān)的經(jīng)驗(yàn)積累，沒有健全完善的技術(shù)方針與戰(zhàn)略指導(dǎo)，導(dǎo)致該領(lǐng)域的綜合實(shí)力水平一直落后于西方工業(yè)化國家。

4.計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的應(yīng)用

4.1仿真技術(shù)的應(yīng)用

計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)是基于虛擬技術(shù)以及可視技術(shù)建立的。將仿真技術(shù)科學(xué)地應(yīng)用在制造生產(chǎn)中可以充分發(fā)揮機(jī)械設(shè)備的作用，創(chuàng)建三維模型，然后工作人員就可以綜合性地分析與設(shè)計(jì)及此模型。不僅如此，還可以結(jié)合模型的內(nèi)容對其存在的不足之處給予進(jìn)一步的優(yōu)化與完善，如此一來才可以進(jìn)一步地優(yōu)化真實(shí)的機(jī)械設(shè)備。不僅如此，利用此模型還可以將許多的數(shù)據(jù)信息全面地展示出來，能夠直觀、形象地展示研究數(shù)據(jù)，工作人員在對這些模型進(jìn)行設(shè)計(jì)與分析時(shí)就能夠充分發(fā)揮計(jì)算機(jī)技術(shù)的作用，科學(xué)地搜集、整理、分析與保存數(shù)據(jù)信息，在此基礎(chǔ)上就可以更加全面、準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)地控制三維模型。不僅如此，還可以為今后機(jī)械設(shè)計(jì)制造工作的順利開展提供有力的依據(jù)。

4.2數(shù)控機(jī)床技術(shù)的應(yīng)用

作為產(chǎn)品生產(chǎn)自動(dòng)化的一個(gè)重要基礎(chǔ)，數(shù)控機(jī)床技術(shù)中存在兩個(gè)非常關(guān)鍵的組成部分，一是軟件自動(dòng)編程、二是軟件手工編程。為了可以準(zhǔn)確、綜合性地了解此項(xiàng)數(shù)控機(jī)床技術(shù)，那么工作人員就要對上述兩個(gè)重要的組成部分給予充分的關(guān)注與掌握。當(dāng)前，在時(shí)代飛速發(fā)展的背景下，自動(dòng)編程也占據(jù)主導(dǎo)地位。這主要是由于手工編程中的一些內(nèi)容已無法充分地滿足現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)制造的需求，因此就要對其給予一定的優(yōu)化或者是剔除。因此，自動(dòng)化編程會(huì)相對更加科學(xué)、先進(jìn)，往往會(huì)將其應(yīng)用在機(jī)械設(shè)備配件的生產(chǎn)制造中，特別是部分零部件的結(jié)構(gòu)是相對較為復(fù)雜的，此時(shí)就要充分發(fā)揮自動(dòng)編程的作用來完成生產(chǎn)制造工作。在此環(huán)節(jié)中，工作人員就要借助于計(jì)算機(jī)嚴(yán)格地控制與管理數(shù)控軟件，然后使其能夠嚴(yán)格地根據(jù)有關(guān)的程序完成自動(dòng)編程操作，之后實(shí)施零配件的設(shè)計(jì)和制造工作。通過對數(shù)控機(jī)床技術(shù)的科學(xué)應(yīng)用可以促進(jìn)機(jī)械設(shè)計(jì)行業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。而且，此項(xiàng)技術(shù)也被越來越廣泛地應(yīng)用在很多其他領(lǐng)域中，進(jìn)而推動(dòng)了其他領(lǐng)域的蓬勃發(fā)展。

4.3輔助功能的應(yīng)用

實(shí)際上，機(jī)械設(shè)計(jì)制造過程是非常復(fù)雜、非常繁瑣的。所以，就要借助于計(jì)算機(jī)技術(shù)的作用代替人工操作，如此一來才可以更好地提高機(jī)械設(shè)計(jì)制造的整體效率與整體水平。另外，還可以有效地減小人工的工作壓力，降低人工的成本。在機(jī)械設(shè)計(jì)制造的初始階段，設(shè)計(jì)人員需要準(zhǔn)確、全面地分析機(jī)械的基本結(jié)構(gòu)與工作原理等，而這方面就會(huì)涉及到大量的數(shù)據(jù)計(jì)算，工作量也較大。采用人工的方式可能會(huì)產(chǎn)生一些誤差，而采用計(jì)算機(jī)技術(shù)可以發(fā)揮良好的輔助功能，能夠準(zhǔn)確地提供產(chǎn)品的基本結(jié)構(gòu)與大小等相關(guān)數(shù)據(jù)信息，使得計(jì)算的過程得到進(jìn)一步簡化，使得計(jì)算結(jié)果更加準(zhǔn)確，使得計(jì)算速度更快。

5.對機(jī)械加工制造自動(dòng)化技術(shù)運(yùn)用與趨向發(fā)展的探析

5.1加工制造的集成化

計(jì)算機(jī)集成化技術(shù)在機(jī)械加工與制造領(lǐng)域的順勢運(yùn)用已然轉(zhuǎn)變?yōu)楝F(xiàn)代企業(yè)的普遍化用法，其中的計(jì)算機(jī)集成制造構(gòu)架由多元互相聯(lián)系的分化體系構(gòu)成，比如制造的自動(dòng)化、工程信息技術(shù)、運(yùn)作管理信息以及品質(zhì)信息的分支體系。以上的“串聯(lián)性”體系互為前提、相互協(xié)調(diào)運(yùn)作，最終達(dá)成機(jī)械加工制造的自動(dòng)化目標(biāo)，整體上極大提升了生產(chǎn)制造高效率，能動(dòng)節(jié)省資本與人力資源耗費(fèi)，也應(yīng)勢催化了機(jī)械加工與制造的集約化。

5.2智能化機(jī)械加工制造

智能化加工制造系統(tǒng)屬于人機(jī)界面升級的基礎(chǔ)上有機(jī)協(xié)同自動(dòng)化建構(gòu)相對完備的管理系統(tǒng)，其可更大化的突顯出計(jì)算機(jī)信息化管理的價(jià)值優(yōu)勢。具體如實(shí)踐加工與制造進(jìn)程中運(yùn)用專項(xiàng)模塊化方法可使既定機(jī)械具備更合理的柔性特征。該方式在呈現(xiàn)安全性的同時(shí)還利于節(jié)約資源，便于后續(xù)的回收及無污染標(biāo)準(zhǔn)達(dá)成，也顯性提升了對機(jī)械創(chuàng)設(shè)、探究分析、實(shí)時(shí)制造、后期反饋，以及后續(xù)再回收等過程性管理的高效率，能動(dòng)契合于適宜、統(tǒng)一化等加工制造的各類限定。即該智能化制造加工系統(tǒng)可以更好地契合于實(shí)踐加工限定，并且對既定的制造過程實(shí)行更優(yōu)化處理。

5.3加工制造的虛擬化

基于仿真技術(shù)以及系統(tǒng)建模的虛擬性制造已在上世紀(jì)90年代初被提出，其屬于一類綜合多元學(xué)科技術(shù)的集成性系統(tǒng)技術(shù)，比如涵括多媒體信息技術(shù)、人工智能、現(xiàn)代化機(jī)械制造工藝、并行工程等。而虛擬制造技術(shù)是能動(dòng)運(yùn)用仿真計(jì)算機(jī)及信息化技術(shù)，對機(jī)械制造期間的人、物、信息與制造進(jìn)程實(shí)行一體化的仿真，對其中可能出現(xiàn)的問題進(jìn)行預(yù)期性悉知與科學(xué)應(yīng)對。該方式利于保障產(chǎn)成品的一次性成功出品率，可有效減少生產(chǎn)成本耗費(fèi)、減短生產(chǎn)周期等。

5.4加工與制造的綠色清潔性

其中綠色生產(chǎn)多指基于降耗、節(jié)能及減污前提下通過優(yōu)化技術(shù)與科學(xué)管理的方式有機(jī)實(shí)現(xiàn)工業(yè)整體的生產(chǎn)進(jìn)程污染調(diào)控，即為達(dá)成后續(xù)污染物最少化產(chǎn)生的一類多元要措。而相應(yīng)的清潔生產(chǎn)涵括內(nèi)容更為多樣，如包括相關(guān)的清潔能源與整體生產(chǎn)進(jìn)程;為有效節(jié)約能源、資源生產(chǎn)運(yùn)作中更多運(yùn)用無污染或少量污染排放的創(chuàng)新技術(shù)及設(shè)施設(shè)備;對涉及需材、設(shè)備工藝以及生產(chǎn)組織進(jìn)程加強(qiáng)管理，有機(jī)減少各類物料遺漏等事故現(xiàn)象。當(dāng)前社會(huì)發(fā)展階段我國綠色制造技術(shù)實(shí)踐運(yùn)用的生產(chǎn)領(lǐng)域也常側(cè)重于日用家電與汽車等產(chǎn)業(yè)，即依然具有巨大的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

6.結(jié)束語

總之，在工業(yè)領(lǐng)域機(jī)械加工與制造屬于其間的必要性分化組成，其自動(dòng)化發(fā)展對該行業(yè)的體系化發(fā)展意義深遠(yuǎn)，因而當(dāng)今機(jī)械加工制造行業(yè)的趨向發(fā)展依舊能動(dòng)聚焦于自動(dòng)化技術(shù)的革新發(fā)展方面。

參考文獻(xiàn)

[1]王曉靜.提高機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化的有效途徑探討[J].內(nèi)燃機(jī)與配件，2019（17）：143-144.

[2]王子昂.提高機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化的有效途徑探討[J].山東工業(yè)技術(shù)，2018（19）：63+62.