機械加工制造中自動化技術(shù)的應(yīng)用分析

楚恒

摘 要：首先，對在機械加工制造中應(yīng)用自動化技術(shù)的主要工作進行簡要說明，包括信息獲取、動作響應(yīng)、設(shè)備管理、質(zhì)量跟蹤。其次，對自動化技術(shù)在制造行業(yè)中的具體應(yīng)用進行分析，包括集成化應(yīng)用、數(shù)字化應(yīng)用、虛擬化應(yīng)用以及智能化應(yīng)用，以期更加廣泛地應(yīng)用自動化技術(shù)，充分體現(xiàn)自動化技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢與作用，對提升制造行業(yè)集成化、數(shù)字化、智能化、虛擬化水平具有重要意義。

關(guān)鍵詞：機械加工;制造行業(yè);自動化技術(shù)

機械加工制造主要承擔(dān)機械部件與零件的生產(chǎn)工作，傳統(tǒng)的機械制造模式與技術(shù)已經(jīng)不適用于現(xiàn)代加工制造的需要，不僅會浪費大量人力、物力，而且會對產(chǎn)品質(zhì)量造成一定影響。因此，筆者結(jié)合在“金工實習(xí)”這門課程教學(xué)中遇到的一些實際問題，進一步對在機械加工制造中應(yīng)用的自動化技術(shù)進行分析，尋找一種更高效的生產(chǎn)模式。

1 ? 在機械加工制造中應(yīng)用自動化技術(shù)的主要工作

1.1? 信息獲取

在獲取機械加工制造信息階段，工業(yè)機器人會利用專業(yè)識別裝置，對加工過程各階段的信息進行采集，借助現(xiàn)場配置的RFID裝置，對采集到的信息進行高效、精準(zhǔn)的分析，在考量完信息之后，作出具體的處理規(guī)劃，使得信息在自動化技術(shù)的作用下完整、自主地調(diào)整與優(yōu)化，完成信息協(xié)調(diào)工作。在板材切割自動化控制下，中心信息系統(tǒng)會切割上料以及下料模塊、運輸模塊等系統(tǒng)模塊中的信息并進行全面采集，依據(jù)型鋼切割要求，合理調(diào)整自動化生產(chǎn)中的數(shù)據(jù)信息，避免人工糾偏的麻煩。同時，焊接機器人會對機械自動化加工設(shè)定的焊接點、運行位置、運行方法等進行高效的信息協(xié)調(diào)工作，以此保證后續(xù)焊接的穩(wěn)定性與精準(zhǔn)性。

1.2? 動作響應(yīng)

在機械自動化實際加工制造過程中，動作響應(yīng)機制必須依靠前置提交的各種控制信息，避免各種干擾信號對系統(tǒng)本身的運行效率產(chǎn)生影響。與此同時，系統(tǒng)干擾信息裝置會在動作響應(yīng)機制的運行下，主動或被動地對信息處理過程進行動態(tài)調(diào)整與優(yōu)化，然后依據(jù)各類信號處理機械加工制造流程，使得實際生產(chǎn)結(jié)果與預(yù)期設(shè)計目標(biāo)相符。為保證工業(yè)機器人能夠接收到相應(yīng)的控制信號，程序系統(tǒng)中的大量傳感器、通信裝置能夠?qū)庸ぶ圃爝^程進行全面控制，保證專業(yè)化工作結(jié)果的精準(zhǔn)度[1]。例如在型鋼切割中，激光發(fā)射器、機械行走裝置以及核心控制軟件相互協(xié)調(diào)，在保證動作響應(yīng)精準(zhǔn)度的情況下，實現(xiàn)零部件的自動生產(chǎn)。

1.3? 設(shè)備管理

工業(yè)機器人系統(tǒng)中的設(shè)備管理模塊，能夠在比較、分析機械加工設(shè)備分散情況的基礎(chǔ)上，對終端以及控制初始端裝配的裝置進行調(diào)整，對機械加工制造運行方案、工作規(guī)范等進行實時優(yōu)化，保證工業(yè)機器人信息傳遞模式始終處于穩(wěn)定的工作狀態(tài)，促使動作參數(shù)處理過程中生成的反饋信息具有較高的精度，為工業(yè)機器人信息協(xié)調(diào)、動作響應(yīng)等工作提供全面、完整的信息，實現(xiàn)機械加工制造設(shè)備管理水平的進一步提升。

1.4? 質(zhì)量跟蹤

生產(chǎn)質(zhì)量、生產(chǎn)效率是機械加工制造對自動化技術(shù)的最高要求，在生產(chǎn)質(zhì)量跟蹤階段，企業(yè)必須采用專業(yè)的質(zhì)檢設(shè)備對機械加工零部件進行檢查，通過抽樣檢查，對各種極限狀態(tài)下的自動化系統(tǒng)運行參數(shù)以及設(shè)備管理情況進行綜合分析，保證生產(chǎn)任務(wù)的順利完成。例如不同企業(yè)對型鋼生產(chǎn)工藝參數(shù)的控制要求存在一定差異，數(shù)控等離子型鋼在三維技術(shù)、自動化技術(shù)、等離子切割等技術(shù)的作用下，可實現(xiàn)劃線、切割、清理的一體化，通過有效的質(zhì)量追蹤，可控制精度達到0.5°。

2?自動化技術(shù)在機械加工制造中的應(yīng)用

2.1? 集成化應(yīng)用

集成化可為機械加工制造提供統(tǒng)一的技術(shù)指導(dǎo)，始終圍繞以人為本的原則開展經(jīng)營管理以及生產(chǎn)制造活動，通過機械加工制造中各流程、各機構(gòu)的簡化，能夠大幅度提高企業(yè)生產(chǎn)與運營效率。

一方面，在集成化實踐操作過程中，自動化技術(shù)會圍繞信息系統(tǒng)這一核心，對機械加工制造全過程實施動態(tài)控制，以此保證各部門進行有效的信息交互。集成的信息系統(tǒng)中存儲著各部門生產(chǎn)經(jīng)營需要使用的信息與數(shù)據(jù)，包括設(shè)計、生產(chǎn)、營銷等多種數(shù)據(jù)?；跀?shù)據(jù)信息間的不同，通過管理控制網(wǎng)絡(luò)，對相關(guān)技術(shù)服務(wù)人員、生產(chǎn)管理人員進行合理的調(diào)度，以此高效開展工作。例如研發(fā)人員可使用基于集成信息系統(tǒng)的各項功能，與設(shè)計部門在線上處理有關(guān)產(chǎn)品在結(jié)構(gòu)設(shè)計、工藝優(yōu)化等工作中存在的問題，為生產(chǎn)經(jīng)營提供實時動態(tài)控制信息。

另一方面，實現(xiàn)全過程的自動化管理調(diào)度。在機械加工制造過程中，計劃的設(shè)計、調(diào)控、優(yōu)化是自動化技術(shù)應(yīng)用的關(guān)鍵點，需要基于信息系統(tǒng)合理調(diào)度生產(chǎn)管理以及相關(guān)工作，實現(xiàn)全過程調(diào)度計劃的優(yōu)化與調(diào)整，促使自動化技術(shù)能夠深入生產(chǎn)方案中，確保生產(chǎn)管理宏觀調(diào)控工作水平、質(zhì)量的提升[2]。

2.2? 數(shù)字化應(yīng)用

自動化技術(shù)在機械加工制造中的數(shù)字化應(yīng)用，主要就是設(shè)定有效操作、控制機械生產(chǎn)設(shè)備的數(shù)字化以及其他相關(guān)信息，以此實現(xiàn)人工操作的完全脫離，最大限度地減少機械加工制造零部件的生產(chǎn)誤差，確保機械設(shè)備在合理范圍內(nèi)運行。在此過程中，數(shù)字化控制技術(shù)對機械加工制造的控制具有循環(huán)特點。與此同時，利用計算機對機械制造的一系列活動進行操作，向前端發(fā)送相關(guān)程序指令，能夠有效降低不良因素對生產(chǎn)效率的影響。

在實踐操作過程中，數(shù)字化機械加工的操作要點為：第一，對機械加工制造整個流程進行分析，按照每一個階段對標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)的需求根據(jù)相關(guān)指令進行控制，以此保證復(fù)雜機械零部件處理的合理性，保證機械加工制造生產(chǎn)控制的精準(zhǔn)性。第二，在數(shù)控程序完成一個周期的生產(chǎn)工作之后，機械加工生產(chǎn)制造會按照數(shù)控操作流程回到周期原點，進而重復(fù)下一周期的生產(chǎn)工作，可有效避免許多額外工作的產(chǎn)生。第三，自動化的機械生產(chǎn)加工設(shè)備會按照既定的前期設(shè)計模型開展相關(guān)的元件生產(chǎn)工作，以此實現(xiàn)每一個生產(chǎn)步驟的有效銜接，對減輕工人勞動壓力、提升工作效率具有重要的現(xiàn)實意義。

2.3? 虛擬化應(yīng)用

自動化技術(shù)在機械加工制造智能化操作中的應(yīng)用，主要基于大數(shù)據(jù)模型，對于前期設(shè)計、中期制造、后期檢驗三大部分的虛擬數(shù)據(jù)模型，實現(xiàn)對機械加工制造的虛擬化管理（見圖1）。

對機械加工制造領(lǐng)域自動化技術(shù)進行虛擬化管理的關(guān)鍵點為：第一，利用大數(shù)據(jù)信息模型來模擬機械小零件、小部件等，并在虛擬化環(huán)境中對局部機械設(shè)計制造工作進行評估，保證應(yīng)用自動化技術(shù)的可行性。第二，在機械設(shè)計、制造、實踐操作中應(yīng)用自動化技術(shù)，全面分析與評估設(shè)計制造結(jié)構(gòu)，為實現(xiàn)信息集成管理奠定堅實基礎(chǔ)。第三，對經(jīng)過改造、調(diào)整的機械制造結(jié)構(gòu)進行一系列模擬與分析，以此提升零部件設(shè)計制造的直觀性。

現(xiàn)階段，從我國自動化技術(shù)應(yīng)用的實際情況來看，根據(jù)工作人員與虛擬環(huán)境的實時交互，并在傳感器的協(xié)助下，可創(chuàng)造出一個全仿真的生產(chǎn)環(huán)境，促進企業(yè)實現(xiàn)降本增效的目標(biāo)[3]。隨著科學(xué)技術(shù)水準(zhǔn)的提升，微型化成為機械自動化發(fā)展的新要求，要求機械加工制造必須與我國能源保護理念相吻合，通過相關(guān)技術(shù)的創(chuàng)新，促進機械加工制造的虛擬化、微型化發(fā)展。

2.4? 智能化應(yīng)用

在自動化技術(shù)快速發(fā)展的背景下，機械加工制造行業(yè)的智能化水平在不斷提升，生產(chǎn)效率以及質(zhì)量得到了大幅度的進步。智能機械制造包括計算機、自動化、人工智能等多種提高，技術(shù)的交叉應(yīng)用促使智能化機械加工制造系統(tǒng)不斷優(yōu)化，例如工業(yè)機器人就是智能化實踐操作中自動化技術(shù)應(yīng)用廣泛的成果之一。為達到“減員、提質(zhì)、增效”的目標(biāo)，自動化技術(shù)能夠去除控制對象不必要的程序，避免各種意外因素對機械加工制造的影響。

在沖壓自動化生產(chǎn)線中，工業(yè)機器人的應(yīng)用要點如下：第一，拆垛系統(tǒng)，自動拆垛單元會在可循環(huán)雙剁料臺上進行自動生產(chǎn)工作，結(jié)合自動除油設(shè)備，按照設(shè)定的涂油工序，對板料進行拉延等工作，保證小車在上料區(qū)指定位置停放。第二，由核心控制系統(tǒng)指導(dǎo)沖壓自動化生產(chǎn)線上工業(yè)機器人的操作，促使機械加工日常工作具有較強的先進性與穩(wěn)定性。同時，企業(yè)會利用分散監(jiān)控方式操作工業(yè)機器人，由PLC輸送指令、接收反饋信號，實現(xiàn)上位機與核心控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換。第三，工業(yè)機器人根據(jù)實際生產(chǎn)環(huán)境中的各項數(shù)據(jù)信息，建立真實性較高的虛擬環(huán)境，以此避免各種問題對制造安全性的影響，加快機械設(shè)備的制造進度。

3 結(jié)語

通過信息獲取、動作響應(yīng)、設(shè)備管理以及質(zhì)量跟蹤中先進技術(shù)的應(yīng)用，相關(guān)人員應(yīng)切實加強自動化技術(shù)的研究與分析，實現(xiàn)機械加工的整體創(chuàng)新，促進相關(guān)產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

[參考文獻]

[1]王志遠.探析新形勢下自動化技術(shù)在機械設(shè)計制造中的應(yīng)用[J].內(nèi)燃機與配件，2021（6）：219-220.

[2]李劍峰.數(shù)控自動化技術(shù)在機械制造中的應(yīng)用分析[J].中國設(shè)備工程，2021（5）：205-206.

[3]梁堃，楊葉.自動化技術(shù)在機械設(shè)計制造中的應(yīng)用分析[J].南方農(nóng)機，2020，51（22）：186-188.