自動(dòng)化技術(shù)在機(jī)械工程中的應(yīng)用

于浩

摘 要： 機(jī)械工程主要包括機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和制造，為在現(xiàn)有的基礎(chǔ)上，提高機(jī)械產(chǎn)品的性能，應(yīng)當(dāng)對(duì)設(shè)計(jì)制造過程進(jìn)行優(yōu)化，該目標(biāo)可以通過自動(dòng)化技術(shù)中的虛擬技術(shù)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及CAD/CAE/CAM技術(shù)來實(shí)現(xiàn)。借此下面就自動(dòng)化技術(shù)在機(jī)械工程中的應(yīng)用展開分析探討。

關(guān)鍵詞： 自動(dòng)化技術(shù);虛擬技術(shù);神經(jīng)網(wǎng)絡(luò);機(jī)械工程

【中圖分類號(hào)】F407.4 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】1674-3733（2020）09-0202-01

1 機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)的主要特點(diǎn)

機(jī)械自動(dòng)化的發(fā)展是我國機(jī)械制造領(lǐng)域現(xiàn)代發(fā)展的一個(gè)顯著特征，能夠更好的滿足制造領(lǐng)域高速發(fā)展對(duì)高科技自動(dòng)化技術(shù)的需求。通過應(yīng)用該項(xiàng)技術(shù)，能夠大大提高機(jī)械設(shè)備的制造效率，保障機(jī)械的制造速度、更新速度緊跟市場(chǎng)需求，為以后機(jī)械制造行業(yè)的發(fā)展提供全新的技術(shù)支撐。機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)在機(jī)械制造領(lǐng)域應(yīng)用的特征主要體現(xiàn)在以下幾方面：首先，機(jī)械制造領(lǐng)域應(yīng)用機(jī)械自動(dòng)化操作技術(shù)能夠進(jìn)一步轉(zhuǎn)變?nèi)瞬判枨?，逐漸由過去的以單純勞動(dòng)力輸出為主的需求，向著以專業(yè)性強(qiáng)掌握高新技術(shù)的精英人才需求轉(zhuǎn)變;其次，通過應(yīng)用機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)，能夠?qū)C(jī)械設(shè)備的內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行進(jìn)一步的升級(jí)換代，從傳統(tǒng)的笨拙生產(chǎn)向著更高效率、低成本投入轉(zhuǎn)變，同時(shí)還能夠大大縮短機(jī)械設(shè)備的體積，提高運(yùn)行效率。

2 自動(dòng)化技術(shù)在機(jī)械工程中的應(yīng)用

2.1 在機(jī)械智能化設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。

智能化技術(shù)是一種近年來較為熱門的一項(xiàng)技術(shù)，同時(shí)智能化也是自動(dòng)化技術(shù)的重要特征之一。智能化的優(yōu)勢(shì)主要在于，不僅能夠支持機(jī)械設(shè)備及系統(tǒng)在無人狀態(tài)下自動(dòng)運(yùn)行，還能夠通過人工智能強(qiáng)大的學(xué)習(xí)能力，整合海量數(shù)據(jù)自主進(jìn)行學(xué)習(xí)和經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，模擬人腦對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行中出現(xiàn)的問題進(jìn)行判斷，使控制系統(tǒng)不再是單純的執(zhí)行操作，而能夠根據(jù)實(shí)際出現(xiàn)的問題做出相對(duì)可靠的決策，自動(dòng)進(jìn)行問題處理，這也保證了異常情況反應(yīng)和處置的及時(shí)性，提高了機(jī)械控制運(yùn)行的可靠性。

2.2 機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)的集成化應(yīng)用。

機(jī)械自動(dòng)化集成技術(shù)主要應(yīng)用于機(jī)械產(chǎn)品在生產(chǎn)階段的技術(shù)集成，通俗來講，就是將人工的操作技藝和機(jī)械設(shè)備的制作工藝有效結(jié)合，通過將兩項(xiàng)技術(shù)有效合理的應(yīng)用，對(duì)制造企業(yè)的決策判斷和人工管理等項(xiàng)目進(jìn)行合理的運(yùn)用管理，確保資源利用更加合理，機(jī)械設(shè)備利用效率更高。另外具有機(jī)械自動(dòng)化智能分析技術(shù)的機(jī)械，在運(yùn)作過程中能夠?qū)Ξa(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)進(jìn)行一定的分析，并在生產(chǎn)過程中對(duì)質(zhì)量品質(zhì)進(jìn)行有效的監(jiān)督和檢測(cè)，確保生產(chǎn)出來的產(chǎn)品符合相關(guān)要求。通過應(yīng)用機(jī)械自動(dòng)化集成技術(shù)，能夠?qū)鹘y(tǒng)的以人工操作管理為主的生產(chǎn)方式向著以機(jī)械電腦自動(dòng)智能化操作為主的生產(chǎn)方式轉(zhuǎn)變。通過計(jì)算機(jī)進(jìn)行有效的操作和智能化運(yùn)轉(zhuǎn)，能夠完成制造企業(yè)的日常生產(chǎn)任務(wù)。機(jī)械自動(dòng)化集成技術(shù)的應(yīng)用，極大程度的拓展了企業(yè)的經(jīng)營規(guī)模，提高了生產(chǎn)效率，同時(shí)還能夠嚴(yán)格控制機(jī)械產(chǎn)品的不良率，提高資源的利用效率，幫助企業(yè)更好的生產(chǎn)和發(fā)展。

2.3 在機(jī)械制造產(chǎn)品檢測(cè)環(huán)節(jié)的應(yīng)用。

在完善設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，機(jī)械產(chǎn)品的制造質(zhì)量，也很大程度上影響著產(chǎn)品應(yīng)用價(jià)值的發(fā)揮。要保證機(jī)械產(chǎn)品的生產(chǎn)質(zhì)量，避免劣質(zhì)產(chǎn)品流入市場(chǎng)或投入使用，就必須要對(duì)產(chǎn)品檢測(cè)環(huán)節(jié)進(jìn)行嚴(yán)格把關(guān)?，F(xiàn)代化生產(chǎn)已經(jīng)可以達(dá)到極高的效率，僅僅是對(duì)同類產(chǎn)品的檢驗(yàn)，單純依靠人力已經(jīng)不能保證檢驗(yàn)效果。同時(shí)，一個(gè)完整的機(jī)械設(shè)備需要有大量零部件，組裝質(zhì)量的檢測(cè)也具有一定的復(fù)雜性和難度。通過自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用，機(jī)械制造企業(yè)可以研發(fā)建立自動(dòng)化的產(chǎn)品檢測(cè)線，與生產(chǎn)線、組裝線對(duì)接，通過現(xiàn)代檢測(cè)技術(shù)及工藝，對(duì)產(chǎn)品規(guī)格、質(zhì)量以及機(jī)械設(shè)備組裝質(zhì)量進(jìn)行精準(zhǔn)而嚴(yán)格的自動(dòng)化檢測(cè)，這樣不僅提高了檢測(cè)工作的開展效率，還能夠有效避免人為判斷失誤導(dǎo)致的疏漏，提高了檢測(cè)結(jié)果的可靠性，對(duì)于保證機(jī)械制造精度、提高產(chǎn)品質(zhì)量都具有積極價(jià)值。

2.4 CAD/CAE/CAM技術(shù)在機(jī)械工程中的應(yīng)用。

CAD/CAE/CAM全都?xì)w屬于計(jì)算機(jī)輔助工具的范疇，是具有代表性的自動(dòng)化技術(shù)，其中CAD是計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，CAE是計(jì)算機(jī)輔助工程，CAM是計(jì)算機(jī)輔助制造，它們以計(jì)算機(jī)作為主要的技術(shù)手段，以軟件的形式為用戶提供輔助工具，從而快速完成模具結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)加工、機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)與優(yōu)化。

2.4.1 在數(shù)控加工中的應(yīng)用。

在數(shù)控加工中，對(duì)CAM技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用時(shí)，需要對(duì)工藝性加以充分考慮，具體包括刀具進(jìn)給方式的合理性;以直線加圓弧的方式對(duì)進(jìn)退刀進(jìn)行引入，這樣可以使工件上的刀痕達(dá)到最小化;在處理對(duì)稱特征的過程中，要以確保工件的加工質(zhì)量作為前提，將加工方向調(diào)整為順銑;采用轉(zhuǎn)角減速的處理方法，保證切削質(zhì)量。

2.4.2 在鍛造中的應(yīng)用。

傳統(tǒng)的鍛造方法由于存在一定的缺陷，使得原材料大量浪費(fèi)，同時(shí)鍛造出來的工件存在局部應(yīng)力集中的現(xiàn)象，從而導(dǎo)致鍛件表面常常會(huì)出現(xiàn)裂紋。因鍛造模具的模膛填充不足，使得鍛件的質(zhì)量無法得到保障。為解決這一問題，可以應(yīng)用CAD和CAE技術(shù)，對(duì)鍛造工藝進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)，經(jīng)輔助設(shè)計(jì)后，將原本的直棒料改為圓盤料，通過試鍛造，鍛件的性能比未優(yōu)化前得到進(jìn)一步提升，從而達(dá)到節(jié)約材料和提高產(chǎn)品質(zhì)量的目的。

2.5 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在機(jī)械工程中的應(yīng)用

2.5.1 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。

BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是一種前饋神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，其具有多維函數(shù)映射能力，能夠解決疑惑問題，由此使得BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)得到越來越廣泛的應(yīng)用。BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)能夠進(jìn)行自我調(diào)節(jié)和組織，它的硬件一經(jīng)實(shí)現(xiàn)后，便可達(dá)到較高的分類速率，能夠快速完成數(shù)據(jù)信息的實(shí)時(shí)、精確處理。非線性映射能力以及柔性網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)是BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)最為突出的優(yōu)點(diǎn)，在BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中，神經(jīng)元的數(shù)量可任意設(shè)定，基本沒有任何限制，通過加快網(wǎng)絡(luò)的收斂速度能夠避免局部極小值的出現(xiàn)，從而確保解的準(zhǔn)確性。

2.5.2 在機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。

機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)需要以原本的設(shè)計(jì)作為基礎(chǔ)，通過改進(jìn)和完善，來達(dá)到優(yōu)化的目的，從而提高機(jī)械性能。在對(duì)機(jī)械進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)，可利用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的非線性映射功能，對(duì)機(jī)械控制系統(tǒng)的整體架構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化。由于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)本身所具備的特殊屬性，從而使其在優(yōu)化設(shè)計(jì)中能夠規(guī)避已經(jīng)認(rèn)定的目標(biāo)函數(shù)權(quán)值，這樣便可高效完成多目標(biāo)的優(yōu)化設(shè)計(jì)。

結(jié)語：綜上所述，在機(jī)械工程中，可以對(duì)自動(dòng)化技術(shù)中的虛擬技術(shù)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及CAD/CAE/CAM技術(shù)進(jìn)行合理運(yùn)用，由此除了能夠?qū)C(jī)械設(shè)計(jì)制造過程進(jìn)行優(yōu)化之外，還能進(jìn)一步提升機(jī)械產(chǎn)品的性能，對(duì)于促進(jìn)機(jī)械工程領(lǐng)域的發(fā)展意義重大。

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