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        自動化技術(shù)在機(jī)械設(shè)計中的應(yīng)用研究

        2018-06-07 08:58:16譚贊賢
        卷宗 2018年9期
        關(guān)鍵詞:自動化技術(shù)機(jī)械設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)化

        譚贊賢

        摘 要:隨著機(jī)械化社會使用率的不斷上升,自動化技術(shù)在機(jī)械生產(chǎn)中的應(yīng)用更加廣泛,既能夠提高機(jī)械的工作效率,同時大大優(yōu)化了機(jī)械生產(chǎn)過程中的標(biāo)準(zhǔn)化模式。機(jī)械設(shè)計是機(jī)械生產(chǎn)過程中的重要環(huán)節(jié),將自動化技術(shù)應(yīng)用于機(jī)械設(shè)計,將能夠取代人工設(shè)計的繁瑣步驟,提高機(jī)械設(shè)計的統(tǒng)一性和標(biāo)準(zhǔn)化,并提高了機(jī)械設(shè)計的效率。本文就自動化技術(shù)在機(jī)械設(shè)計中的應(yīng)用進(jìn)行概述,并就自動化技術(shù)的發(fā)展提出可行性建議。

        關(guān)鍵詞:自動化技術(shù);機(jī)械設(shè)計;效率;標(biāo)準(zhǔn)化

        1 自動化技術(shù)概述

        機(jī)械制造業(yè)作為當(dāng)前世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要產(chǎn)業(yè)之一,在各國的發(fā)展過程中都得到重視,機(jī)械制造業(yè)也逐漸向集成化、規(guī)?;?、標(biāo)準(zhǔn)化方向發(fā)展。自動化技術(shù)是現(xiàn)代機(jī)械生產(chǎn)過程中的重要技術(shù)之一[1],能夠通過電腦控制與程序設(shè)定,提高機(jī)械生產(chǎn)的效率,提高機(jī)械生產(chǎn)的水平,在機(jī)械設(shè)計中,采用自動化技術(shù)能夠降低人工勞動成本,提高設(shè)計流程的規(guī)范化,并提高機(jī)械設(shè)計的效率。

        1.1 自動化技術(shù)

        自動化技術(shù)是一種能夠替代人工操作而形成獨立、連續(xù)、標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)的技術(shù),其基本原理是通過設(shè)定程序,通過電腦AI對機(jī)械設(shè)計[2]、生產(chǎn)過程做到全程自動化流程,以高效率代替人力完成機(jī)械設(shè)計和生產(chǎn)的批量與自動化。

        1.2 機(jī)械設(shè)計采用自動化的優(yōu)勢

        自動化技術(shù)在機(jī)械設(shè)計中的應(yīng)用能夠充分提高機(jī)械設(shè)計的精確性,尤其是高精密度的機(jī)械,采用傳統(tǒng)人工設(shè)計所造成的誤差較大,會對機(jī)械本身的功能和使用等方面造成一定的影響,而機(jī)械設(shè)計采用自動化程序,能夠充分減小誤差,從參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)化與精確化角度對自動化程序進(jìn)行編程,從而提高機(jī)械設(shè)計的精密度與可靠性;

        自動化技術(shù)能夠提高機(jī)械設(shè)計的效率,由于自動化技術(shù)基于程序編碼,對于同類機(jī)械組件以及相應(yīng)部件的設(shè)計,只需要對編碼進(jìn)行重寫,甚至對原代碼只做局部修改,就可以進(jìn)行批量化機(jī)械設(shè)計,從而減少了機(jī)械設(shè)計所需的時間,提升了機(jī)械設(shè)計的效率。

        機(jī)械設(shè)計采用自動化技術(shù),能夠有效減少人為因素的干擾,傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計在工程師設(shè)計的過程中,由于個人技術(shù)以及經(jīng)驗問題,會造成設(shè)計精度以及設(shè)計方向出現(xiàn)偏差,在采用自動化設(shè)計的同時,能夠有效避免人為主觀因素對機(jī)械設(shè)計造成的誤區(qū),從而提高機(jī)械設(shè)計的準(zhǔn)確率。

        2 當(dāng)前自動化技術(shù)在機(jī)械設(shè)計中的應(yīng)用

        在當(dāng)前機(jī)械生產(chǎn)和設(shè)計過程中,自動化技術(shù)的應(yīng)用非常普遍,在追求效率與經(jīng)濟(jì)效益的時代,對于機(jī)械生產(chǎn)與設(shè)計,自動化技術(shù)向著更加智能化與簡便化角度發(fā)展[3],在機(jī)械設(shè)計的實際操作中,自動化技術(shù)主要向集成化、數(shù)字化、柔性化、虛擬化水平發(fā)展。

        2.1 自動化技術(shù)在機(jī)械設(shè)計中的集成化應(yīng)用

        現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計的一大特點就是批量化與標(biāo)準(zhǔn)化,歸結(jié)起來統(tǒng)稱為機(jī)械設(shè)計的集成化。機(jī)械設(shè)計集成化是當(dāng)前經(jīng)濟(jì)社會對于機(jī)械需要大規(guī)模生產(chǎn)而不斷創(chuàng)新的技術(shù)手段,在采用自動化技術(shù)的前提下,才能保障機(jī)械設(shè)計的品質(zhì)與數(shù)量達(dá)到理想化水平,實現(xiàn)集成化設(shè)計的根本目的。在計算機(jī)技術(shù)與機(jī)械設(shè)計不斷融合的情況下,計算機(jī)設(shè)計的方法能夠使得機(jī)械設(shè)計更加簡便和精確,并且對機(jī)械設(shè)計的效果進(jìn)一步優(yōu)化,從而提升機(jī)械設(shè)計的理想水平,由于機(jī)械設(shè)計中對于各個零部件尺寸、數(shù)量、形狀等具有較為精確的要求,特別是高級機(jī)械設(shè)計與精密儀器設(shè)計中,需要從自動化軟件中對產(chǎn)品的各個部分參數(shù)做到精確調(diào)整,從而提高機(jī)械本身的性能,確保產(chǎn)品品質(zhì)。

        2.2 自動化技術(shù)在機(jī)械設(shè)計中的數(shù)字化應(yīng)用

        數(shù)控機(jī)床在當(dāng)前機(jī)械設(shè)計與機(jī)械生產(chǎn)中已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用,相對比傳統(tǒng)的人工控制,數(shù)字化設(shè)計的優(yōu)點體現(xiàn)在設(shè)計整體的參數(shù)化方面,對于提高機(jī)械產(chǎn)品品質(zhì)具有關(guān)鍵影響。所謂數(shù)字化應(yīng)用,是機(jī)械設(shè)計在采用自動化基礎(chǔ)上,通過電腦軟件對產(chǎn)品進(jìn)行數(shù)字化分析,如產(chǎn)品樣本的尺寸、重量、形狀等特征能夠以數(shù)字的形式在電腦中表現(xiàn),而設(shè)計人員對于產(chǎn)品的把握程度也是對于數(shù)字的概念的掌控,通過將設(shè)計概念數(shù)字化處理,能夠?qū)λO(shè)計部位的了解從宏觀到具體[4]。數(shù)字化應(yīng)用也是自動化在機(jī)械設(shè)計中未來的發(fā)展方向,數(shù)字化程序能夠?qū)υO(shè)計方案本身進(jìn)行建模,并就設(shè)計的合理性進(jìn)行運(yùn)算及分析,從而提升機(jī)械設(shè)計的合理性與實用性。

        2.3 自動化技術(shù)在機(jī)械設(shè)計中的柔性化應(yīng)用

        現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計過程中,通常會存在傳統(tǒng)工程師設(shè)計與自動化設(shè)計同時存在的情況,而在采用智能化設(shè)計軟件的基礎(chǔ)上,能夠?qū)⑷斯ぴO(shè)計方案與電腦設(shè)計方案進(jìn)行柔性化采用,機(jī)械設(shè)計不再單獨采用一方設(shè)計方案,而是將雙方設(shè)計目標(biāo)進(jìn)行融合使用,從而提高機(jī)械設(shè)計的靈活性。

        2.4 自動化技術(shù)在機(jī)械設(shè)計中的虛擬化應(yīng)用

        虛擬化應(yīng)用是機(jī)械設(shè)計自動化發(fā)展到一定水平的產(chǎn)物,通過將設(shè)計對象虛擬化,能夠提高設(shè)計工作中的可操作性。虛擬化應(yīng)用主要表現(xiàn)在機(jī)械設(shè)計過程結(jié)束后,其設(shè)計方案并非直接應(yīng)用于機(jī)械制造,而是通過計算機(jī)虛擬成像技術(shù)對設(shè)計方案進(jìn)行建模,對設(shè)計對象在使用過程中所能夠出現(xiàn)的各類極端條件進(jìn)行模擬,從而對可能存在的問題及隱患提出整改意見,最終能夠提升機(jī)械設(shè)計的實際使用效率,避免由于設(shè)計缺陷在機(jī)械使用過程中出現(xiàn)各類問題。在機(jī)械的實際生產(chǎn)與設(shè)計過程中,虛擬化使用已經(jīng)成為機(jī)械生產(chǎn)行業(yè)必備的技術(shù),一方面,機(jī)械設(shè)計采用自動化虛擬技術(shù)能夠避免產(chǎn)品在大量生產(chǎn)后出現(xiàn)問題而出現(xiàn)召回、整改等事件,避免機(jī)械制造企業(yè)出現(xiàn)風(fēng)險負(fù)擔(dān),同時對于機(jī)械設(shè)計的生產(chǎn)前虛擬化驗證,也直接避免了問題產(chǎn)品流向社會。但目前虛擬化在自動化機(jī)械設(shè)計中的應(yīng)用還未達(dá)到理想水平,尤其虛擬化建模需要的技術(shù)支持較高,且操作難度大,需要專業(yè)軟件人員進(jìn)行設(shè)計,而參與機(jī)械設(shè)計的人員大部分都為機(jī)械工程師,對軟件使用以及虛擬化建模方面還存在較大的短板。

        3 自動化技術(shù)與機(jī)械設(shè)計的未來發(fā)展方向

        雖然當(dāng)前時期機(jī)械設(shè)計已經(jīng)能夠普遍使用自動化技術(shù),但對于自動化技術(shù)而言,其發(fā)展水平參差不齊,應(yīng)用技術(shù)也存在較大的差距,這幾需要就自動化技術(shù)在機(jī)械設(shè)計未來應(yīng)用中提出設(shè)想。

        3.1 智能化發(fā)展

        自動化技術(shù)在機(jī)械設(shè)計中應(yīng)當(dāng)從人為設(shè)定程序向多程序智能化選擇方面發(fā)展,甚至在互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷深入條件下,自動化機(jī)械設(shè)計軟件能夠進(jìn)行實時升級,并不斷擴(kuò)大其設(shè)計方案與設(shè)計構(gòu)想,做到人機(jī)交流互通,使設(shè)計方案更加趨于人性化理念。另一方面,自動化技術(shù)的使用方面也更加智能化,主要指自動化軟件的操作與使用,能夠讓專業(yè)的機(jī)械設(shè)計師不再借助專業(yè)程序員進(jìn)行編碼設(shè)定,而是自主通過軟件設(shè)計出具有自己想法的產(chǎn)品。

        3.2 便捷化發(fā)展

        目前機(jī)械設(shè)計以及生產(chǎn)所使用的流水線以及機(jī)床規(guī)模巨大,特別是參與機(jī)械設(shè)計的電腦與生產(chǎn)線基本處于同一平臺,對于新設(shè)計方案都需要花費大量時間進(jìn)行程序的重新設(shè)定,而未來自動化機(jī)械設(shè)計中,將會向便捷化發(fā)展,在應(yīng)用以太網(wǎng)流水線管理的基礎(chǔ)上,能夠隨時將設(shè)計方案以及設(shè)計指令通過一般pc終端傳輸至流水線電腦中,從而實現(xiàn)設(shè)計信息傳輸?shù)谋憬莼l(fā)展。

        3.3 成本集約化

        在采用虛擬化自動化機(jī)械設(shè)計的同時,應(yīng)當(dāng)在未來發(fā)展中不斷完善虛擬建模軟件的功能與可操作性,降低其使用難度,所有產(chǎn)品在設(shè)計后均采用虛擬化建模的方式對各類特殊使用條件進(jìn)行分析,并根據(jù)其表現(xiàn)出的問題及時制定修改措施,從而提高機(jī)械產(chǎn)品的生產(chǎn)品質(zhì),從根源上杜絕風(fēng)險事件的發(fā)生,使機(jī)械設(shè)計與生產(chǎn)成本降低,效益有效提高。

        4 結(jié)語

        自動化技術(shù)在機(jī)械設(shè)計中的使用非常普遍,而機(jī)械生產(chǎn)時當(dāng)今時代的重要經(jīng)濟(jì)支柱之一,在科學(xué)技術(shù)的不斷突飛猛進(jìn)的形勢下,更多優(yōu)秀的技術(shù)將不斷應(yīng)用于自動化機(jī)械設(shè)計之中,為機(jī)械設(shè)計與生產(chǎn)提供有力保障。

        參考文獻(xiàn)

        [1]王偉杰,沈德助.機(jī)械設(shè)計制造及其自動化應(yīng)用[J].中國戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè),2017(08):187-189.

        [2]潘偉,安鵬,車軍平.機(jī)械設(shè)計制造及其自動化的設(shè)計原則及發(fā)展趨勢[J].南方農(nóng)機(jī),2017,48(01):100+108.

        [3]劉榮光.機(jī)械設(shè)計制造及其自動化特點和優(yōu)勢及發(fā)展趨勢探析[J].信息化建設(shè),2016(06):290-291.

        [4]何楠.機(jī)械設(shè)計制造及其自動化中計算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用分析[J].山東工業(yè)技術(shù),2016(07):148-149.

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