自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備在機(jī)械設(shè)計(jì)制造中的應(yīng)用探討

嚴(yán)滔滔，楊熙春，李彐峰

（1.浙江三信智能機(jī)械科技有限公司，浙江 嘉興 314305；2.杭州科睿哲信息科技有限公司，浙江 杭州 310000）

引言

隨著機(jī)械技術(shù)和自動(dòng)化控制的發(fā)展，機(jī)械制造業(yè)正在朝著智能化方向轉(zhuǎn)變，傳統(tǒng)制造行業(yè)也在不斷地進(jìn)行產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、工藝流程等方面的創(chuàng)新。但是由于生產(chǎn)設(shè)備所使用到的是大量復(fù)雜零件及一些精密零部件。這些部件具有高精度要求且體積較大及質(zhì)量較重；同時(shí)因?yàn)榧庸み^(guò)程中需要對(duì)其進(jìn)行拆解處理，從而導(dǎo)致零件之間相互碰撞和摩擦力增大，這就使得機(jī)械制造業(yè)的自動(dòng)化程度進(jìn)一步降低，同時(shí)也使得制造企業(yè)在產(chǎn)品質(zhì)量控制上難度增加、成本增加、速度提高[1]。

1 自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備在機(jī)械設(shè)計(jì)制造中的應(yīng)用

1.1 機(jī)械設(shè)計(jì)制造需求

自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備能夠有效地提高工作效率、降低勞動(dòng)強(qiáng)度、提升產(chǎn)品質(zhì)量，保證機(jī)械設(shè)計(jì)制造水平。在對(duì)自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備的應(yīng)用過(guò)程中需要注意以下幾個(gè)方面：首先是要充分考慮到企業(yè)實(shí)際情況下對(duì)于機(jī)械化生產(chǎn)線的需求。因?yàn)殡S著社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人們生活條件不斷改善、科技日新月異及市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈等因素影響之下，使得我國(guó)大部分制造業(yè)都面臨著轉(zhuǎn)型升級(jí)問(wèn)題。其次是要結(jié)合現(xiàn)代化技術(shù)手段來(lái)進(jìn)行產(chǎn)品研發(fā)，實(shí)現(xiàn)機(jī)械制造智能化與自動(dòng)化生產(chǎn)模式相結(jié)合的發(fā)展趨勢(shì)。

1.2 自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備在機(jī)械設(shè)計(jì)制造中的運(yùn)行

自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備在機(jī)械設(shè)計(jì)制造中的運(yùn)行主要包括以下幾個(gè)方面：

首先，要保證其能夠正常工作，這就需要對(duì)其進(jìn)行合理有效的利用，在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程當(dāng)中必須要確保各個(gè)零部件之間存在一定程度上相互影響的現(xiàn)象。其次，對(duì)于整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)情況加以掌握。最后，需要根據(jù)自動(dòng)化生產(chǎn)線所具有特點(diǎn)來(lái)制定出相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)，最終實(shí)現(xiàn)機(jī)械設(shè)備運(yùn)行中各部分間相對(duì)獨(dú)立、彼此互相聯(lián)系協(xié)調(diào)及能夠保證整體性和系統(tǒng)性等方面都得到保障，進(jìn)而提高生產(chǎn)效率。

2 自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備在機(jī)械設(shè)計(jì)制造中的總體設(shè)計(jì)

2.1 自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備在機(jī)械設(shè)計(jì)制造中的功能

自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備的規(guī)劃，應(yīng)根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)制造中所需零件進(jìn)行合理安排。在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，必須充分考慮到其自身特點(diǎn)。在整個(gè)機(jī)械設(shè)計(jì)制造過(guò)程中，需要考慮到不同類型零部件之間存在著相互影響的作用。因此要想提高企業(yè)整體工作效率，就必須充分利用自動(dòng)化技術(shù)來(lái)提升其工作質(zhì)量水平及降低成本投入等；與此同時(shí)，還應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)于智能化控制技術(shù)和數(shù)字信息處理能力的重視程度，從而使產(chǎn)品生產(chǎn)周期得到有效改善，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)線間協(xié)調(diào)性與銜接性的優(yōu)化升級(jí)。

2.2 自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備在機(jī)械設(shè)計(jì)方案中的關(guān)鍵

由浙江三信智能機(jī)械科技有限公司研制發(fā)明的一種裝配質(zhì)量檢測(cè)裝置，一種紙管自動(dòng)上管機(jī)，一種控制紙管轉(zhuǎn)動(dòng)的控制裝置等專利技術(shù)為行業(yè)內(nèi)典型的高效自動(dòng)化設(shè)備。機(jī)械設(shè)計(jì)制造是一門應(yīng)用性較強(qiáng)的學(xué)科，它在實(shí)際生產(chǎn)中具有很強(qiáng)的專業(yè)技術(shù)和實(shí)踐能力，需要對(duì)自動(dòng)化設(shè)備進(jìn)行深入分析。因此要充分利用自動(dòng)化生產(chǎn)線、自動(dòng)控制、計(jì)算機(jī)輔助等先進(jìn)技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)機(jī)械化生產(chǎn)。智能化機(jī)械設(shè)備是利用現(xiàn)代信息技術(shù)手段將產(chǎn)品信息采集后再傳送到控制中心（MCU）并通過(guò)人工智能軟件完成實(shí)時(shí)監(jiān)控與遠(yuǎn)程操作功能，使其能夠快速適應(yīng)不同的工作環(huán)境和要求；同時(shí)還可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整。自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備在機(jī)械設(shè)計(jì)制造中的運(yùn)行主要包括以下幾個(gè)方面：首先，要將自動(dòng)化生產(chǎn)系統(tǒng)進(jìn)行合理配置，使其能夠與其他零部件相配合，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)生產(chǎn)線的有效控制。其次，加強(qiáng)對(duì)智能化、信息化技術(shù)及計(jì)算機(jī)輔助軟件應(yīng)用等相關(guān)知識(shí)理論和方法的研究。最后，要注重對(duì)于設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中數(shù)據(jù)信息采集工作做好管理及維護(hù)工作；同時(shí)還要注意結(jié)合實(shí)際環(huán)境條件對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)制造工藝流程中所使用到的自動(dòng)化生產(chǎn)系統(tǒng)進(jìn)行合理規(guī)劃與改進(jìn)。

3 自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備在機(jī)械設(shè)計(jì)制造中的硬件選型

自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備的設(shè)計(jì)是機(jī)械設(shè)計(jì)方案中較重要和復(fù)雜的環(huán)節(jié)，在實(shí)際工作過(guò)程之中，需要結(jié)合不同類型、型號(hào)及技術(shù)要求等方面進(jìn)行綜合考慮[2-4]。例如：對(duì)于大型機(jī)械而言，要根據(jù)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)特點(diǎn)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行科學(xué)合理規(guī)劃；而針對(duì)小型零件來(lái)說(shuō)，則必須根據(jù)其具體功能來(lái)選擇合適零部件形狀及尺寸大小；對(duì)于大中型零件來(lái)說(shuō)，一般情況下可以采用高精度加工方式，以提高效率和降低成本的原則來(lái)設(shè)計(jì)制造工藝流程，同時(shí)還需要在生產(chǎn)過(guò)程中加強(qiáng)設(shè)備與控制系統(tǒng)之間的聯(lián)系。機(jī)械設(shè)計(jì)制造系統(tǒng)的應(yīng)用，是在自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備的基礎(chǔ)上，對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化與改進(jìn)，需要針對(duì)不同類型、規(guī)格和功能要求，而采用相應(yīng)技術(shù)。

自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備在機(jī)械設(shè)計(jì)制造過(guò)程中的應(yīng)用主要集中于傳動(dòng)方式和電氣控制系統(tǒng)[5]。通過(guò)對(duì)不同工作模式下的控制，可以有效提升機(jī)械設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)效率，降低故障發(fā)生率，提高經(jīng)濟(jì)效益。在機(jī)械設(shè)備生產(chǎn)過(guò)程中，電氣傳動(dòng)的應(yīng)用最為普遍，主要是通過(guò)對(duì)電動(dòng)機(jī)和變壓器進(jìn)行合理化控制來(lái)實(shí)現(xiàn)。在自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備中，電氣傳動(dòng)的應(yīng)用也是十分廣泛，主要包括電液伺服閥、自動(dòng)換擋機(jī)及液壓支架。其中電力電子技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)制造過(guò)程中有著舉足輕重的地位。而電力電子技術(shù)則可以通過(guò)控制電動(dòng)機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩進(jìn)行有效調(diào)節(jié)，因此對(duì)于電氣傳動(dòng)來(lái)說(shuō)，其具有非常明顯地效果。另外，就是能夠?qū)⒆詣?dòng)化生產(chǎn)設(shè)備中所需用電量大大減少，并且能有效節(jié)約能源消耗量。

4 自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備在機(jī)械設(shè)計(jì)制造中的應(yīng)用策略

機(jī)械設(shè)計(jì)制造的應(yīng)用策略主要包括產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)創(chuàng)新和管理模式等。根據(jù)客戶需求，對(duì)不同類型的零部件進(jìn)行分類，并制定出相應(yīng)技術(shù)規(guī)格及相關(guān)操作方式；在生產(chǎn)過(guò)程中要加強(qiáng)監(jiān)督力度和控制強(qiáng)度以減少人為因素給設(shè)備造成影響；還要保證零件結(jié)構(gòu)合理性與工藝要求相匹配，以達(dá)到提高機(jī)械性能的目的。技術(shù)創(chuàng)新是指通過(guò)不斷地引進(jìn)先進(jìn)科學(xué)技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量提升。生產(chǎn)設(shè)備的設(shè)計(jì)制造過(guò)程中，必須要充分考慮到機(jī)械系統(tǒng)自身特點(diǎn)和實(shí)際情況，在滿足產(chǎn)品制造需求下進(jìn)行技術(shù)改進(jìn)；根據(jù)企業(yè)現(xiàn)有的生產(chǎn)條件及工藝要求對(duì)其設(shè)備結(jié)構(gòu)形式及主要零部件進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。

5 總結(jié)與展望

本文通過(guò)對(duì)生產(chǎn)設(shè)備在機(jī)械設(shè)計(jì)制造中的應(yīng)用現(xiàn)狀和存在問(wèn)題進(jìn)行分析，提出了自己對(duì)于企業(yè)生產(chǎn)車間管理方面的建議，加強(qiáng)對(duì)機(jī)器設(shè)備運(yùn)行可靠性、穩(wěn)定性及安全性等相關(guān)內(nèi)容的研究。由于我國(guó)目前處于發(fā)展中國(guó)家階段，科技水平相對(duì)較落后，因此要想提高工業(yè)自動(dòng)化程度需要大量投入資金來(lái)完善硬件設(shè)施建設(shè)并加大力度引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)技術(shù)，以提升產(chǎn)品質(zhì)量與性能；同時(shí)還要從機(jī)械設(shè)計(jì)制造角度著手解決生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)存在問(wèn)題，機(jī)械設(shè)備在生產(chǎn)過(guò)程中，需要大量的零部件，而這些零部件，都要進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)和制造。因此對(duì)其部件結(jié)構(gòu)、材料等方面也必須充分考慮。例如對(duì)于機(jī)床而言主要是為了提高工作效率。所以在設(shè)計(jì)時(shí)不僅要確保加工精度要求高，還要保證機(jī)器本身具有較好的抗振動(dòng)性及耐腐蝕能力；此外還應(yīng)注意零部件之間相互配合關(guān)系及裝配間隙問(wèn)題；同時(shí)，需要根據(jù)零件生產(chǎn)實(shí)際情況來(lái)確定合理的尺寸和形狀、材料等。