喻士松

摘要：隨著我國經濟和科學實力的飛速發(fā)展，制造業(yè)的強大成為了首要目標，所以機械自動化的目標也更加明確，本文主要探討自動化技術在機械設計制造領域的應用，首先介紹了自動化技術的概念，其次分四個種類介紹了自動化技術在機械設計制造中的實際應用，旨在分析強調自動化技術對于機械制造的重要作用。

關鍵詞：機械自動化；組成；應用；綠色

自動化技術和機械設計制造緊密相連，互相聯(lián)系，推動著工業(yè)的發(fā)展。以往的機械設計制造技術只是單純的繪制圖紙、設計工藝流程、加工制造、裝配、生產，但是隨著上個世紀半導體行業(yè)的迅速發(fā)展，計算機技術得以發(fā)展，機械設計制造已經不再停留在傳統(tǒng)的機械設計制造領域，其升級轉型成為了機械自動化，自動化技術在機械行業(yè)發(fā)揮出了強大的優(yōu)勢，推動著機械設計制造行業(yè)迅速前進，因此，機械設計制造行業(yè)中也涌現(xiàn)出了一批批新興名詞，如先進制造技術、柔性制造、集成制造等，這些詞匯都體現(xiàn)了自動化技術在機械行業(yè)的應用，而且是機械設計制造發(fā)展的方向，制造業(yè)是一個國家的支柱，所以自動化技術在機械設計制造行業(yè)的應用非常重要，本文也是結合我國的實際情況加以分析。

1 概述機械自動化及其組成部分

1.1 機械自動化的概述

機械自動化技術在當今的工業(yè)生產中隨處可見，最常見的是流水線式生產，以往的流水線生產需要很多工人站在各個工位進行手工操作，但是目前一條流水線幾乎不需要人工，產品的生產和運輸全部由計算機自動操作和決策，其中可編程邏輯控制器（簡稱PLC）在自動化生產線中就起到了很重要的作用，因此大大提高了效率。

機械自動化通俗易懂地說就是讓機械設備能夠在沒有人工干預的情況下自動運行，根據人工事先設置好的程序命令等進行操作和生產。自動化技術在機械設計制造行業(yè)的應用主要就是體現(xiàn)在自動化控制和管理方面，相比于傳統(tǒng)機械制造大大提高了科學性和可用性，對于整個行業(yè)的生產都是具有里程碑式的意義的。

自動化技術應用于機械設計制造行業(yè)帶來的優(yōu)勢也非常多，如提高生產產品的質量、降低產品生產周期、產品的更新?lián)Q代時間更短、人工的勞動強度大大降低、工作環(huán)境也更加安全和衛(wèi)生等。自動化技術在機械設計制造領域的應用是一個重要的不可改變的方向，對于機械行業(yè)的發(fā)展不可缺失。

1.2 機械自動化技術的組成

機械自動化技術的控制核心是自動化單元，自動化技術的發(fā)展也是基于計算機技術的發(fā)展而發(fā)展的，當人類發(fā)明計算機之后，人們進行計算的速度大大提高，因此也能夠實現(xiàn)機器代人進行計算和控制，后續(xù)在上世紀末，各種控制芯片，例如單片機、微機、PLC等均出現(xiàn)在工業(yè)領域，大大提高了機械設計制造的自動化程度，而這些芯片就是自動化單元，其涉及到很多學科的知識，主要包括以下幾個部分：（1）傳感器，傳感器的作用就相當于人體的感覺器官，主要作用是搜集外部信號，而在機械自動化中所體現(xiàn)的作用即監(jiān)測外部信號以及機器自身的各個部分的信號，信號種類多樣，如角位移、角速度、角加速度、振動等。（2）作用單元，其相當于人類的執(zhí)行器，如手臂等，直接進行任務和工作的執(zhí)行。（3）程序單元，程序在計算機內部是指令和數(shù)據的集合，程序是人事先賦予計算機的，作用是告訴計算機進行什么樣的控制，做一件事分為哪幾步，程序的好壞很重要，直接決定了計算機執(zhí)行的效率，因此程序是核心。（4）控制單元，控制單元作用主要是調節(jié)作用單元按照程序指令進行相應的動作，此外還需要結合傳感器傳來的信號進行控制，其相當于整個計算機的司令部，是整個機器的“大腦”。（5）制定單元，制定單元與傳感器直接連接，負責處理傳感器的信號，然后傳遞給控制單元，，其在整個計算機中也是體現(xiàn)著不可替代的作用。

2 自動化技術在機械制造中的應用

自動化技術在機械制造中的應用非常廣泛，本文主要將這些應用分為四類進行敘述，即高度集成化的應用、智能機械制造的應用、柔性自動化的應用、虛擬化的應用。

2.1 高度集成化的應用

機械制造現(xiàn)在追求一種高度集成化，即集成制造，集成制造即將一個產品進行設計制造的全生命周期的各個階段都整合起來，結合計算機技術和數(shù)據庫技術，讓整個產品的設計制造高度集成化，各個生命周期聯(lián)系更為緊密，便于進行修改和開發(fā)，也提高了產品的更新?lián)Q代效率，相比于之前各個階段單獨進行設計制造能夠讓各個生產階段不再過度獨立。高度集成化的主要體現(xiàn)就是計算機輔助技術，如計算機輔助設計（CAD）、計算機輔助制造（CAM）、計算機輔助工藝規(guī)劃（CAPP）、計算機輔助測試（CAT）、計算機輔助質量控制（CAQ）等，這些計算機輔助技術結合數(shù)據庫進行數(shù)據管理，通過計算機網絡技術，把企業(yè)的生產、營銷和售后聯(lián)系在一起，使產品更加能夠抵制市場變化，整個企業(yè)也成為了一個大的系統(tǒng)，將機械制造企業(yè)的所有生產要素和信息數(shù)據、經營管理工作等科學的集成為一個整體。

2.2 智能機械制造的應用

隨著目前計算機技術、信息技術的飛速發(fā)展，人工智能也成為了研究的熱點，智能化成為了各行各業(yè)的一個目標，特別是機械行業(yè)，智能機械制造這個名詞也出現(xiàn)在了這一領域，成為這一領域的前進目標和方向。這一方向涉及眾多學科，如控制學、數(shù)學、人工智能技術、信息技術等，學科和學科之間額交叉滲透能夠實現(xiàn)很多創(chuàng)新，目前人工智能技術已經達到了比較高的水平，如阿爾法狗、小度機器人等，這些人工智能產品的體現(xiàn)為機械制造領域融入智能化的因素提供了方向，更多的機械制造和生產都在往這個方向發(fā)展，如機器人搬運、焊接等，機器在進行運行的時候由一定的算法可以自我進行推理和運算，最后自我決策，這樣省去了更多的人力，讓機械制造生產的出錯率更低，而且生產制造更加安全。

2.3 柔性自動化應用

柔性自動化，通過字面進行解釋即自動化技術在機械設計制造領域的應用能夠讓機械產品的設計制造更加柔性靈活，能夠方面隨時對一些特殊情況做出反應，如機械產品生產過程中客戶突然需要更換結構或者新增功能等，此時，若是傳統(tǒng)機械設計制造行業(yè)，則需要全部重新進行設計制造，這樣費時費力還不經濟，但是對于柔性自動化系統(tǒng)，這些問題都迎刃而解，機械產品的生產制造得以柔性化，其在生命周期中能夠被科學優(yōu)化和調整，因此柔性自動化對于機械設計制造有著很重要的作用。

柔性自動化系統(tǒng)需要結合計算機技術、信息技術等對整個產品的信息進行處理，將產品信息管理得當，加上合適的人工管理，進而更好的確保產品質量，滿足客戶和市場需求。

2.4 虛擬化的應用

虛擬化的應用可以簡稱為仿真，機械設計制造產品進行實際制造之前，為了節(jié)省財力物力，通常利用計算機軟件進行產品的仿真驗證，如飛機在制造之前進行虛擬風洞實驗，機器在進行實際制造之前進行力學仿真分析等，這樣的仿真技術可以提高產品的生產效率，降低生產制造周期，還可以發(fā)現(xiàn)設計過程中可能出現(xiàn)的錯誤并及時改正，減少損失。

3 結束語

自動化技術在機械設計制造領域的應用十分廣泛，其不僅降低了成本，還提高了生產效率，提高了產品質量，讓機械行業(yè)更進一步發(fā)展，營造更加安全和可靠的工作環(huán)境，降低工人勞動強度，也提高了企業(yè)的經濟實力，自動化技術在機械設計制造領域的應用將不斷發(fā)展，不斷進步。

參考文獻

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（作者單位：淮安市計量測試中心）