淺談自動(dòng)化技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

趙合玲

（濟(jì)南森峰激光科技股份有限公司齊河分公司，山東 德州 251100）

1 機(jī)械設(shè)計(jì)自動(dòng)化的發(fā)展歷程

1.1 現(xiàn)代化發(fā)展?fàn)顩r

在現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)發(fā)展背景下，數(shù)字化自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展進(jìn)度越發(fā)迅速，機(jī)械設(shè)計(jì)行業(yè)也在科學(xué)技術(shù)迅速發(fā)展背景下，推動(dòng)機(jī)械制造行業(yè)不斷進(jìn)步，加大應(yīng)用先進(jìn)技術(shù)，有效提高機(jī)械設(shè)計(jì)質(zhì)量和自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用水平，強(qiáng)化完善機(jī)械產(chǎn)品制造。例如，自動(dòng)化、智能化、數(shù)字化等相關(guān)技術(shù)也在隨之發(fā)展，逐步進(jìn)入機(jī)械制造行業(yè)當(dāng)中。其中最為廣泛應(yīng)用的是數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)。近年來，數(shù)字化技術(shù)的快速進(jìn)步，有利于數(shù)字機(jī)械設(shè)計(jì)自動(dòng)化技術(shù)已經(jīng)在市場中實(shí)現(xiàn)普遍應(yīng)用，并且在很多天然氣管道運(yùn)輸項(xiàng)目和國民生活等都能發(fā)揮其應(yīng)用價(jià)值。項(xiàng)目之所以能夠完成，是借助國家和科學(xué)技術(shù)的大力支持，強(qiáng)化研發(fā)和科學(xué)技術(shù)產(chǎn)業(yè)，為提高機(jī)械設(shè)計(jì)自動(dòng)化技術(shù)水平奠定基礎(chǔ)。

與此同時(shí)，在汽車制造設(shè)計(jì)行業(yè)中，對其提出高要求，其中包含汽車和零部件生產(chǎn)制造，對自動(dòng)化機(jī)械設(shè)計(jì)自動(dòng)化提出高難度制造要求，推動(dòng)自動(dòng)化機(jī)械設(shè)計(jì)迎來新的發(fā)展方向。在相關(guān)因素的影響下，數(shù)字化機(jī)械設(shè)計(jì)已經(jīng)處于“高效生產(chǎn)，自動(dòng)化以及智能化”發(fā)展階段。對于中國來說，數(shù)字化機(jī)械設(shè)計(jì)的研發(fā)和創(chuàng)新力度正在日益增加，成為較強(qiáng)成熟性機(jī)械設(shè)計(jì)技術(shù)。

1.2 發(fā)展背景

自從上個(gè)世紀(jì)末端，中國制造行業(yè)引領(lǐng)者一直全身心投入到制造業(yè)當(dāng)中，目的是為了突破傳統(tǒng)數(shù)字化設(shè)計(jì)，科學(xué)借鑒發(fā)達(dá)國家先進(jìn)技術(shù)研發(fā)經(jīng)驗(yàn)，有效實(shí)現(xiàn)先進(jìn)數(shù)字化機(jī)械設(shè)計(jì)技術(shù)。由于我國機(jī)械設(shè)計(jì)一直以自動(dòng)化戰(zhàn)略作為發(fā)展目標(biāo)，提高機(jī)械設(shè)計(jì)、 研發(fā)水平，能在各個(gè)行業(yè)中實(shí)現(xiàn)廣泛應(yīng)用，為研發(fā)新技術(shù)提供幫助?，F(xiàn)如今，我國數(shù)字制造技術(shù)以及自動(dòng)化、智能化設(shè)計(jì)等方面都有了很大進(jìn)展，推動(dòng)機(jī)械設(shè)計(jì)技術(shù)實(shí)現(xiàn)先進(jìn)化。

2 自動(dòng)化技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用原則

2.1 規(guī)范性原則

在設(shè)計(jì)研發(fā)相關(guān)技術(shù)過程中，不僅要遵守研發(fā)流程，還要按照機(jī)械設(shè)備應(yīng)用條件明確尺寸、規(guī)格和數(shù)量，避免在設(shè)計(jì)中出現(xiàn)參數(shù)不準(zhǔn)確情況。設(shè)計(jì)人員在完成工作之后會(huì)反復(fù)檢查設(shè)計(jì)內(nèi)容，保證內(nèi)容和工序真實(shí)、有效，有利于自動(dòng)化機(jī)械設(shè)備都能符合國家相關(guān)規(guī)范。

2.2 安全性原則

自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用在機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)時(shí)，必須將安全性作為基礎(chǔ)條件。首先，為了保證設(shè)計(jì)研發(fā)工作能夠發(fā)揮作用；其次是確保機(jī)械設(shè)備具備的零部件應(yīng)用安全。因此，在對機(jī)械設(shè)備進(jìn)行設(shè)計(jì)過程中，必須對很多機(jī)械設(shè)備和技術(shù)進(jìn)行重點(diǎn)研發(fā)，有效滿足供應(yīng)需求，但是在應(yīng)用中這些機(jī)械仍然會(huì)隱藏很多問題，這就要求相關(guān)人員研發(fā)設(shè)計(jì)期間必須要全面保護(hù)自身安全，避免在研發(fā)中因操作不合理發(fā)生意外。除此之外，設(shè)計(jì)研發(fā)人員進(jìn)行研發(fā)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)當(dāng)強(qiáng)化控制制造零部件質(zhì)量，認(rèn)真查看零部件功能和規(guī)格，加強(qiáng)提高自動(dòng)化機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)研發(fā)成功率，有利于每個(gè)零部件都能符合生產(chǎn)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，避免零部件應(yīng)用中出現(xiàn)結(jié)構(gòu)、功能等問題。

2.3 技術(shù)性原則

自動(dòng)化技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用過程中，應(yīng)當(dāng)強(qiáng)化展示機(jī)械設(shè)計(jì)先進(jìn)技術(shù)應(yīng)用價(jià)值，在遵守設(shè)計(jì)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)情況下，確保先進(jìn)技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)合理運(yùn)用。因此，自動(dòng)化技術(shù)不管處于哪種設(shè)計(jì)階段，都必須將技術(shù)性為主進(jìn)行全面設(shè)計(jì)。比如，遵守動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)規(guī)范要求進(jìn)行設(shè)計(jì)研發(fā)工作，自動(dòng)化機(jī)械設(shè)計(jì)都必須配備動(dòng)態(tài)應(yīng)用功能，其中包含穩(wěn)定性、磨損性等特點(diǎn)，保證在應(yīng)用中將先進(jìn)性技術(shù)全部呈現(xiàn)出來；對于靜態(tài)設(shè)計(jì)要遵守相關(guān)規(guī)范，同時(shí)具備靜態(tài)應(yīng)用功能，其中包含時(shí)間、強(qiáng)度等要素，也要充分體現(xiàn)出技術(shù)性特點(diǎn)。

3 自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用在機(jī)械設(shè)計(jì)中的重要性

3.1 降低能源消耗

現(xiàn)階段，對我國機(jī)械制造提出質(zhì)量苛刻要求的同時(shí)，能源消耗問題也在不斷發(fā)生。原因在于人們生活質(zhì)量逐漸提升，降低能源消耗和合理利用成為機(jī)械制造行業(yè)一直關(guān)注的致命問題。企業(yè)為了實(shí)現(xiàn)長遠(yuǎn)發(fā)展，必須實(shí)時(shí)關(guān)注市場和社會(huì)變化，與其保持統(tǒng)一進(jìn)度，在獲取群眾認(rèn)可的基礎(chǔ)上，為社會(huì)環(huán)境做出巨大貢獻(xiàn)。因此，自動(dòng)化設(shè)計(jì)的完善首先從手動(dòng)實(shí)踐作為出發(fā)點(diǎn)，全面簡化施工結(jié)構(gòu)和施工工序，加大降低能源浪費(fèi)，實(shí)現(xiàn)機(jī)械合理化管理。

3.2 提高生產(chǎn)效率

因?yàn)榻?jīng)濟(jì)成本的不斷增長，給機(jī)械設(shè)計(jì)宣傳和優(yōu)化帶來發(fā)展希望，群眾在面對產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率上都會(huì)有所提升。因?yàn)樽詣?dòng)化技術(shù)的廣泛應(yīng)用，促進(jìn)工業(yè)化發(fā)展快速提升，有利于自動(dòng)化技術(shù)和機(jī)械設(shè)計(jì)相互融合，但因先進(jìn)技術(shù)形成與其他領(lǐng)域有著直接聯(lián)系，大部分投入到智能化與集成化發(fā)展目標(biāo)當(dāng)中，不僅減少生產(chǎn)實(shí)踐，還會(huì)簡化生產(chǎn)流程，保證每個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)都能正常進(jìn)行。

3.3 優(yōu)化安全功能

機(jī)械設(shè)計(jì)制造不僅要重視當(dāng)前生產(chǎn)產(chǎn)量，還要確保施工質(zhì)量穩(wěn)定，避免在施工中出現(xiàn)設(shè)備故障問題。如果自動(dòng)化技術(shù)在應(yīng)用中出現(xiàn)機(jī)械故障，系統(tǒng)會(huì)及時(shí)發(fā)出預(yù)警信號(hào)，為相關(guān)人員提供問題具體位置，有效預(yù)防和控制問題。反之，不能科學(xué)應(yīng)用自動(dòng)化技術(shù)時(shí)，機(jī)械故障問題很難從根本解決，盡管內(nèi)部隱藏問題，也會(huì)在生產(chǎn)細(xì)節(jié)中產(chǎn)生，嚴(yán)重威脅人員生命安全，對企業(yè)外界形象和聲譽(yù)都造成很大影響。因此，自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用，不僅提高生產(chǎn)效率，還會(huì)保障機(jī)械設(shè)備安全，在質(zhì)量上得到群眾的認(rèn)可。

3.4 加強(qiáng)改善和監(jiān)督機(jī)械應(yīng)用情況

自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用在機(jī)械設(shè)計(jì)中，必須加強(qiáng)監(jiān)控機(jī)械應(yīng)用情況，按照當(dāng)前監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行有效整合和分析，有效保障機(jī)械正常運(yùn)行。同時(shí)，認(rèn)真分析監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，從實(shí)際發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)問題，有效維護(hù)生產(chǎn)運(yùn)作，避免對企業(yè)生產(chǎn)進(jìn)度造成影響。自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)當(dāng)和數(shù)字化 技術(shù)相互比較，為工作人員準(zhǔn)確預(yù)測問題提供幫助，有效保護(hù)生產(chǎn)系統(tǒng)正常運(yùn)行。

4 自動(dòng)化技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

4.1 集成系統(tǒng)

集成系統(tǒng)也被稱之為計(jì)算機(jī)綜合制造系統(tǒng)，這一系統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)可以高效縮短機(jī)械設(shè)計(jì)時(shí)間消耗，促使機(jī)械設(shè)計(jì)由復(fù)雜化逐漸轉(zhuǎn)換成精細(xì)化，有效提高各方面資源應(yīng)用率。當(dāng)集成系統(tǒng)沒有正式進(jìn)行研發(fā)過程中，機(jī)械設(shè)計(jì)技術(shù)操作人員已經(jīng)廣泛應(yīng)用計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)和計(jì)算機(jī)和數(shù)字化測試技術(shù)。集成系統(tǒng)也會(huì)對相關(guān)技術(shù)會(huì)進(jìn)行多方面分析和整合，利用先進(jìn)技術(shù)全部整合到統(tǒng)一系統(tǒng)中，借助數(shù)據(jù)模型和其他操作方法確保技術(shù)之間應(yīng)用有序，有利于機(jī)械設(shè)計(jì)質(zhì)量可靠，促進(jìn)設(shè)計(jì)工作效率不斷提升。除此之外，電子信息技術(shù)是集成系統(tǒng)和系統(tǒng)運(yùn)作的重要部分，通過傳感技術(shù)強(qiáng)化整合機(jī)械設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，有效提高機(jī)械設(shè)計(jì)水平，有助于機(jī)械設(shè)計(jì)效果與預(yù)期效果相符。

4.2 自動(dòng)化檢測技術(shù)

自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用具有綜合性特點(diǎn)，其中涵蓋項(xiàng)目種類和相關(guān)專業(yè)知識(shí)，內(nèi)容復(fù)雜多樣。自動(dòng)化檢測技術(shù)是自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用的重要代表。自動(dòng)化檢測技術(shù)應(yīng)用必須具備傳統(tǒng)設(shè)備和多種傳感器的幫助，在機(jī)械設(shè)計(jì)中利用自動(dòng)化檢測技術(shù)認(rèn)真分析設(shè)計(jì)方案的優(yōu)缺點(diǎn)，加大減少人為因素的影響，避免干擾檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性。同時(shí)，自動(dòng)檢測系統(tǒng)的主體技術(shù)以自動(dòng)化檢測技術(shù)為主，將傳感器設(shè)備、信號(hào)接收設(shè)備和數(shù)據(jù)處理中心作為其運(yùn)行必備要素。除此之外，系統(tǒng)內(nèi)部運(yùn)行過程中必須安裝智能化芯片，通過芯片應(yīng)用可以有效提升智能化功能，保證結(jié)果更加真實(shí)、準(zhǔn)確。

4.3 自動(dòng)化體系

在網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的支持下，自動(dòng)化體系也在逐步完善、優(yōu)化，在現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)中有著很大影響力，為其占據(jù)主要地位?？茖W(xué)借助計(jì)算機(jī)獨(dú)特計(jì)算方式，加大提升機(jī)械設(shè)備應(yīng)用效率，合理制定針對性實(shí)施方案，為研發(fā)虛擬機(jī)械設(shè)備提供幫助。同時(shí)，根據(jù)系統(tǒng)運(yùn)行情況建立虛擬數(shù)字化模型，這種機(jī)械設(shè)計(jì)方法應(yīng)用方便、快捷，充分體現(xiàn)出機(jī)械設(shè)計(jì)的創(chuàng)新價(jià)值。自動(dòng)化系統(tǒng)是根據(jù)初期設(shè)計(jì)多種方案選擇合適設(shè)計(jì)方案，并對其加以優(yōu)化和完善。但是不管方案是何種類型，都會(huì)以特殊符號(hào)作為基點(diǎn)，系統(tǒng)會(huì)根據(jù)設(shè)計(jì)方案內(nèi)容實(shí)現(xiàn)智能區(qū)分和處理，認(rèn)真了解每個(gè)部件和結(jié)構(gòu)實(shí)質(zhì)關(guān)系，掌握結(jié)構(gòu)合理性和不同結(jié)構(gòu)的協(xié)調(diào)性。合理借助運(yùn)動(dòng)分析方式對機(jī)械設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)實(shí)行全面探討和研究，得到運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)情況下對網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)平臺(tái)進(jìn)行深度分析，按照數(shù)據(jù)庫改動(dòng)方式和運(yùn)動(dòng)控制有效提高機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)水平，快速建立模型組織結(jié)構(gòu)，更好提升機(jī)械設(shè)計(jì)工作效率。機(jī)電一體化是機(jī)械設(shè)計(jì)自動(dòng)化的未來發(fā)展趨勢，智能化控制成為機(jī)械設(shè)計(jì)自動(dòng)化的主體。在科學(xué)技術(shù)迅速發(fā)展基礎(chǔ)上，大多數(shù)部分設(shè)計(jì)內(nèi)容都處于不影響因素范圍內(nèi)，保證計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)能夠正常運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化機(jī)械設(shè)計(jì)工作，不僅降低資源浪費(fèi)，還會(huì)提高工作效率。當(dāng)自動(dòng)化技術(shù)不斷研發(fā)和推廣過程中，應(yīng)當(dāng)強(qiáng)化控制個(gè)體因素對機(jī)械設(shè)計(jì)造成的影響，充分保障機(jī)械設(shè)計(jì)的穩(wěn)定性。除此之外，在自動(dòng)化技術(shù)的引導(dǎo)下，機(jī)械設(shè)計(jì)流程會(huì)不斷完善和調(diào)整，有效提高機(jī)械設(shè)計(jì)效果和機(jī)械設(shè)備應(yīng)用水平，對機(jī)械行業(yè)可持續(xù)發(fā)展起到推動(dòng)作用。

4.4 柔性自動(dòng)化加工技術(shù)

（1）自動(dòng)校正和檢驗(yàn)系統(tǒng)。自動(dòng)化校正與檢驗(yàn)系統(tǒng)是機(jī)械設(shè)計(jì)自動(dòng)化應(yīng)用的重要手段?？茖W(xué)選用先進(jìn)自動(dòng)檢測測量技術(shù)，利用高效處理信息軟件，借助三坐標(biāo)測量技術(shù)對機(jī)械設(shè)計(jì)進(jìn)行整體檢驗(yàn)，完成二次開發(fā)工作。這種自動(dòng)化校正與檢驗(yàn)系統(tǒng)將質(zhì)量結(jié)果檢測全部轉(zhuǎn)換成質(zhì)量控制。同時(shí)，自動(dòng)化校正系統(tǒng)也要積極協(xié)助設(shè)備，有效避免加工設(shè)計(jì)出現(xiàn)位置偏移問題，順利將相關(guān)工具導(dǎo)入智能化識(shí)別芯片。這種芯片會(huì)將自動(dòng)化軟件管理系統(tǒng)采集的全部數(shù)據(jù)傳輸?shù)綑C(jī)床，協(xié)助機(jī)床生產(chǎn)階段有效提高自動(dòng)校正質(zhì)量，提高其檢測效率，能夠在短時(shí)間內(nèi)校正機(jī)械設(shè)備運(yùn)行錯(cuò)誤，有利于系統(tǒng)能夠正常運(yùn)行。

（2）自動(dòng)定位裝夾系統(tǒng)。這種系統(tǒng)和自動(dòng)化加工線系統(tǒng)相互對等，具有自動(dòng)定位裝夾功能，同時(shí)還具備輔助裝置。這種系統(tǒng)必須具有高效加工處理部分零件，有效提高零部件準(zhǔn)確度，成為高效自動(dòng)化加工技術(shù)。現(xiàn)如今，部分機(jī)械設(shè)計(jì)企業(yè)都需要機(jī)器人系統(tǒng)協(xié)助自動(dòng)定位裝夾系統(tǒng)完成生產(chǎn)自動(dòng)定位，充分體現(xiàn)出其智能化特點(diǎn)。

（3）機(jī)器人技術(shù)。為了降低人工操作，必須加大機(jī)器人技術(shù)推廣力度，科學(xué)選用數(shù)字化機(jī)械設(shè)計(jì)有效替換傳統(tǒng)人工操作。機(jī)械設(shè)計(jì)操作通常都利用自動(dòng)化設(shè)計(jì)方案，科學(xué)引入設(shè)計(jì)機(jī)器人，一方面防止設(shè)計(jì)人員出現(xiàn)操作難題，避免對機(jī)械生產(chǎn)造成破壞；另一方面在一定情況下為操作人員提供難度低的工作條件，有利于機(jī)械設(shè)計(jì)穩(wěn)定，全面保障制造質(zhì)量可靠。

4.5 自動(dòng)供應(yīng)生產(chǎn)資料

一般情況下，材料運(yùn)輸環(huán)節(jié)是機(jī)械設(shè)計(jì)與制造的重要組成部分，如果材料運(yùn)輸過程中只依靠人工完成，會(huì)對生產(chǎn)水平造成直接影響。相關(guān)人員對機(jī)械進(jìn)行設(shè)計(jì)過程中科學(xué)應(yīng)用自動(dòng)化技術(shù)，自動(dòng)提供相關(guān)生產(chǎn)材料，全面提高企業(yè)生產(chǎn)水平。

4.6 創(chuàng)新設(shè)計(jì)方法

機(jī)械設(shè)計(jì)創(chuàng)新方法是在傳統(tǒng)機(jī)械系統(tǒng)轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)基礎(chǔ)上進(jìn)行創(chuàng)新。自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用在機(jī)械設(shè)計(jì)中，加大運(yùn)用創(chuàng)新方法為產(chǎn)品設(shè)計(jì)提供幫助，借助自動(dòng)化技術(shù)深入了解復(fù)雜結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，有效開展仿真、建模工作。同時(shí)，對其系統(tǒng)設(shè)計(jì)價(jià)值進(jìn)行評(píng)價(jià)，強(qiáng)化編制出創(chuàng)新性、實(shí)踐性設(shè)計(jì)方案，提高產(chǎn)品研發(fā)效率，確保設(shè)計(jì)具有創(chuàng)新性，增強(qiáng)企業(yè)市場競爭力。

5 結(jié)語

綜上所述，機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用對機(jī)械設(shè)計(jì)行業(yè)起到推動(dòng)作用，應(yīng)當(dāng)對其進(jìn)行創(chuàng)新和改革，避免對企業(yè)未來效益造成影響。同時(shí)，機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)發(fā)揮作用時(shí)，也要加大企業(yè)機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)研究力度，推動(dòng)機(jī)械制造水平進(jìn)一步提升。