機械設(shè)計制造及其自動化的發(fā)展方向

貴州機電職業(yè)技術(shù)學院 鄧小芳 高銳

設(shè)計制造與自動化是對各類工業(yè)設(shè)備和機電產(chǎn)品從設(shè)計、制造、運行控制到整個生產(chǎn)全過程進行科學研究的綜合性技術(shù)。隨著機械的發(fā)展，現(xiàn)代的技術(shù)也越來越發(fā)達，電腦的出現(xiàn)，讓機械發(fā)生了翻天覆地的變化。機械正由傳統(tǒng)轉(zhuǎn)向智能，智能機械主要體現(xiàn)在諸如集成電路之類的自動化控制領(lǐng)域。電腦的應用也使機械更精密，更一體化，這是現(xiàn)代高科技機械的一個重要特征。本文重點對當前機械設(shè)計和自動化領(lǐng)域中遇到的瓶頸和今后的發(fā)展趨勢進行分析，希望可以為相關(guān)人員提供一定的幫助，促進機械設(shè)計制造及其自動化能夠得到更好的發(fā)展[1]。機械制造技術(shù)創(chuàng)新是其發(fā)展的動力和技術(shù)基礎(chǔ)。機械制造與自動化產(chǎn)生至今，歷經(jīng)數(shù)十年的發(fā)展，已形成規(guī)模與技術(shù)基礎(chǔ)，已是國內(nèi)最大的行業(yè)。特別是在自主研發(fā)和創(chuàng)新能力上，整個行業(yè)的技術(shù)水平都有了長足的進步。目前，我國在發(fā)展、引進和應用現(xiàn)代機械制造技術(shù)的同時，還面臨著許多問題。

1 機械設(shè)計制造技術(shù)及自動化的特征

機械地設(shè)計與制造具有明顯的優(yōu)越性，是與科技相結(jié)合的，具有智能、先進的特點。利用科學技術(shù)和信息化技術(shù)，提高機械設(shè)備的生產(chǎn)效率、質(zhì)量、縮短生產(chǎn)周期，確保信息技術(shù)的功能得以充分發(fā)揮。機械設(shè)計與自動化是以自動化為中心的，所以在設(shè)計過程中應注重自動化的設(shè)計，提高產(chǎn)品的品質(zhì)，以確保滿足現(xiàn)代社會的發(fā)展需要。機械設(shè)計與自動化結(jié)合目前的情形，已被廣泛應用于機械工業(yè)。確保技術(shù)內(nèi)容的高效處理，在提高生產(chǎn)效率的同時，還可以降低出錯的頻率。每一種信息技術(shù)都具有各自的功能，可以對所生產(chǎn)的產(chǎn)品進行精確定位，從而為機械設(shè)計和自動化的發(fā)展提供幫助[2]。機械地設(shè)計和制造可以簡化生產(chǎn)過程，避免了傳統(tǒng)的機械作業(yè)帶來的安全隱患，減少了生產(chǎn)的困難，并使工人可以進行相應的操作。將先進的信息技術(shù)運用于機械設(shè)計、制造和自動化，在運行時利用信息化技術(shù)設(shè)定作業(yè)命令，確保后續(xù)的生產(chǎn)工作。

2 分析機械設(shè)計制造自動化信息技術(shù)的作用

首先，它可以自行調(diào)節(jié)和修補。機械地設(shè)計和自動化生產(chǎn)采用了電腦技術(shù)，可以根據(jù)需要進行測試，方便地進行產(chǎn)品的生產(chǎn)。在調(diào)試過程中遇到的問題可以通過電腦進行自動修正，不需要拆卸機械進行檢查，保證機械可以正常工作。每一臺機械都具有自動儲存功能，所以在機械設(shè)計和生產(chǎn)中，采用云存儲技術(shù)，可以確保機械出現(xiàn)故障后，可以按照儲存的內(nèi)容進行維修，也可以讓機械自動恢復儲存的內(nèi)容。為了確保更好地保存資料，加快設(shè)備的運行速度，可以預先設(shè)定作業(yè)模式，降低機械制造流程，節(jié)省人力、物力，確保未來能達到自動化生產(chǎn)的目的；其次是對加工信息的自動調(diào)節(jié)，與傳統(tǒng)的機械設(shè)計生產(chǎn)相比，可以實現(xiàn)對加工信息的自動化控制[3]，提高產(chǎn)品的精準度和自動化程度，機械設(shè)計與手工的生產(chǎn)相比，定位精度更高，零件的誤差也更小，使用起來也更方便。在自動化生產(chǎn)過程中，可以降低誤差，確保產(chǎn)品的品質(zhì)達到要求。

3 機械設(shè)計自動化、智能化具有的優(yōu)勢

3.1 機械設(shè)計制造及其自動化的應用能使設(shè)備的養(yǎng)護維修更加方便

由于機械設(shè)計與制造的自動化，其具體的操作都是通過某些程序來實現(xiàn)的。所以，在進行安裝和調(diào)試時，也要進行個性化的設(shè)計，以達到顧客的滿意。一旦出現(xiàn)故障，立刻進行維修，一般不需要更換零件，只需要修改一下程序就可以了，這就體現(xiàn)出了機械的設(shè)計和自動化的自動檢測能力。

3.2 提高工作效率和質(zhì)量

機械設(shè)計、制造和自動化雖然是一門綜合學科，但并不是一件容易的事情。針對實際情況，采用不同的技術(shù)手段，將會影響到機械設(shè)計生產(chǎn)。從機械自動化的角度來看，這與傳統(tǒng)的機械制造、陳舊的生產(chǎn)觀念是完全不同的。機械設(shè)計與自動化技術(shù)的一個優(yōu)勢在于它能從根本上對復雜的工藝進行優(yōu)化，降低了機械地操作上手的困難，使機械地設(shè)計和生產(chǎn)流程得到了極大的簡化，同時也節(jié)省了大量的人力[4]。例如，數(shù)十年來，汽車業(yè)一直在追求自動化。汽車廠商都開始采用協(xié)同式的機械人，這種機械人通常更小，更靈活，而且能隨操作人員在工廠中部署。此外，該行業(yè)界也想拓展3D 打印機的應用領(lǐng)域。像福特和寶馬這樣的企業(yè)行業(yè)廠商都在與3D 打印機生產(chǎn)商進行技術(shù)上的直接合作。在將來，公司也會使用虛擬現(xiàn)實技術(shù)和增強現(xiàn)實技術(shù)，以解決生產(chǎn)問題。和其他很多廠商一樣，汽車業(yè)也想從工業(yè)4.0 中得到最大的好處，因為在這個領(lǐng)域里，“聯(lián)網(wǎng)”的機械和操作人員可以互相交流。

3.3 更高的工作穩(wěn)定性和可靠性

在產(chǎn)品設(shè)計過程中，企業(yè)首先要設(shè)計出符合客戶需求的圖紙，然后再根據(jù)圖紙生產(chǎn)，通過數(shù)控技術(shù)、信息處理技術(shù)等技術(shù)，最終生產(chǎn)出符合客戶需求的產(chǎn)品。自動化技術(shù)的應用，使得機械的運行更趨智能化，能夠更好地實現(xiàn)我們的生產(chǎn)活動。因此，在機械設(shè)計與制造的發(fā)展中，必須明確其發(fā)展趨勢與方向。

3.4 確保生產(chǎn)安全，精簡生產(chǎn)流程

在傳統(tǒng)的企業(yè)中，企業(yè)只關(guān)注于提高生產(chǎn)效率，而沒有引進先進的機械設(shè)備，從而無法有效地促進企業(yè)的后期生產(chǎn)和加工工作，從而影響工作人員的生命健康安全，不能有效提高企業(yè)經(jīng)濟發(fā)展效益，嚴重影響企業(yè)生產(chǎn)水平。所以，要不斷地加大對機械設(shè)計、制造、自動化等的投入，才能有效地改善企業(yè)的生產(chǎn)安全，并不斷地簡化企業(yè)的生產(chǎn)過程，從而推動企業(yè)的各項生產(chǎn)活動得以正常、有序地進行。（1）在機械設(shè)備的自動化生產(chǎn)中，每一個生產(chǎn)環(huán)節(jié)都由電子元器件來控制，一旦發(fā)生了質(zhì)量和安全問題，這些電子元器件就會自動地保護和檢測出問題的部件，從而保證整個生產(chǎn)流程的安全性以及設(shè)備的安全性。（2）在傳統(tǒng)的機械加工工藝中，只使用傳統(tǒng)的手工操作，其生產(chǎn)過程比較復雜，不但會加重工作人員的工作負擔，而且無法促進后期的機械加工工作的有序進行，還會造成各種機械加工的質(zhì)量和安全問題。因此，要逐步改變傳統(tǒng)的生產(chǎn)工藝，使企業(yè)的機械生產(chǎn)、加工制造工作更高效、更科學，從而不斷地提升企業(yè)的整體生產(chǎn)效率，同時也可以有效地減輕員工的工作壓力。比如，在企業(yè)的實際發(fā)展和建設(shè)中，不能只關(guān)注人員的增長，而要在科技上持續(xù)加大投資，加大對機械的設(shè)計、制造和自動化等方面的投入，以促使企業(yè)的后期生產(chǎn)工作能正常有序進行，防止在后期工作中出現(xiàn)各種問題。

4 機械設(shè)計制造及其自動化的發(fā)展方向

4.1 實現(xiàn)發(fā)展智能化

實現(xiàn)發(fā)展的智能化是當今機械設(shè)計與自動化發(fā)展的一個重要特征。在我國，隨著電子、信息技術(shù)、科學技術(shù)的迅速發(fā)展和普及，對機械自動化地要求日益提高[5]。推動機械設(shè)計與自動化的發(fā)展，既能提升企業(yè)的生產(chǎn)效率，又能節(jié)省資金，改善產(chǎn)品的品質(zhì)，增強企業(yè)的市場競爭力。智能化的經(jīng)營模式，能夠更好地適應當今社會的發(fā)展趨勢。加強我國機械設(shè)計與自動化技術(shù)的發(fā)展，可以使生產(chǎn)操作更加簡便、快速，縮短了生產(chǎn)的時間，簡化了生產(chǎn)流程，降低了生產(chǎn)誤差，增加了安全。

4.2 堅持走科技化道路

科技是生產(chǎn)力的首要因素。在加強機械設(shè)計和自動化發(fā)展的同時，必須堅持科技是第一生產(chǎn)力，堅持科技化的發(fā)展方向。如果我們停止對科技的研究與發(fā)展，我們的機械設(shè)計與自動化將會停滯不前，無法與時俱進，甚至會被時代淘汰。通過科技手段的持續(xù)改進，可以推動我國的工業(yè)生產(chǎn)，實現(xiàn)工業(yè)大國的目標。因此，要利用科技手段，發(fā)展我國的機械化，使我們的生產(chǎn)力和質(zhì)量得到持續(xù)的提升，從而為國家的社會和經(jīng)濟發(fā)展提供動力。

4.3 全面應用數(shù)字化技術(shù)

數(shù)字技術(shù)能夠?qū)D像、聲音、視頻等多種信息整合起來，并將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字信息，從而為生產(chǎn)提供相關(guān)的數(shù)據(jù)。應用數(shù)字技術(shù)發(fā)展機械設(shè)計與制造的自動化，能有效地改善產(chǎn)品的質(zhì)量。應用數(shù)字技術(shù)，可以實現(xiàn)對工業(yè)產(chǎn)品的仿真試驗，并能生產(chǎn)出更多的樣品。應用數(shù)字技術(shù)推動工業(yè)機械的設(shè)計制造和自動化的發(fā)展，能夠推動各種信息的相互轉(zhuǎn)換，從而使生產(chǎn)流程更加簡單，使產(chǎn)品的生產(chǎn)效率和質(zhì)量得到進一步的提升[6]。

4.4 智能化發(fā)展

智能化是當今科學技術(shù)發(fā)展的一大潮流，它被廣泛地應用于生產(chǎn)和制造領(lǐng)域，并在其他領(lǐng)域得到了廣泛的應用。通過技術(shù)的運用，讓機械和人之間產(chǎn)生了更深層次的互動，從而大大提高了生產(chǎn)和自動化的水平。在現(xiàn)代的機械制造過程中，智能具有反應和判斷能力，并具備一定的決策能力。只要發(fā)出特定的命令，儀器就會根據(jù)自己的判斷，做出高精度的產(chǎn)品，并保證產(chǎn)品的質(zhì)量。智能化對人們的生產(chǎn)和生活都有很大的影響，隨著智能技術(shù)的發(fā)展，自動化的生產(chǎn)將會越來越多。智能機床在進行生產(chǎn)的時候，會根據(jù)數(shù)據(jù)的發(fā)布，及時準確地進行糾正，從而實現(xiàn)產(chǎn)品的生產(chǎn)。在傳統(tǒng)的智能機械化生產(chǎn)中，進行加工制造，往往要耗費大量的時間和精力，而在對生產(chǎn)數(shù)據(jù)進行分析和匯總的過程中，利用機械的智能化，可以解決這個問題，提高數(shù)據(jù)處理的效率，保證數(shù)據(jù)的準確性?？傊瑱C械制造的智能化發(fā)展，對機械制造的發(fā)展起到了很大的促進作用，而且這種作用還會繼續(xù)影響到生產(chǎn)。

4.5 虛擬數(shù)字化

在當今信息時代，機械設(shè)計生產(chǎn)的虛擬數(shù)字成為必然的發(fā)展趨勢。在機械設(shè)計中，最重要的工作首先是進行理論圖紙的設(shè)計，以往的手工繪圖大多采用手工繪圖，但手工繪圖的問題比較多，最大的問題就是誤差太大。然后運用電腦技術(shù)，使繪圖的虛擬數(shù)字化得以全面地提升工作的效能與品質(zhì)[6]。

4.6 技術(shù)先進性更加明顯

首先，從機械自動化技術(shù)的發(fā)展來看，制造技術(shù)的重要性將更為突出，特別是在機械自動化技術(shù)方面，應根據(jù)社會的實際情況和條件，采用適當?shù)募夹g(shù)，保證自動化工作的順利進行，從而提高技術(shù)水平和成本效益[7]。其次，為了實現(xiàn)低成本的自動化，在確保建立一個良好的技術(shù)發(fā)展周期的前提下，機械化技術(shù)的發(fā)展將會降低。機械自動化技術(shù)不是單純地制造一臺機械，它是以機械為主體的，因此，將電子信息技術(shù)、自動控制理論、微型技術(shù)等技術(shù)有機地結(jié)合起來，使其成為一種輔助技術(shù)，提高其在實際應用中的應用價值。此外，還應加強對現(xiàn)有技術(shù)的改造，并將其他先進技術(shù)與整體系統(tǒng)的服務(wù)功能進行優(yōu)化。

4.7 精細化發(fā)展方向

從當前的市場發(fā)展趨勢來看，制造廠商的核心競爭力已由“量”轉(zhuǎn)為“質(zhì)”，產(chǎn)品的精確度有待進一步提高。相對于傳統(tǒng)的機械制造，目前我國機械制造業(yè)已脫離了既定的批量生產(chǎn)范疇，在經(jīng)濟實力和科研力量的支撐下，機械制造業(yè)逐步走上了一個垂直發(fā)展的道路，其重點是如何有效地提高機械零件的精度，制定科學、有序的操作方式，為自動化的發(fā)展提供可靠的數(shù)據(jù)依據(jù)。以CNC 工具為例，就其實際應用而言，其技術(shù)研究趨向于具有較高的精度和較強的功能。

5 機械設(shè)計制造及其自動化應用

5.1 柔性自動化技術(shù)應用

柔性自動化技術(shù)在實際應用中，采用的是將計算機控制系統(tǒng)與機械制造生產(chǎn)線連接起來，通過微機控制系統(tǒng)，把機械制造生產(chǎn)線上的各種數(shù)據(jù)輸入到流水線中，通過自動控制，從而達到相當高的自動化水平。在柔性自動化技術(shù)的實踐中，要使柔性自動化技術(shù)在機械制造業(yè)中得到有效地運用，必須根據(jù)實際情況，對自動控制系統(tǒng)進行編程，并對數(shù)據(jù)進行準確的輸入，避免因數(shù)據(jù)的輸入而導致重大的安全事故。

5.2 集成自動化技術(shù)應用

集成自動化技術(shù)是指根據(jù)不同的需要，通過不斷地優(yōu)化機械生產(chǎn)的規(guī)范和結(jié)構(gòu)，并與現(xiàn)代科學技術(shù)相結(jié)合，逐漸發(fā)展起來的一項自動化技術(shù)[8]。與單一的自動化技術(shù)相比，集成自動化技術(shù)具有明顯的優(yōu)越性，即將大量的信息進行高共享，并對不同的信息進行分析、對比，最終選出高精度的加工工藝，以提高產(chǎn)品的使用效率，提高產(chǎn)品在實際應用中的工藝水平，提高產(chǎn)品的加工精度。與其他技術(shù)相比較，集成自動化技術(shù)已在國內(nèi)的機械設(shè)計與制造領(lǐng)域得到了廣泛的應用，它具有較強的技術(shù)優(yōu)越性，可以有效地提高機械設(shè)計和生產(chǎn)的準確性和生產(chǎn)效率。

6 結(jié)語

總之，機械設(shè)計制造與自動化技術(shù)的發(fā)展，促進了現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，促進了社會生產(chǎn)的發(fā)展，提高了生產(chǎn)的生產(chǎn)效率和質(zhì)量，但在當今的社會和經(jīng)濟發(fā)展中，由于市場競爭的加劇，對機械設(shè)計制造和自動化的需求也越來越大，為了適應制造業(yè)的發(fā)展，機械設(shè)計制造和自動化的發(fā)展需要，逐步實現(xiàn)生產(chǎn)控制的網(wǎng)絡(luò)化，使機械設(shè)計的虛擬化，使產(chǎn)品的設(shè)計、制造、維修等過程達到綠色，從而達到持續(xù)的生產(chǎn)效益。

引用

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