鄒玉波 遼陽職業(yè)技術(shù)學(xué)院

機電一體化工藝設(shè)備創(chuàng)新探析

鄒玉波 遼陽職業(yè)技術(shù)學(xué)院

機械行業(yè)的發(fā)展基礎(chǔ)是機械設(shè)備的研發(fā)，為了讓機械行業(yè)獲得更好的發(fā)展，需要機械產(chǎn)品以滿足市場需求為基礎(chǔ)，以實際需求為導(dǎo)向。機械研究的一個主要方面就是機械自動化，但它對于機械研究人員提出了很高的要求，因為在某個程度上講，它同整個機械系統(tǒng)的完整性是相互關(guān)聯(lián)的，同時，為了促進(jìn)自動化機械設(shè)備設(shè)計和制造的發(fā)展，機械研究人員在機械設(shè)計和制造方面，不僅需要從多角度的研究機械知識，還要在與之相關(guān)的其他領(lǐng)域做出研究，然后通過在其他領(lǐng)域所學(xué)到知識與機械設(shè)計研發(fā)與制造方面相結(jié)合，從而達(dá)到創(chuàng)新的目的。

機電一體化 機械自動化 創(chuàng)新

機械制造及其自動化技術(shù)在我國制造業(yè)快速發(fā)展的背景下，迎來了發(fā)展的新時機，機械制造及其自動化正在實現(xiàn)向智能化、高效化過渡，改變依賴于人工的傳統(tǒng)方式。為了改變機械制造技術(shù)的單一局面，推動其多元化發(fā)展，我們利用新技術(shù)讓機械制造自動化技術(shù)能夠與微電子技術(shù)、自動化技術(shù)和過程控制技術(shù)逐漸融合，逐步形成并發(fā)揮智能化機械制造技術(shù)的優(yōu)勢，同時加快機械行業(yè)的發(fā)展速度，擴(kuò)大在整個機械行業(yè)的影響力。

1 自動化機械設(shè)備發(fā)展歷程和研發(fā)分析

1.1 發(fā)展歷程

機械化自動技術(shù)首先應(yīng)用在上個世紀(jì)二十年代的機械制造加工的大批量生產(chǎn)中。可變性自動化生產(chǎn)技術(shù)一直到六十年代才逐漸出現(xiàn)，也慢慢適應(yīng)了市場需求量和變化，使得機械制造業(yè)面對市場的反應(yīng)能力逐步增強。機械化自動技術(shù)在制造系統(tǒng)基本不變時，生產(chǎn)過程自動實現(xiàn)預(yù)先設(shè)定的操作，同時零件的制造可以自動轉(zhuǎn)變。

到目前為止，我國的機械自動化水準(zhǔn)還只是位于操作階段，和發(fā)達(dá)國家相比存在的差異還非常大。所以，我國引進(jìn)國外先進(jìn)技術(shù)的過程必定是循序漸進(jìn)的。我們要從基本國情出發(fā)，以吸收、消化國際自動化技術(shù)理論為基石，不斷改革，不斷發(fā)揮創(chuàng)新能力，形成一套屬于中國的機械制造自動化技術(shù)理論，同時應(yīng)用到實踐當(dāng)中來推動其技術(shù)的迅速發(fā)展。

1.2 研發(fā)分析

（1）設(shè)計方面

在設(shè)計研發(fā)自動化機械設(shè)備的時候，首先要從實際情況出發(fā)，然后把大體的工作范圍規(guī)劃出來后就可以提出申請。得到批準(zhǔn)便開始把包括施工人員、技術(shù)、成本等方面的規(guī)劃做出進(jìn)一步細(xì)化。設(shè)計方面的工作都做好了以后還要提交二次計劃，并且在經(jīng)過批準(zhǔn)以后劃分板塊。部門之間的工作分配也要合理，工作人員各司其職，才能加快部門的高效運轉(zhuǎn)。

（2）制造方面

整體項目規(guī)劃完成以后，就需要發(fā)揮加工部門加工工藝的作用。施工前要做好同各個部門之間的溝通工作，了解圖紙的詳細(xì)內(nèi)容，盡可能避免在加工的時候出現(xiàn)差錯。設(shè)計部門要把圖紙上的數(shù)據(jù)標(biāo)清楚，同時保證尺寸精確數(shù)據(jù)無誤，對加工的整個制作流程嚴(yán)格監(jiān)督管理，確保一切順利進(jìn)行。

（3）交付方面

機械設(shè)備的外觀應(yīng)在設(shè)備完工后由設(shè)計人員做好檢查和驗收工作，檢驗合格便能繼續(xù)進(jìn)行調(diào)試，最后運行設(shè)備，同時留意運行的狀況。設(shè)備的性能和安全都符合標(biāo)準(zhǔn)，同時完成了交付工作，設(shè)備就能正式使用了。

當(dāng)然，在使用機械設(shè)備時還要做定期養(yǎng)護(hù)和檢查機械設(shè)備的運行狀態(tài)，就要及時登記及時維修。

2 自動化生產(chǎn)線工藝設(shè)備的創(chuàng)新設(shè)計

現(xiàn)如今只有很少一部分大型制造企業(yè)自動化程度還比較高，雖然這項技術(shù)促進(jìn)了生產(chǎn)線的高效運轉(zhuǎn)，但是需要的投入比較多，場地和設(shè)備多，有時候會造成浪費，維修過程也相對復(fù)雜。部分企業(yè)使用比較落后的手工操作進(jìn)行生產(chǎn)，存在生產(chǎn)效率低、安全隱患多、操作人員分配不合理等不足，勞動強度大，會浪費大量的人力資源。

以板材沖壓生產(chǎn)線為例，一種重要的金屬材料塑性加工方法：板材沖壓成形法，被廣泛應(yīng)用到航天航空、汽車工業(yè)等領(lǐng)悟，其技術(shù)水平直接影響企業(yè)的成本和研發(fā)周期。

2.1 滿足工作空間布局約束的伸縮機械手

狹義的伸縮臂是一種裝在挖掘機上、通過伸縮組的作用使之能夠靈活伸出和縮回的工作裝置，同時工作半徑還擴(kuò)大了，這就是做傳統(tǒng)伸縮臂。雖然它在理論上能用于組合形式的機械手上，但是它所占空間過大，也超出了標(biāo)準(zhǔn)重量，所以設(shè)備的穩(wěn)定性因此收到影響。

這種能夠最大程度節(jié)省空間的氣動式折疊伸縮臂，相對伸縮臂來說，可以成倍縮小所需空間，而且它在機械手整體滑移的時候，處在緊縮狀態(tài)，所以有著很強的穩(wěn)定性（如圖1所示）。

圖1: 3D模擬機械手工作空間

2.2 基于產(chǎn)品質(zhì)量考慮的板料分離方法

在沖壓生產(chǎn)線中，板材表面附有油膜，并且經(jīng)常會使板材粘在一起，另外由于手工操作沒有專門的拆垛過程，所以手工操作者在取料時完全只能憑手感。如果把雙層板材或者多層板材送入到模具內(nèi)，可能會對模具造成一定程度上的損壞，隨之而來的是昂貴的維修費，生產(chǎn)也被耽誤了。

這種基于雙料檢測的板料分離方法，料垛預(yù)先進(jìn)行獨立吹氣處理，采用分為動吸盤和靜吸盤的端拾器微變形模式，同時安裝了厚度傳感器，可以對板料厚度進(jìn)行檢測，只有在單張厚度的情況下才進(jìn)行送料處理，多張厚度則需要重新抓取。

2.3 柔性生產(chǎn)線中的“積木式”組合設(shè)備

柔性生產(chǎn)線的靈活性和“積木式”的組合形式，可以有效的縮短產(chǎn)品變形過程中耗費的時間，從而解決因市場訂單品種多、中小批量導(dǎo)致生產(chǎn)換線頻繁的問題，能盡早的恢復(fù)生產(chǎn)，提高效率?！胺e木式”的組合設(shè)備由許多按照生產(chǎn)現(xiàn)狀安裝在溜板上的獨立設(shè)備組成，這種組合設(shè)備只需要一個動力源，而且還增加了一個整體工作自由度Z5，最終還能使某些機構(gòu)指令的復(fù)雜程度有效降低。

3 機械制造及其自動化總體發(fā)展趨勢分析

在自動化技術(shù)及機電一體化技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展的背景下，愈來愈多的技術(shù)與機械制造及其自動化相結(jié)合，使得機械制造及其自動化獲得了更好的發(fā)展時機，下面是其發(fā)展的三個總體趨勢：

3.1 向著機電一體化的方向發(fā)展

從現(xiàn)如今機械行業(yè)的生產(chǎn)過程中可以看出，朝著機電一體化的方向發(fā)展是未來機械制造及其自動化的發(fā)展趨勢。我們在未來會使用機械制造及其自動化技術(shù)建成高度集成的數(shù)控設(shè)備體系，完成多種制造功能，徹底改變現(xiàn)有的半機械化半自動化的局面，使得機械行業(yè)的生產(chǎn)效率和加工能力在很大程度上有所提高。

3.2 向著智能化的方向發(fā)展

現(xiàn)如今數(shù)控設(shè)備使用的越來越廣，使得機械行業(yè)迫切的需要對技術(shù)進(jìn)行升級?？v觀現(xiàn)在的技術(shù)發(fā)展方向，在將來機械行業(yè)的發(fā)展過程中，智能化將成為機械制造及其自動化技術(shù)發(fā)展的主要方向。機械制造及其自動化技術(shù)與智能化技術(shù)的融合推動了數(shù)控設(shè)備的迅速發(fā)展，最終促進(jìn)了機械行業(yè)整體水平的提高。

3.3 向著模塊化的方向發(fā)展

模塊化成了目前機械制造及其自動化技術(shù)新的發(fā)展方向。未來的機械行業(yè)將會采用模塊化生產(chǎn)和集成式發(fā)展模式，將會改變傳統(tǒng)機械行業(yè)的生產(chǎn)方式，促進(jìn)機械行業(yè)的發(fā)展。目前，模塊化生產(chǎn)已經(jīng)滲透到了生產(chǎn)實際中，不僅促進(jìn)了高效生產(chǎn)，還增加了對機械行業(yè)的生產(chǎn)的影響力。

4 結(jié)束語

本文對生產(chǎn)線工藝自動化改良中的設(shè)備創(chuàng)新進(jìn)行了工作研究，嘗試提出了生產(chǎn)線自動化改造中的幾種有效設(shè)備與方法。讓我們了解到，只有機械設(shè)備的制造技術(shù)不斷創(chuàng)新，機械設(shè)備制造行業(yè)才能快速發(fā)展。當(dāng)然，還要注重和提高操作人員的整體素質(zhì)，企業(yè)可以通過獎勵模式來調(diào)動員工的積極性，便于加快機械行業(yè)的發(fā)展速度。

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