機(jī)械設(shè)計(jì)中自動(dòng)化技術(shù)的運(yùn)用

陸海燕

摘要：當(dāng)前，隨著我國(guó)科技水平的不斷提高，機(jī)械設(shè)計(jì)對(duì)自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用作出了巨大貢獻(xiàn)。自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用大大提高了機(jī)械設(shè)計(jì)的效率和質(zhì)量，在此基礎(chǔ)上，分析了自動(dòng)化技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)中應(yīng)用的優(yōu)越性，同時(shí)，重點(diǎn)關(guān)注機(jī)械設(shè)計(jì)自動(dòng)化的具體應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：機(jī)械設(shè)計(jì);自動(dòng)化技術(shù);應(yīng)用

自動(dòng)控制技術(shù)是新時(shí)代科技發(fā)展的重要產(chǎn)物，是當(dāng)今社會(huì)廣泛應(yīng)用于經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域的重要物質(zhì)支撐，帶來(lái)社會(huì)發(fā)展的層次性變化。它不僅是滿(mǎn)足人民群眾生產(chǎn)生活需要的基礎(chǔ)，也是支撐國(guó)家硬實(shí)力的重要組成部分。自動(dòng)控制在機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用也是當(dāng)前社會(huì)發(fā)展的主流要求和大眾物質(zhì)需求的主要呼聲。也就是說(shuō)，機(jī)械設(shè)計(jì)要與自動(dòng)化技術(shù)不斷結(jié)合，實(shí)現(xiàn)自身前中后期不同層次的跨越。

1分析自動(dòng)化技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

1.1有利于提高產(chǎn)品的可靠性

在機(jī)械設(shè)計(jì)與生產(chǎn)中采用自動(dòng)化技術(shù)，可以提供生產(chǎn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。一旦發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，報(bào)警就能及時(shí)觸發(fā)，從而更好的保證工作運(yùn)行和產(chǎn)品質(zhì)量。另外，利用自動(dòng)化技術(shù)對(duì)機(jī)械參數(shù)的運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)狀況的準(zhǔn)確預(yù)測(cè)。當(dāng)生產(chǎn)參數(shù)超出規(guī)定范圍時(shí)，會(huì)立即發(fā)出警報(bào)。此外，在機(jī)械設(shè)計(jì)系統(tǒng)中采用自動(dòng)化技術(shù)，可以大大降低人工成本，優(yōu)化生產(chǎn)過(guò)程，降低人為安全威脅的可能性。

1.2資源費(fèi)用減少

生產(chǎn)過(guò)程中采用自動(dòng)化技術(shù)，可大大降低生產(chǎn)成本。目前，在機(jī)械設(shè)計(jì)、生產(chǎn)等許多領(lǐng)域，人工控制的工作大多是手工完成的，手工控制存在很多誤差，也存在不能保證產(chǎn)品質(zhì)量的問(wèn)題。舉例來(lái)說(shuō)，對(duì)于汽車(chē)制造企業(yè)來(lái)說(shuō)，一些小規(guī)模汽車(chē)制造企業(yè)，人工裝配是由員工來(lái)完成的，所以裝配汽車(chē)所需的時(shí)間和汽車(chē)自動(dòng)化制造技術(shù)的時(shí)間是完全不同的。同時(shí)也會(huì)產(chǎn)生很多問(wèn)題，如質(zhì)量、備用零件的安裝等。所以人工控制不僅花費(fèi)了大量的時(shí)間，而且會(huì)增加成本。汽車(chē)制造過(guò)程中若采用全自動(dòng)化技術(shù)，將提高汽車(chē)的生產(chǎn)效率和質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本。

1.3提高機(jī)器的使用性能

應(yīng)用自動(dòng)化技術(shù)進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)，可以實(shí)時(shí)地監(jiān)控機(jī)器的運(yùn)行狀態(tài)，這對(duì)提高機(jī)械性能是很有幫助的。實(shí)踐中，采用自動(dòng)化技術(shù)，能有效地對(duì)各種機(jī)械工作數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，根據(jù)實(shí)際情況制定出一套實(shí)用的機(jī)械操作與維修計(jì)劃。此外，在發(fā)生故障時(shí)，通過(guò)對(duì)機(jī)械設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，可對(duì)自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行診斷和分析，為后續(xù)故障的排除打下良好的基礎(chǔ)，并幫助機(jī)械設(shè)備更快地恢復(fù)正常工作狀態(tài)[1]。

1.4提高生產(chǎn)力

在企業(yè)飛速發(fā)展的今天，自動(dòng)化技術(shù)已經(jīng)成為企業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)代化的方向。相對(duì)于傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝，自動(dòng)化技術(shù)具有十分明顯的優(yōu)勢(shì)。自動(dòng)生產(chǎn)技術(shù)與工業(yè)革命時(shí)期出現(xiàn)的機(jī)器人有些相似。這項(xiàng)技術(shù)的出現(xiàn)促進(jìn)了勞動(dòng)生產(chǎn)率的提高。與此同時(shí)，這一機(jī)械生產(chǎn)模式將得到全面推廣。此外，由于科技的發(fā)展，現(xiàn)代自動(dòng)化技術(shù)完全由系統(tǒng)和設(shè)備控制。從數(shù)據(jù)分析來(lái)看，設(shè)備的生產(chǎn)率是勞動(dòng)生產(chǎn)率的4倍。自動(dòng)控制技術(shù)的發(fā)展大大提高了生產(chǎn)效率。

2自動(dòng)化技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)與制造中的應(yīng)用

2.1應(yīng)用虛擬技術(shù)

以計(jì)算機(jī)技術(shù)和因特網(wǎng)為支撐的高科技虛擬技術(shù)，采用人機(jī)界面技術(shù)、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、人的行為學(xué)等手段，充分利用這些技術(shù)，并借助閱讀器，向用戶(hù)提供三維信息。虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境。視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)和觸覺(jué)在這樣的環(huán)境中都是真實(shí)的。通過(guò)人-機(jī)交互，用戶(hù)可以獲得與現(xiàn)實(shí)相似的用戶(hù)體驗(yàn)。其特點(diǎn)是：多知覺(jué)、交互性、沉浸性、想象性。其中包括觸摸設(shè)備、輔助設(shè)備、虛擬環(huán)境生成器、人與虛擬環(huán)境。由于這五種元素的交互應(yīng)用，用戶(hù)的體驗(yàn)感覺(jué)也會(huì)變得更加真實(shí)、生動(dòng)。將虛擬技術(shù)應(yīng)用于機(jī)械設(shè)計(jì)制造中，可大大提高問(wèn)題的解決能力。如在機(jī)械生產(chǎn)中檢測(cè)到機(jī)械故障，可利用虛擬技術(shù)進(jìn)行全面而深入的分析，準(zhǔn)確地追蹤問(wèn)題的關(guān)鍵，及時(shí)研究反應(yīng)策略，從而有效避免不合格產(chǎn)品的出現(xiàn)和生產(chǎn)資源的浪費(fèi)。通過(guò)虛擬制造技術(shù)對(duì)整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行控制，保證了機(jī)械設(shè)計(jì)與制造作業(yè)的順利有序進(jìn)行。另外，虛擬技術(shù)能夠最好地解決傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)與制造過(guò)程中存在的諸多不足和問(wèn)題，從實(shí)際應(yīng)用來(lái)看，為了獲取更大的效益，必須加強(qiáng)虛擬技術(shù)與其它技術(shù)的結(jié)合，提高機(jī)械設(shè)備生產(chǎn)的自控水平和自動(dòng)化工藝優(yōu)化的可能性[2]。

2.2智能化設(shè)計(jì)

利用智能技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)工作，可以使量化指標(biāo)更加具體，并有效減少設(shè)計(jì)錯(cuò)誤的可能性。應(yīng)用三維平臺(tái)設(shè)計(jì)方法對(duì)機(jī)械系統(tǒng)進(jìn)行智能化設(shè)計(jì)，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行自動(dòng)仿真，最終實(shí)現(xiàn)顯示裝配及其它任務(wù)的自動(dòng)化。利用智能自動(dòng)化技術(shù)進(jìn)行機(jī)械概念設(shè)計(jì)，可以?xún)?yōu)化和創(chuàng)新設(shè)計(jì)方法，包括基于設(shè)計(jì)規(guī)則的創(chuàng)新設(shè)計(jì)，改進(jìn)功能分解與重組。以符號(hào)形式反映設(shè)計(jì)結(jié)果的設(shè)計(jì)方法。根據(jù)合理分離，確立了他們之間的內(nèi)在聯(lián)系。如，在運(yùn)動(dòng)分析方法的適用下，對(duì)零件平面圖運(yùn)動(dòng)的信息內(nèi)容進(jìn)行精煉，為事后的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)工作奠定優(yōu)良的基礎(chǔ)。設(shè)計(jì)方案工作人員應(yīng)在設(shè)計(jì)方案結(jié)構(gòu)時(shí)，科學(xué)、有效地運(yùn)用三維服務(wù)平臺(tái)開(kāi)展二次開(kāi)發(fā)與設(shè)計(jì)方案，合理地提升基層機(jī)構(gòu)模型高效率，能夠更好地確保三維產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)品質(zhì)。此外，在設(shè)計(jì)過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員必須對(duì)主體機(jī)構(gòu)的空間位置進(jìn)行深入分析，并據(jù)此確定布局算法。從而可得到最佳的聯(lián)接比，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)械自動(dòng)化設(shè)計(jì)。這樣，密集的設(shè)計(jì)不僅使產(chǎn)品的機(jī)械設(shè)計(jì)更美觀，也使機(jī)械系統(tǒng)所占空間最小化[3]。

2.3集成技術(shù)在機(jī)械自動(dòng)化中的應(yīng)用

裝備生產(chǎn)自動(dòng)化的一個(gè)重要環(huán)節(jié)是集成。對(duì)提高企業(yè)的生產(chǎn)水平和生產(chǎn)效率具有重要意義。機(jī)器生產(chǎn)主要是通過(guò)信息技術(shù)的交換來(lái)實(shí)現(xiàn)的，在生產(chǎn)的每一個(gè)環(huán)節(jié)都是一體化的。利用生產(chǎn)鏈，可進(jìn)一步提高后鏈接到的效率。但是，從產(chǎn)業(yè)發(fā)展的整體形態(tài)來(lái)看，企業(yè)的內(nèi)部整合程度會(huì)受到一定的限制。因此，必須從發(fā)達(dá)國(guó)家的成功經(jīng)驗(yàn)中吸取一定的技術(shù)教訓(xùn)，不斷提高我國(guó)的技術(shù)水平，為我國(guó)機(jī)械生產(chǎn)的發(fā)展作出貢獻(xiàn)。

2.4柔性自動(dòng)化應(yīng)用

為使機(jī)械設(shè)計(jì)與制造企業(yè)在日益激烈的社會(huì)競(jìng)爭(zhēng)中立于不敗之地，必須全面更新市場(chǎng)科技，引進(jìn)創(chuàng)新、優(yōu)化機(jī)械產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和類(lèi)型，并采用靈活的自動(dòng)化系統(tǒng)進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)。而在生產(chǎn)部，優(yōu)化人機(jī)界面，幫助企業(yè)建立更加完善的信息系統(tǒng)，更好地實(shí)現(xiàn)靈活管理的目標(biāo)。有電腦系統(tǒng)的支持。在改進(jìn)計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)時(shí)，由于對(duì)環(huán)境的適應(yīng)能力強(qiáng)，所以可以手工實(shí)現(xiàn)。根據(jù)這一點(diǎn)，完成了對(duì)市場(chǎng)需求的研究和分析，必須認(rèn)真做好從最初的柔性數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)到業(yè)務(wù)流程的改進(jìn)。柔性生產(chǎn)系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)與生產(chǎn)的無(wú)縫集成，為下一生產(chǎn)環(huán)節(jié)打下良好的基礎(chǔ)[4]。

2.5數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用

機(jī)床產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和制造過(guò)程比較復(fù)雜，對(duì)精度要求很高。如果采用傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)、制造和加工工藝，那么產(chǎn)品不僅生產(chǎn)時(shí)間長(zhǎng)，而且成本高，效率和質(zhì)量都很低。但將數(shù)字化控制技術(shù)引入到機(jī)械設(shè)計(jì)與生產(chǎn)中，可以從根本上解決這些問(wèn)題，極大地提高機(jī)械產(chǎn)品的質(zhì)量。CNC技術(shù)是指用計(jì)算機(jī)程序按照規(guī)定的規(guī)則和語(yǔ)言格式編寫(xiě)加工程序，并利用NC機(jī)控制路徑和工藝參數(shù)、軌跡工具、運(yùn)動(dòng)、切削參數(shù)等產(chǎn)品加工。在開(kāi)始機(jī)械設(shè)計(jì)和生產(chǎn)之前，技術(shù)員必須用電腦來(lái)編程，例如，割炬，編程程序。利用軟件代碼裁剪的時(shí)間和速度可以保證高精度的產(chǎn)品生產(chǎn)。

3結(jié)束語(yǔ)

總之，自動(dòng)控制技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)與生產(chǎn)中的運(yùn)用，不但有非常好的發(fā)展前途，也是機(jī)械設(shè)計(jì)和生產(chǎn)機(jī)械化的必然趨勢(shì)。在激烈的市場(chǎng)需求中占據(jù)一席之地。那樣就必須操作者充足了解自動(dòng)化技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)和生產(chǎn)中的運(yùn)用價(jià)值，以及對(duì)智能、虛擬化和技術(shù)集成的理解。通過(guò)不斷的研究與創(chuàng)新，有效地降低機(jī)械設(shè)計(jì)與生產(chǎn)的成本，提高生產(chǎn)效率，同時(shí)為工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供了可靠的保障。

參考文獻(xiàn)

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