機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化的核心技術(shù)探析

丁曉瑋

（凱里市第一中等職業(yè)學(xué)校，貴州 凱里 556000）

科技是生產(chǎn)力的主體，創(chuàng)新是發(fā)展的第一推動(dòng)力。當(dāng)今，一場(chǎng)新的技術(shù)革命正悄無(wú)聲息地出現(xiàn)，它深刻地影響著世界的發(fā)展，并深刻地改變著人類的生產(chǎn)、生活方式。隨著機(jī)械和自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，勞動(dòng)投入大幅度降低，生產(chǎn)效率得到了提高，能耗也得到了較好的控制。機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化是工業(yè)與制造領(lǐng)域的重要組成部分，可以讓設(shè)計(jì)成果能更好地服務(wù)于社會(huì)各個(gè)層面，降低員工的工作壓力、提高工作效率、降低人為因素所導(dǎo)致的誤差，進(jìn)而推動(dòng)企業(yè)的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展。

1 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化的核心技術(shù)

1.1 數(shù)控技術(shù)

CNC技術(shù)的目的就是將電腦程序運(yùn)用到計(jì)算機(jī)中，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)床作業(yè)的控制，使其可以圍繞已有的程序進(jìn)行零件加工。隨著我國(guó)工業(yè)化進(jìn)程的不斷加快，許多行業(yè)都采用了數(shù)控技術(shù)，從而大大提高了生產(chǎn)的自動(dòng)化水平，保證了生產(chǎn)的質(zhì)量和效率。通過(guò)對(duì)當(dāng)前數(shù)控技術(shù)的分析，可以看出其在智能化、網(wǎng)絡(luò)化等方面的優(yōu)越性。通過(guò)網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程監(jiān)視系統(tǒng)的全面運(yùn)用，使整個(gè)控制系統(tǒng)真正的計(jì)算機(jī)化，從而達(dá)到遠(yuǎn)程監(jiān)視的目標(biāo)，了解生產(chǎn)的真實(shí)狀況，從而為提高生產(chǎn)效率提供了依據(jù)。數(shù)控技術(shù)與國(guó)家的生活息息相關(guān)，在IT、醫(yī)療、汽車等行業(yè)中，重要性不言而喻，所以，在實(shí)際應(yīng)用中，CNC 技術(shù)的作用必須得到充分體現(xiàn)。

1.2 智能技術(shù)

智能技術(shù)方面是一項(xiàng)將電腦、精密傳感器、全球定位系統(tǒng)以及其他科技結(jié)合起來(lái)的科技，在機(jī)械設(shè)計(jì)、制造等方面具有重要意義。智能技術(shù)涉及計(jì)算機(jī)、定位等諸多方面。數(shù)字化技術(shù)是智能技術(shù)中的關(guān)鍵部分，它要求利用傳感器來(lái)采集海量的信息，為設(shè)計(jì)者提供更好的工作環(huán)境，從而有效地解決某些問(wèn)題，推動(dòng)整個(gè)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展[1]。所以，設(shè)計(jì)者必須加強(qiáng)對(duì)智能技術(shù)的研究。比如，某機(jī)床公司與自動(dòng)化研究所聯(lián)合，利用新一代工程機(jī)械線控制技術(shù)，將軍事航空技術(shù)用于智能飛行器上，不但“首發(fā)”了智能挖掘機(jī)、裝載機(jī)，而且還將逐漸向叉車、小型機(jī)械、道路機(jī)械等方向發(fā)展，為“批量首發(fā)”提供智能化服務(wù)。智能產(chǎn)品的研發(fā)與運(yùn)用，不但可以簡(jiǎn)化作業(yè)，還可以對(duì)故障進(jìn)行嚴(yán)格的控制，從而促進(jìn)了我國(guó)工程機(jī)械行業(yè)的發(fā)展。

1.3 自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)

傳統(tǒng)的檢測(cè)方法流程繁瑣、耗時(shí)多，自動(dòng)化測(cè)試技術(shù)包括數(shù)據(jù)處理、信號(hào)調(diào)節(jié)等，它可以調(diào)節(jié)生產(chǎn)工人，提高生產(chǎn)效率，推動(dòng)工業(yè)的發(fā)展。在檢測(cè)產(chǎn)品超出了規(guī)定范圍后，會(huì)發(fā)出聲音、紅燈等信號(hào)，以便及時(shí)處理機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)中的故障。比如雙匯公司利用沈陽(yáng)自動(dòng)化所自主研發(fā)的火腿腸在線外觀品質(zhì)自動(dòng)測(cè)試技術(shù)，基于物體的特征提取，運(yùn)用人工智能和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，可以實(shí)時(shí)地檢測(cè)出十多種火腿腸的外觀瑕疵，并利用同步技術(shù)，準(zhǔn)確、及時(shí)地排除瑕疵，消除了食品衛(wèi)生方面的安全隱患。因此，在機(jī)械加工設(shè)計(jì)中，必須重視自動(dòng)化檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用，并將其記錄在案。

1.4 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

隨著網(wǎng)絡(luò)時(shí)代的來(lái)臨，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，越來(lái)越多地應(yīng)用到人們的日常生活中。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是一個(gè)巨大的信息資源，采用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，可以使人們擺脫時(shí)空的局限，更快捷地交換信息，使整個(gè)產(chǎn)業(yè)得以迅速發(fā)展。機(jī)械制造企業(yè)要想在市場(chǎng)上獲得更大的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，就必須對(duì)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進(jìn)行深入的研究，確保網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與機(jī)械設(shè)計(jì)制造的融合，才能讓機(jī)械設(shè)計(jì)制造走上網(wǎng)絡(luò)化的道路。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的普及，檢測(cè)、控制等技術(shù)的發(fā)展也越來(lái)越快，通過(guò)遠(yuǎn)距離控制，可以使機(jī)械設(shè)備的操作更加靈活?？傊?，作為機(jī)械設(shè)計(jì)與制造的關(guān)鍵技術(shù)之一，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是機(jī)械制造業(yè)的核心技術(shù)，要使之不被時(shí)代所淘汰，就需要不斷地運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，不斷地完善和創(chuàng)新。

1.5 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以模擬生產(chǎn)的全過(guò)程，預(yù)測(cè)出問(wèn)題，并采取相應(yīng)的預(yù)防措施，將問(wèn)題從源頭上消除，從而提高工作效率和經(jīng)濟(jì)效益。VR 技術(shù)可以模擬人的感官，制造出一個(gè)逼真的場(chǎng)景，工作人員可以根據(jù)自己的直覺(jué)，建立起一個(gè)3D 模型，讓他們對(duì)自己的工作有一個(gè)清晰的認(rèn)識(shí)。在高空作業(yè)時(shí)，如果工程師攜帶紙張、檢測(cè)設(shè)備，那么出現(xiàn)意外的可能性將會(huì)大大提高，而佩戴式設(shè)備則可以解決這一問(wèn)題，可以用聲音進(jìn)行瀏覽，搜集材料，從而大大降低工作壓力。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，機(jī)械設(shè)計(jì)和自動(dòng)化的發(fā)展速度越來(lái)越快，其中集成是未來(lái)的發(fā)展方向，因此，工程師們要做好這方面的工作，確保機(jī)電一體化和機(jī)械工業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展。

2 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化核心技術(shù)的主要特點(diǎn)

第一，高效性。在社會(huì)進(jìn)步逐漸加速的今天，應(yīng)該以發(fā)展為首要目的，積極地推動(dòng)改革。目前，為了保證自動(dòng)化水平的大幅提升，需要對(duì)現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行升級(jí)，使機(jī)械設(shè)計(jì)制造效率和質(zhì)量得到明顯改善，從而保證行業(yè)的可持續(xù)、穩(wěn)定發(fā)展。第二，人性化。機(jī)器是人們生活和生產(chǎn)的必需品，特別是要根據(jù)生產(chǎn)和生活的需要，不斷地進(jìn)行更新，使之具有人性化的特性。比如，根據(jù)我國(guó)的國(guó)情，機(jī)械設(shè)計(jì)和自動(dòng)化技術(shù)在農(nóng)業(yè)、住房等領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，如果能將這一技術(shù)推廣開來(lái)，不僅可以極大地提升生產(chǎn)的自動(dòng)化程度，還可以滿足大眾的需求，也可以發(fā)揮出機(jī)器的作用。所以，在建筑設(shè)計(jì)中要做到以人為本，這樣才能真正地提高人們的生活品質(zhì)。第三，微型化。人們的工作和生活離不開機(jī)械制品，不僅要求其質(zhì)量、性能滿足實(shí)際需求，而且還要保證其重量輕，使操作更加簡(jiǎn)便。同時(shí)，對(duì)消費(fèi)者而言，更小巧、更靈活的機(jī)械產(chǎn)品會(huì)更有吸引力，因此，微型化是機(jī)械產(chǎn)品發(fā)展的主要趨勢(shì)。第四，節(jié)能性。世界各國(guó)越來(lái)越注重節(jié)約能源，也在尋求各種方法來(lái)達(dá)到能源節(jié)約的目的。從技術(shù)發(fā)展的角度來(lái)看，節(jié)約能源已經(jīng)是必不可少的。機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化等技術(shù)在節(jié)約能源上有著顯著的優(yōu)越性，使資源得到更充分的利用，真正達(dá)到了最大程度的效益。

3 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化技術(shù)的重要作用

3.1 改進(jìn)生產(chǎn)的可靠性

機(jī)械設(shè)計(jì)與自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用，使得我國(guó)的工業(yè)技術(shù)發(fā)生了徹底的變革，相關(guān)部門在應(yīng)用機(jī)械設(shè)計(jì)與自動(dòng)化技術(shù)的同時(shí)，也會(huì)強(qiáng)化與之相匹配的人員與環(huán)境，以促進(jìn)我國(guó)的工業(yè)發(fā)展。在應(yīng)用機(jī)械設(shè)計(jì)與自動(dòng)化技術(shù)的過(guò)程中，相關(guān)企業(yè)的技術(shù)水平得到了極大的提升，完全顛覆了過(guò)去只靠人工操作的生產(chǎn)和半自動(dòng)化的生產(chǎn)環(huán)境，降低了由于各種生產(chǎn)過(guò)程中的人為失誤，降低了生產(chǎn)過(guò)程中的各種不良因素對(duì)生產(chǎn)和人員的生命安全的影響。因此，在機(jī)械設(shè)計(jì)與生產(chǎn)中的應(yīng)用與推廣，能夠極大地改善產(chǎn)品的可靠性。

3.2 改善生產(chǎn)的效益

要使科學(xué)技術(shù)的發(fā)展對(duì)人類社會(huì)發(fā)展起到更大的促進(jìn)作用，就必須在科學(xué)技術(shù)工業(yè)和其他領(lǐng)域中不斷地開展技術(shù)研究。在機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化方面，對(duì)其進(jìn)行深入的研究與推廣，將會(huì)大大提高國(guó)內(nèi)的各種生產(chǎn)與施工工作的效率，并為企業(yè)的發(fā)展提供持續(xù)的動(dòng)力支撐。將機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化技術(shù)運(yùn)用于生產(chǎn)過(guò)程中，能使傳統(tǒng)的生產(chǎn)和生產(chǎn)過(guò)程得到更好的簡(jiǎn)化，促進(jìn)了生產(chǎn)的變革，使相應(yīng)的生產(chǎn)過(guò)程的工作時(shí)間大大減少，從而大大提高了生產(chǎn)效率[2]。同時(shí)，在各種生產(chǎn)和施工中，將機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化技術(shù)與傳統(tǒng)的生產(chǎn)技術(shù)相結(jié)合，使整個(gè)生產(chǎn)環(huán)境得到了全方位的改善。

3.3 節(jié)約能源和保護(hù)環(huán)境

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國(guó)節(jié)能和環(huán)保意識(shí)也逐漸從零開始，由小到大。但隨著資源的過(guò)度開發(fā)，能源環(huán)境日益緊張，而機(jī)械設(shè)計(jì)和自動(dòng)化技術(shù)在節(jié)能和環(huán)保方面的應(yīng)用，具有更加突出的優(yōu)越性。在機(jī)械設(shè)計(jì)與自動(dòng)化技術(shù)的運(yùn)用中，相關(guān)人士能夠全面監(jiān)控整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程，并將其納入節(jié)能與環(huán)保的目標(biāo)之中，在生產(chǎn)目標(biāo)到達(dá)能源與環(huán)境的極限時(shí)，自動(dòng)停機(jī)，降低能源消耗，并對(duì)環(huán)境進(jìn)行有效的保護(hù)。

4 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用的不足與對(duì)策

與傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)制造相比，由于其高科技含量高，機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化技術(shù)具有顯著的優(yōu)越性，已被越來(lái)越多地應(yīng)用于當(dāng)今世界的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)，將成為世界各國(guó)在此方面的競(jìng)爭(zhēng)與發(fā)展。從目前的應(yīng)用內(nèi)容和情況來(lái)看，機(jī)械設(shè)計(jì)制造總體上的自動(dòng)化水平已經(jīng)有所提高，國(guó)內(nèi)在這一領(lǐng)域也進(jìn)行了大量的投資和技術(shù)支持，但是在某些比較落后的地方，機(jī)械設(shè)計(jì)和生產(chǎn)的自動(dòng)化水平并不高，遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到目前的水平。因此，應(yīng)從國(guó)內(nèi)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化方面的諸多問(wèn)題出發(fā)，結(jié)合當(dāng)前的發(fā)展趨勢(shì)和現(xiàn)實(shí)需要，積極探討提高機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化水平的對(duì)策，使我國(guó)在這方面的技術(shù)水平不斷提高，從而提高我國(guó)企業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)力，為我國(guó)今后的機(jī)械設(shè)計(jì)制造領(lǐng)域奠定良好的基礎(chǔ)。以上是目前國(guó)內(nèi)機(jī)械設(shè)計(jì)生產(chǎn)自動(dòng)化的應(yīng)用狀況，在實(shí)施和升級(jí)的過(guò)程中，還存在著一些具體問(wèn)題，其中包括：

4.1 技術(shù)含量和科技含量低

自動(dòng)化與機(jī)械設(shè)計(jì)制造的有機(jī)結(jié)合是一種全新的技術(shù)，它需要將自動(dòng)化與機(jī)械設(shè)計(jì)制造有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，使兩者達(dá)到完美地結(jié)合，從而達(dá)到自動(dòng)化的目的。但是，目前中國(guó)機(jī)械設(shè)計(jì)與制造的自動(dòng)化水平還有待提高。總體而言，我國(guó)的機(jī)械設(shè)計(jì)與生產(chǎn)技術(shù)雖然有了長(zhǎng)足發(fā)展，但是在某些高端技術(shù)領(lǐng)域，由于缺乏專業(yè)性和成熟，無(wú)法一蹴而就，因此，要加大科研資金與科研人員的投入。技術(shù)更新必須要有相應(yīng)的資本，而要提高技術(shù)水平，就必須加大投資力度。國(guó)家應(yīng)該加大對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)和自動(dòng)化技術(shù)的研究，設(shè)立專門的科研基金和研究計(jì)劃，以確保技術(shù)進(jìn)步；企業(yè)要加強(qiáng)技術(shù)改造和升級(jí)，尤其是對(duì)擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的技術(shù)進(jìn)行保護(hù)和研究，以提高企業(yè)的綜合實(shí)力，增強(qiáng)企業(yè)的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力。

4.2 重視與宣傳不夠

好的技術(shù)，必須要得到政府和當(dāng)?shù)卣拇罅Ψ龀?，尤其是涉及整個(gè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的技術(shù)，更是要得到政府的大力扶持，唯有如此，才能在工業(yè)上取得突破，這也符合我們國(guó)家的高質(zhì)量發(fā)展戰(zhàn)略。在機(jī)械設(shè)計(jì)制造業(yè)中，傳統(tǒng)觀念已經(jīng)根深蒂固，國(guó)內(nèi)和當(dāng)?shù)卣畬?duì)機(jī)械設(shè)計(jì)制造和自動(dòng)化的重視程度不夠，尤其是一些地方政府，更是將重心放在了機(jī)械設(shè)計(jì)制造的推廣上。雖然近幾年來(lái)，我國(guó)已逐漸重視了這項(xiàng)技術(shù)的革新與推廣，但總體來(lái)說(shuō)，這是一個(gè)漫長(zhǎng)的過(guò)程，國(guó)內(nèi)在政策支持和基礎(chǔ)推廣方面，與先進(jìn)水平還有很大的差距，部分大型企業(yè)采用了自動(dòng)化技術(shù)，卻缺乏核心技術(shù)，許多技術(shù)都是從國(guó)外進(jìn)口的，很容易被別人所制約，而有些小型企業(yè)，由于缺乏資金，缺乏市場(chǎng)，對(duì)技術(shù)了解并不深，所以在自動(dòng)化方面的投資也相對(duì)較少[3]。這就使得機(jī)械設(shè)計(jì)生產(chǎn)的自動(dòng)化技術(shù)在總體上沒(méi)有得到很好的普及。所以，必須全面地宣傳機(jī)械設(shè)計(jì)制造的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，改變觀念，充分關(guān)注自動(dòng)化技術(shù)。

4.3 缺乏機(jī)械設(shè)計(jì)和生產(chǎn)自動(dòng)化的復(fù)合型人才

產(chǎn)業(yè)的核心是人才，尤其是高科技產(chǎn)業(yè)，人才是技術(shù)創(chuàng)新和應(yīng)用的關(guān)鍵。機(jī)械設(shè)計(jì)與生產(chǎn)的自動(dòng)化，要實(shí)現(xiàn)技術(shù)與工業(yè)的提升，就必須要有一批復(fù)合型的人才。這種人才不僅要了解機(jī)械設(shè)計(jì)與生產(chǎn)的基本理論，而且必須具有一定的自動(dòng)化能力，所以，在機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化領(lǐng)域中，最急需的就是復(fù)合型的人才。但從我國(guó)現(xiàn)有的人才培養(yǎng)方式和內(nèi)容來(lái)看，國(guó)內(nèi)對(duì)此類人才的培訓(xùn)相對(duì)較少，而開設(shè)相關(guān)專業(yè)的院校較少，造成機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化方面的人才短缺，嚴(yán)重影響了整個(gè)行業(yè)的發(fā)展。因此，在各級(jí)職業(yè)院校與技工院校中應(yīng)開設(shè)有關(guān)機(jī)械設(shè)計(jì)制造的自動(dòng)化課程，以培養(yǎng)出更多的專業(yè)技術(shù)人才。在公司層面，要加大對(duì)人才的管理，加大對(duì)內(nèi)部人員的培訓(xùn)，從引進(jìn)和培養(yǎng)兩個(gè)方面來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)生產(chǎn)的自動(dòng)化發(fā)展。

5 結(jié)語(yǔ)

總之，經(jīng)濟(jì)發(fā)展勢(shì)頭良好，這為我國(guó)的機(jī)械設(shè)計(jì)與自動(dòng)化技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。從機(jī)械設(shè)計(jì)的現(xiàn)狀來(lái)看，信息技術(shù)、材料技術(shù)和微電子技術(shù)已經(jīng)在機(jī)械設(shè)計(jì)和制造中得到了廣泛的應(yīng)用，減輕了有關(guān)人員的工作壓力。從技術(shù)研究的觀點(diǎn)來(lái)看，大型成套設(shè)備是目前研究的熱點(diǎn)，目前已有部分工程應(yīng)用，并取得了較好的效果。當(dāng)然，雖然機(jī)械設(shè)計(jì)和自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展很快，但也有一些問(wèn)題沒(méi)有解決，所以，為了讓這些技術(shù)變得更加的成熟，需要加大研究的力度，讓它在經(jīng)濟(jì)上的作用越來(lái)越大。