機械自動化設(shè)計與制造現(xiàn)狀及發(fā)展前景

崔欣爍

摘 要：在我國新經(jīng)濟發(fā)展形勢下，機械制造逐漸實現(xiàn)了自動化升級，新技術(shù)更決定了產(chǎn)業(yè)的機械制造業(yè)的發(fā)展方向，它對于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)而言都產(chǎn)生了前所未有的重大影響。文章解析了機械自動化設(shè)計技術(shù)在生產(chǎn)制造業(yè)中的發(fā)展現(xiàn)狀，并重點針對其設(shè)計技術(shù)應(yīng)用展開全面剖析，以此展望技術(shù)的發(fā)展前景。

關(guān)鍵詞：機械自動化設(shè)計技術(shù);發(fā)展現(xiàn)狀;制造業(yè);虛擬化

中圖分類號：TP3;TB4 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-1064（2021）11-113-03

DOI：10.12310/j.issn.1674-1064.2021.11.038

機械自動化設(shè)計技術(shù)在當(dāng)前的制造生產(chǎn)企業(yè)中發(fā)揮了巨大的作用，它基本構(gòu)建了智能化生產(chǎn)技術(shù)體系，結(jié)合自動化技術(shù)應(yīng)用新形勢追求技術(shù)改良創(chuàng)新，基本明確了機械制造與自動化技術(shù)的發(fā)展方向，因此，機械自動化技術(shù)極具研究價值。

1 機械自動化技術(shù)在機械設(shè)計制造中的作用

機械制造生產(chǎn)推動了當(dāng)前經(jīng)濟社會的快速發(fā)展，其中，不斷升級的機械自動化技術(shù)成為亮點，在機械設(shè)計制造領(lǐng)域發(fā)揮了重要作用。

首先，就傳統(tǒng)的機械設(shè)計與制造技術(shù)應(yīng)用而言，實際制造工序中顯然會浪費大量材料、資源，增加機械設(shè)計制造成本，對企業(yè)發(fā)展形成阻礙。機械自動化技術(shù)則降低了機械設(shè)計生產(chǎn)制造中的資源成本。因此，必須提高機械設(shè)計與制造工序精細化水平，利用機械設(shè)計與制造工序完善二次處理廢棄物，削減生產(chǎn)成本，提高企業(yè)整體生產(chǎn)經(jīng)濟效益。在合理采用自動化技術(shù)的過程中，改善機械設(shè)計與制造水平，不斷提高機械裝置中原材料的適應(yīng)性，在這一環(huán)節(jié)中，要減輕人力生產(chǎn)負擔(dān)，做到對人力資源與物質(zhì)資源的同步節(jié)約，這對于機械自動化技術(shù)融入機械設(shè)計制造過程非常關(guān)鍵[1]。

其次，機械自動化技術(shù)確保機械設(shè)計與制造過程中合理運用自動化技術(shù)內(nèi)容，提高生產(chǎn)效率，改善機械設(shè)計與制造的智能化水平。簡而言之，要持續(xù)提升機械設(shè)計制造過程的生產(chǎn)效率與產(chǎn)品質(zhì)量，提高企業(yè)整體核心競爭力。如果自動化技術(shù)使用合理，它對于提高機械設(shè)計制造效率與品質(zhì)都會產(chǎn)生正向影響。

再次，在合理利用、改善機械設(shè)計制造過程中，機械自動化技術(shù)要分析自動化技術(shù)的應(yīng)用水平提高，改善設(shè)備使用效率，加強機械設(shè)備監(jiān)控與管理水平，對于促進企業(yè)迅速發(fā)展、提高生產(chǎn)效率幫助頗大。改善機械使用狀況必須考慮到自動化技術(shù)本身融入了大量的計算機智能化技術(shù)內(nèi)容，

因此，其在程序設(shè)置、控制器裝置調(diào)整過程中相應(yīng)降低了機械設(shè)計制造成本，對企業(yè)經(jīng)濟效益改善十分利好。例如，在機械設(shè)計制造過程中建立智能化數(shù)據(jù)監(jiān)控體系，詳細分析自動化生產(chǎn)中的某些數(shù)據(jù)內(nèi)容，這對于生產(chǎn)者自由掌控自動化技術(shù)應(yīng)用是很有幫助的[2]。

2 機械自動化技術(shù)在機械設(shè)計制造中的實踐應(yīng)用

機械自動化技術(shù)能夠在智能化設(shè)計制造領(lǐng)域、虛擬化設(shè)計制造領(lǐng)域、數(shù)控系統(tǒng)以及集成化設(shè)計制造領(lǐng)域等機械設(shè)計制造的各個領(lǐng)域被實踐應(yīng)用。

2.1 在智能化設(shè)計制造中的應(yīng)用

機械智能化設(shè)計制造會建立相當(dāng)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)淖詣踊夹g(shù)實踐應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)，第一時間設(shè)計制造問題報告，配合高級數(shù)據(jù)分析軟件正確處理生產(chǎn)數(shù)據(jù)內(nèi)容，促進機械工業(yè)技術(shù)發(fā)展應(yīng)用。例如，格力集團近年來打造了生產(chǎn)新能源電池的無人自動化生產(chǎn)線，在采用新生產(chǎn)線后，企業(yè)的生產(chǎn)良品率提升到95%以上，每條生產(chǎn)線每天可增產(chǎn)電池600塊，僅此一項，每年節(jié)省人工成本300萬元。

智能型機械自動化技術(shù)設(shè)備在工業(yè)中同樣占據(jù)了重要地位。當(dāng)前，我國工業(yè)生產(chǎn)流水線發(fā)展改革，強調(diào)更高效的自動化應(yīng)用過程，這也為智能型機械自動化技術(shù)設(shè)備開辟了路徑，讓更多新技術(shù)能夠嘗試應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域，最后獲得較好的生產(chǎn)效果。

以智能型乳化液自動供配液系統(tǒng)為例，如圖1所示，它主要應(yīng)用于煤炭綜采工作面，通過乳化液作為能量傳遞載體，為綜采工作面液壓支架提供基本動力源，是具有良好功能特性的開放性控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)設(shè)備中就擁有測量傳感器，它負責(zé)乳化液配液工作，同時校準(zhǔn)系統(tǒng)中的關(guān)鍵零部件誤差，保證液位傳感器與濃度傳感器中各個參數(shù)絕對精確。實際上，它的后端還有PC計算機作為傳感器數(shù)據(jù)監(jiān)測的編程窗口，專門支持系統(tǒng)對比乳化液配比數(shù)據(jù)的實踐測量過程，同時校對、調(diào)整液體液位，再結(jié)合PC計算機系統(tǒng)編程視窗來獲取實際測量精確值，最后上傳數(shù)據(jù)到計算機，對比液位信號數(shù)據(jù)，核對并得出乳化液濃度。相比于傳統(tǒng)計算機傳感器，智能型乳化液自動供配液系統(tǒng)的測量精度高出不少，它對液位傳感器誤差的測量誤差基本能控制在0.5%以內(nèi)，甚至可以忽略不計，提高了煤炭綜采工作面開采作業(yè)的效率，是當(dāng)前煤炭企業(yè)生產(chǎn)中相當(dāng)重要的智能型機械自動化設(shè)備技術(shù)之一。

2.2 在虛擬化設(shè)計制造中的應(yīng)用

目前頗為流行的虛擬化設(shè)計制造技術(shù)在機械自動化生產(chǎn)中追求實現(xiàn)虛擬化技術(shù)與自動化技術(shù)合二為一，優(yōu)化生產(chǎn)計劃內(nèi)容，及時調(diào)整、完善生產(chǎn)過程。

例如，國內(nèi)的吉利公司在汽車裝配車間采用了虛擬化設(shè)計制造技術(shù)，配合PLC系統(tǒng)與GS感應(yīng)裝置，建立智能化自動控制生產(chǎn)線。其中，主要設(shè)備是PLC控制器，配合GS傳感器與數(shù)字感應(yīng)設(shè)備建立監(jiān)測生產(chǎn)機制，將監(jiān)測結(jié)果第一時間發(fā)送到智能控制平臺上，生成問題報告，詳細分析設(shè)計制造過程，提出具有針對性的處理方法。這一套自動化監(jiān)控系統(tǒng)最大程度提升了生產(chǎn)車間生產(chǎn)效率，縮短了機械設(shè)計制造生產(chǎn)時間[3]。

2.3 在數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計制造中的應(yīng)用

機械自動化技術(shù)在數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計制造中也有實踐應(yīng)用，且推動了機械設(shè)計制造向前發(fā)展。實際上，它實現(xiàn)了自動化技術(shù)與數(shù)字化技術(shù)、控制技術(shù)的有效融合，保證結(jié)合新形勢發(fā)展要求，建立專業(yè)化數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計制造平臺，這在一定程度上提高了機械制造產(chǎn)品的生產(chǎn)精度、速度及安全性。以某公司為例，他們在生產(chǎn)過程中建立了一套完善的數(shù)控工程生產(chǎn)系統(tǒng)，將原有的傳統(tǒng)雙坐標(biāo)車床數(shù)控系統(tǒng)更換為目前的全功能數(shù)控系統(tǒng)，其系統(tǒng)運行速度有所提升，配合軟硬件五相驅(qū)動電路優(yōu)化步進電機，確保系統(tǒng)運行穩(wěn)定，噪音有所降低，徹底消除共振現(xiàn)象，對于生產(chǎn)設(shè)備的控制精度與系統(tǒng)安全可靠性也有一定的促進作用。在生產(chǎn)過程中，它增加了主軸無級變速功能，隨時改變加工速度，建立轉(zhuǎn)速動態(tài)調(diào)整機制，提高加工水平。在數(shù)控工程生產(chǎn)系統(tǒng)中，還融入智能化刀補技術(shù)，它在起始點分析提出參數(shù)指標(biāo)，建立用戶自動計算機制，使生產(chǎn)操作難度大幅度降低，提高生產(chǎn)效率與生產(chǎn)效益[4]。

2.4 在集成化系統(tǒng)設(shè)計制造中的應(yīng)用

集成化系統(tǒng)在設(shè)計制造中發(fā)揮了重大作用，它對于機械自動化生產(chǎn)的促進作用不言而喻，它在輔助設(shè)計技術(shù)、制造技術(shù)、測試技術(shù)、數(shù)控加工技術(shù)等方面都發(fā)揮了重大價值作用，基本滿足了靈活化生產(chǎn)系統(tǒng)建設(shè)要求，建立了信息管理技術(shù)系統(tǒng)，為企業(yè)優(yōu)化生產(chǎn)過程。

例如，某公司目前采用的就是計算機集成制造系統(tǒng)（CIMS），如圖2所示。目前，CIMS已發(fā)展為現(xiàn)代集成制造（contemporary integrated manufacturing）與現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)（contemporary integrated manufacturing system）相互集成，全面參與產(chǎn)品訂貨、設(shè)計、制造階段，在銷售管理過程中追求自動化技術(shù)應(yīng)用，提高技術(shù)處理水平，建立決策自動化發(fā)展機制。在建設(shè)節(jié)能方面，CIMS系統(tǒng)能夠以實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、清潔、靈活的生產(chǎn)為目標(biāo)展開相關(guān)技術(shù)內(nèi)容與結(jié)構(gòu)建設(shè)，并已經(jīng)取得了理想的技術(shù)經(jīng)濟制造效果。中航復(fù)合材料公司提出了CIMS子系統(tǒng)內(nèi)容，合理運用CAM、CAD等技術(shù)，將原本復(fù)雜化的集成系統(tǒng)簡單化，實現(xiàn)了自身生產(chǎn)過程的有效性、關(guān)鍵性改革[5]。

3 機械自動化技術(shù)在機械設(shè)計制造中的未來發(fā)展趨勢

目前，機械自動化技術(shù)已經(jīng)較好地融入機械設(shè)計制造生產(chǎn)，其技術(shù)應(yīng)用類型頗為豐富。為此，有必要分析機械自動化技術(shù)在機械設(shè)計制造中的發(fā)展趨勢。

3.1 數(shù)字化

在機械設(shè)計制造技術(shù)領(lǐng)域，數(shù)字化技術(shù)發(fā)揮了重大作用，在數(shù)字制造技術(shù)快速應(yīng)用的大背景下，企業(yè)機械制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展實現(xiàn)了全球規(guī)?；瘮U大，在利用網(wǎng)絡(luò)平臺發(fā)布信息、追求實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)開拓過程中調(diào)整市場技術(shù)內(nèi)容，營造了良好的數(shù)字制造環(huán)境。

在產(chǎn)品開發(fā)階段，它專門設(shè)計規(guī)劃形成虛擬數(shù)字平臺，通過平臺技術(shù)性模擬產(chǎn)品生產(chǎn)與處理過程，全面測試模擬內(nèi)容，科學(xué)檢驗產(chǎn)品性能，凸顯其市場適應(yīng)性[6]。

3.2 全球化

在全球化發(fā)展趨勢下，機械設(shè)計制造技術(shù)在刺激市場競爭的過程中構(gòu)建了全球化技術(shù)體系，確保計算機網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù)內(nèi)容實現(xiàn)全面自由化開發(fā)、應(yīng)用。

目前，國內(nèi)許多機械設(shè)計制造企業(yè)已經(jīng)深度研發(fā)新技術(shù)，尋求基于世界范疇內(nèi)的技術(shù)應(yīng)用發(fā)展優(yōu)化，體現(xiàn)了全球化技術(shù)發(fā)展趨勢，保證諸多機械自動化技術(shù)的集成應(yīng)用都能融入系統(tǒng)工程理論與信息技術(shù)指導(dǎo)應(yīng)用中，不斷優(yōu)化企業(yè)生產(chǎn)過程，基于合理化、組織化過程修復(fù)，確保機械制造企業(yè)多種技術(shù)內(nèi)容滿足機械設(shè)計制造生產(chǎn)要求，建立靈活性的生產(chǎn)技術(shù)機制[7]。

3.3 虛擬化

機械設(shè)計制造技術(shù)的虛擬化發(fā)展是行業(yè)大勢所趨，目前比較經(jīng)典的虛擬化技術(shù)就包括了人工智能AI技術(shù)、電信通信技術(shù)以及計算機虛擬技術(shù)。三種技術(shù)均已傳統(tǒng)虛擬模擬技術(shù)作為主要核心，在無限模擬實際工作條件過程中預(yù)測實際生產(chǎn)過程中可能發(fā)生的各種技術(shù)性問題，建立虛擬技術(shù)研究體系，結(jié)合機械加工與制造領(lǐng)域應(yīng)用合理預(yù)測生產(chǎn)階段各項問題，提出多點機械設(shè)計制造技術(shù)問題，最大限度規(guī)避故障問題發(fā)生，減少人為因素干擾影響[8]。

4 結(jié)語

綜上所述，機械自動化技術(shù)在機械設(shè)計制造領(lǐng)域中的應(yīng)用是相當(dāng)廣泛且深入的，它在某種程度上提高了機械制造技術(shù)的整體水平，降低了生產(chǎn)成本，為促進機械設(shè)計制造領(lǐng)域的全面發(fā)展創(chuàng)造了更多空間與契機。

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