基于多元化分析視角芻議機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化應(yīng)用

劉峻

摘要：機(jī)械設(shè)計(jì)制造在我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中具有重要的地位和作用，是我國(guó)工業(yè)發(fā)展動(dòng)力與活力的重要保障。新時(shí)期背景下，如何使各類前沿性科學(xué)技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)制造領(lǐng)域得以更好地應(yīng)用，進(jìn)一步推動(dòng)我國(guó)機(jī)械設(shè)計(jì)制造技術(shù)的自動(dòng)化、智能化發(fā)展，是人們關(guān)注的焦點(diǎn)。本文以機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化的核心技術(shù)闡述為切入點(diǎn)，結(jié)合具體機(jī)械設(shè)計(jì)制造案例，以多元化分析的視角對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化的應(yīng)用發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行探究，以期為我國(guó)機(jī)械設(shè)計(jì)制造行業(yè)領(lǐng)域的健康、持續(xù)發(fā)展提供有價(jià)值的參考。

關(guān)鍵詞：機(jī)械;設(shè)計(jì)制造;自動(dòng)化

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，自動(dòng)化、智能化發(fā)展已成為各行業(yè)領(lǐng)域發(fā)展的必然趨勢(shì)。作為我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的支柱型產(chǎn)業(yè)，機(jī)械設(shè)計(jì)制造產(chǎn)業(yè)的自動(dòng)化、智能化發(fā)展水平和形勢(shì)，將對(duì)我國(guó)工業(yè)發(fā)展產(chǎn)生直接的影響。因此，在明確機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化核心技術(shù)的基礎(chǔ)上，以多元化分析視角對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化的應(yīng)用發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行深入探究，具有極為重要的實(shí)踐意義。

一、機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化的核心技術(shù)

（一）傳感檢測(cè)技術(shù)

傳感檢測(cè)技術(shù)指的是：利用以現(xiàn)代通信技術(shù)為基礎(chǔ)的傳感網(wǎng)絡(luò)，將各類型傳感器與計(jì)算機(jī)控制控制管理系統(tǒng)相連接，以此實(shí)時(shí)檢測(cè)機(jī)械設(shè)備各結(jié)構(gòu)部件運(yùn)行狀態(tài)的技術(shù)手段。實(shí)際應(yīng)用過程中，該技術(shù)表現(xiàn)出明顯的傳遞性特征，能夠?qū)C(jī)械設(shè)備各結(jié)構(gòu)部位上各類型傳感器采集到的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)信息，通過無(wú)線或有線網(wǎng)絡(luò)輸出端口及時(shí)傳遞到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，使操作人員準(zhǔn)確掌握當(dāng)前制造、生產(chǎn)狀態(tài)并實(shí)施遠(yuǎn)程化或自動(dòng)化控制。對(duì)于機(jī)械設(shè)計(jì)制造技術(shù)領(lǐng)域而言，傳感檢測(cè)技術(shù)是其自動(dòng)化、智能化發(fā)展的重要基礎(chǔ)。例如：在印刷機(jī)制造過程中引入光電傳感檢測(cè)技術(shù)，可利用透射式光電管對(duì)紙張位置進(jìn)行急速檢測(cè)，從而大幅度提升印刷效率和質(zhì)量;在牙膏灌裝機(jī)中引入光電傳感檢測(cè)技術(shù)，可利用反射型光電控制裝置，確保牙膏管尾部偏平區(qū)域與管體商標(biāo)始終處于同一平面，從而保證管體商標(biāo)位置噴涂的準(zhǔn)確性[1]。

（二）數(shù)控技術(shù)

數(shù)控技術(shù)指的是：利用計(jì)算機(jī)編程、PLC等數(shù)字化控制手段，對(duì)某項(xiàng)生產(chǎn)制造工序進(jìn)行遠(yuǎn)程化、自動(dòng)化控制。實(shí)際應(yīng)用過程中，其控制對(duì)象多為角度、速度、位置等機(jī)械量以及與機(jī)械能量相關(guān)的開關(guān)量。目前，數(shù)控技術(shù)已經(jīng)成為機(jī)械設(shè)計(jì)制造自動(dòng)化、智能化發(fā)展不可或缺的重要技術(shù)手段。例如：在機(jī)床設(shè)備中加入數(shù)控技術(shù)，利用計(jì)算機(jī)編程的方式將機(jī)床刀具與加工工件間的相對(duì)位置、刀具選擇方案、主軸變速方案、冷卻泵啟停時(shí)機(jī)等各項(xiàng)操作的動(dòng)作指令記錄在控制系統(tǒng)中。當(dāng)加工工件時(shí)，機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)會(huì)根據(jù)傳感檢測(cè)技術(shù)采集到的數(shù)據(jù)信息對(duì)具體加工情況進(jìn)行分析，并根究分析結(jié)果按照預(yù)先編制的程序?qū)C(jī)床伺服系統(tǒng)或其它執(zhí)行元件下達(dá)相應(yīng)的動(dòng)作指令，以此實(shí)現(xiàn)機(jī)床的自動(dòng)化、智能化制造。相較于以人工操作為主的傳統(tǒng)機(jī)床，數(shù)控機(jī)床具有更高的加工精確度和加工效率。

（三）智能技術(shù)

智能技術(shù)是融合計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、人工智能技術(shù)、傳感技術(shù)等多種前沿性信息技術(shù)的一種綜合性科學(xué)技術(shù)。隨著人們對(duì)機(jī)械設(shè)備功能性、安全性、穩(wěn)定性等要求的不斷提高，智能技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)制造中的應(yīng)用愈發(fā)普及，作用愈發(fā)重要。目前，智能技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)制造領(lǐng)域的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在：專家系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)、智能學(xué)習(xí)等智慧技術(shù)的應(yīng)用，大幅度提升了機(jī)械設(shè)備的人工智能水平，使其能夠模仿人類思維自動(dòng)進(jìn)行故障的診斷、分析與應(yīng)對(duì)，并在此基礎(chǔ)上不斷“學(xué)習(xí)”，持續(xù)性提升自身智能化水平。智能技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)制造中的應(yīng)用，能夠顯著提升機(jī)械設(shè)備的生產(chǎn)效率和質(zhì)量，使其更好地滿足人們多元化的使用需求[2]。

二、多元化分析視角下機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化應(yīng)用的發(fā)展趨勢(shì)分析

現(xiàn)階段，自動(dòng)化上下料機(jī)械手在機(jī)械設(shè)計(jì)制造領(lǐng)域具有極為重要的應(yīng)用作用和價(jià)值，利用其取代人工進(jìn)行取料、送料、取件等操作，既可以顯著降低機(jī)械設(shè)計(jì)制造過程的危險(xiǎn)性，避免操作人員生命健康受到危害，又能夠大幅度提高生產(chǎn)效率和質(zhì)量。下面就以自動(dòng)化上下料機(jī)械手設(shè)計(jì)制造為例，基于多元化分析視角對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化的應(yīng)用發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行分析闡述。

（一）集成化發(fā)展

集成化發(fā)展指的是：以自動(dòng)化技術(shù)為支撐，將機(jī)械設(shè)計(jì)制造過程中的部分環(huán)節(jié)進(jìn)行集成整合，以此打造出一個(gè)獨(dú)立的設(shè)計(jì)制造控制系統(tǒng)，促進(jìn)機(jī)械設(shè)計(jì)制造質(zhì)量和效率的提升。在集成化發(fā)展前，機(jī)械設(shè)計(jì)制造技術(shù)人員僅是簡(jiǎn)單地將計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用到工藝策劃、設(shè)計(jì)制造、數(shù)據(jù)采集、質(zhì)量檢測(cè)等各個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)中，但沒有注重各環(huán)節(jié)間的聯(lián)系和數(shù)據(jù)共享，導(dǎo)致計(jì)算機(jī)技術(shù)在工作效率、生產(chǎn)質(zhì)量、人工成本等方面的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)并沒有充分發(fā)揮。而進(jìn)入集成化發(fā)展階段后，可通過多種信息技術(shù)的集成運(yùn)用，使以往各自獨(dú)立的生產(chǎn)技術(shù)和環(huán)節(jié)有機(jī)整合成一個(gè)整體，構(gòu)建出一個(gè)數(shù)據(jù)信息高度共享的控制系統(tǒng)，從而大幅度提高設(shè)計(jì)制造的效率和質(zhì)量。例如：在自動(dòng)化上下料機(jī)械手設(shè)計(jì)制造過程中，可先利用Solid Works系統(tǒng)對(duì)機(jī)械手進(jìn)行三維建模，得到以下主要設(shè)計(jì)參數(shù)（如表1所示），然后，按照設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行樣機(jī)制造并進(jìn)行不同使用條件及工作需求下的試運(yùn)行;最后利用傳感檢測(cè)技術(shù)對(duì)樣機(jī)運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行采集，通過分析采集數(shù)據(jù)準(zhǔn)確評(píng)價(jià)樣機(jī)運(yùn)行狀態(tài)及功能性，在此基礎(chǔ)上對(duì)各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，使其滿足不同的使用需求。

（二）網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展

網(wǎng)絡(luò)信息時(shí)代背景下，網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展必然是機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化應(yīng)用發(fā)展的重要趨勢(shì)。相關(guān)企業(yè)必須要注重設(shè)計(jì)制造過程與網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)的有機(jī)融合，以此提高設(shè)計(jì)制造過程中各類數(shù)據(jù)信息的傳遞性與共享性，為設(shè)計(jì)制造效率和質(zhì)量的提升奠定良好基礎(chǔ)。例如：在自動(dòng)化上下料機(jī)械手設(shè)計(jì)制造過程中，應(yīng)以網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)為基礎(chǔ)，積極搭建設(shè)計(jì)制造數(shù)據(jù)信息共享平臺(tái)，將設(shè)計(jì)制造過程中產(chǎn)生的各類數(shù)據(jù)信息上傳至共享平臺(tái)中，以便不同設(shè)計(jì)制造環(huán)節(jié)的技術(shù)人員能夠及時(shí)、全面地獲取到需要的數(shù)據(jù)信息，從而促進(jìn)設(shè)計(jì)制造效率和準(zhǔn)確性的提升。

（三）智慧化發(fā)展

隨著信息技術(shù)科學(xué)水平的不斷提高，以人工智能技術(shù)為核心的智慧技術(shù)在各行業(yè)領(lǐng)域中的應(yīng)用愈發(fā)廣泛，成為推動(dòng)各行業(yè)領(lǐng)域改革發(fā)展的重要驅(qū)動(dòng)力。因此，智慧化發(fā)展也是機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化應(yīng)用的一個(gè)必然發(fā)展趨勢(shì)?，F(xiàn)階段，機(jī)械設(shè)計(jì)制造的智慧化發(fā)展主要體現(xiàn)在專家系統(tǒng)構(gòu)建、人機(jī)交互、基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的故障自檢與處置、虛擬運(yùn)行等技術(shù)手段的應(yīng)用，使機(jī)械設(shè)備能夠按照人類思維模式對(duì)各生產(chǎn)環(huán)節(jié)進(jìn)行智能化、科學(xué)化控制，以此實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)質(zhì)量和效率的大幅度提升。例如：在自動(dòng)化上下料機(jī)械手設(shè)計(jì)制造過程中，設(shè)計(jì)制造技術(shù)人員一方面通過計(jì)算機(jī)技術(shù)、云計(jì)算技術(shù)、人工智能技術(shù)的整合運(yùn)用，在計(jì)算機(jī)中構(gòu)建出不同條件的虛擬運(yùn)行環(huán)境，并讓機(jī)械手計(jì)算機(jī)模型在虛擬環(huán)境中進(jìn)行運(yùn)行，以此對(duì)機(jī)械手的極限工作狀態(tài)、安全風(fēng)險(xiǎn)因素、工作效率、功能水平進(jìn)行全面而深入的探究（如圖1所示）;另一方面可為機(jī)械手加入“人機(jī)交互功能和界面”（如圖2所示），以此實(shí)現(xiàn)手動(dòng)操作與智能控制間的便捷轉(zhuǎn)化、各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的遠(yuǎn)程操控、各運(yùn)行參數(shù)的調(diào)教設(shè)置等。從而全面提升自動(dòng)化上下料機(jī)械手的功能性、操控便利性、運(yùn)行穩(wěn)定性及安全性，切實(shí)凸顯出現(xiàn)代化、智能化機(jī)械設(shè)計(jì)制造的優(yōu)勢(shì)和價(jià)值[3]。

結(jié)語(yǔ)：

綜上所述，新時(shí)期背景下，傳感檢測(cè)技術(shù)、數(shù)控技術(shù)、智能技術(shù)是機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化的核心技術(shù)，是推動(dòng)行業(yè)發(fā)展的主要驅(qū)動(dòng)力。為了更好地順應(yīng)時(shí)代發(fā)展需求，加快我國(guó)是機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化行業(yè)領(lǐng)域的發(fā)展進(jìn)程，相關(guān)企業(yè)及技術(shù)人員應(yīng)基于多元化分析的視角，對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化的應(yīng)用發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行展望，明確集成化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化的發(fā)展趨勢(shì)，積極做好相應(yīng)的發(fā)展規(guī)劃和市場(chǎng)應(yīng)對(duì)工作，為行業(yè)的健康、持續(xù)發(fā)展提供有力保障。

參考文獻(xiàn)：

[1]華瑤.多元化分析視角下機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化應(yīng)用[J].內(nèi)燃機(jī)與配件，2021（17）：173-174.DOI：10.19475/j.cnki.issn1674-957x.2021. 17.079.

[2]韓朝陽(yáng)，李昊，杜立紅，孫占濤.多元化分析視角下機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化應(yīng)用概述[J].內(nèi)燃機(jī)與配件，2021（01）：180-181.DOI：10.19475/j.cnki.issn1674-957x.2021.01.085.

[3]黃日進(jìn).多元化分析視角下機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化應(yīng)用研究[J].科技視界，2020（19）：82-83.DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2020. 19.023.