白劍森

摘要：各行各業(yè)的現(xiàn)代化發(fā)展之路始于運(yùn)用自動(dòng)化技術(shù)進(jìn)行改革升級(jí)并行的。隨著現(xiàn)代化規(guī)模生產(chǎn)的要求不斷升級(jí)，傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)制造需要改進(jìn)，將智能化、模塊化、網(wǎng)絡(luò)化結(jié)合到機(jī)械制造領(lǐng)域，生產(chǎn)機(jī)械自動(dòng)化生產(chǎn)下的產(chǎn)品。機(jī)械設(shè)計(jì)制造和自動(dòng)化技術(shù)具有多功能化、高可靠性、節(jié)省能源、節(jié)能降耗等優(yōu)勢(shì)，完全可以滿(mǎn)足當(dāng)前社會(huì)現(xiàn)代化建設(shè)需求。

關(guān)鍵詞：機(jī)械制造;自動(dòng)化技術(shù);智能制造

0? 引言

技術(shù)裝備在機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、過(guò)控技術(shù)等技術(shù)的應(yīng)用中進(jìn)行了不斷的創(chuàng)新和應(yīng)用。采用自動(dòng)化智能化控制已經(jīng)成為機(jī)械設(shè)計(jì)制造和自動(dòng)化今后的發(fā)展方向。

1? 機(jī)械設(shè)計(jì)制造與自動(dòng)化發(fā)展背景

近年來(lái)隨著技術(shù)的不斷創(chuàng)新和發(fā)展，自動(dòng)化技術(shù)與機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)結(jié)合，將傳統(tǒng)的手工制造技術(shù)加以替代。勞動(dòng)工人在技術(shù)革命中面臨轉(zhuǎn)型升級(jí)的壓力，必須成為電腦操控能手。自動(dòng)化模式大大提升了企業(yè)的生產(chǎn)效率，同時(shí)也保證產(chǎn)品的質(zhì)量。在未來(lái)自動(dòng)化技術(shù)將擁有無(wú)限發(fā)展可能。以傳統(tǒng)機(jī)械制造發(fā)展現(xiàn)狀，傳統(tǒng)的機(jī)械制造需要使用大量的勞動(dòng)力，在進(jìn)行生產(chǎn)過(guò)程中，每一個(gè)環(huán)節(jié)依靠人工進(jìn)行操控，環(huán)節(jié)較多的系統(tǒng)就容易發(fā)生誤差，而且人的勞動(dòng)力有限，隨著勞動(dòng)時(shí)間的增加，勞動(dòng)效效率會(huì)不斷下降，使得生產(chǎn)力不斷降低。

傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)進(jìn)行精細(xì)的產(chǎn)品的生產(chǎn)，過(guò)程中由于受到人為干擾因素等，因此無(wú)法達(dá)到現(xiàn)代化施工技藝要求，人為操控影響因素如人工操作、人工設(shè)計(jì)，導(dǎo)致設(shè)計(jì)制造出來(lái)的產(chǎn)品和不合格率較高。機(jī)械設(shè)計(jì)和制造機(jī)自動(dòng)化技術(shù)、多種學(xué)科結(jié)合，形勢(shì)下受到新興技術(shù)沖擊，機(jī)械設(shè)計(jì)傳統(tǒng)的方法已經(jīng)不能適應(yīng)未來(lái)的企業(yè)生存和發(fā)展需求，更高質(zhì)量、更可靠、更低耗的系統(tǒng)目標(biāo)在優(yōu)化組織結(jié)構(gòu)后，形成了新的技術(shù)模式，取代了傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)制造。自動(dòng)化系統(tǒng)中大量的傳感器、計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)、編程技術(shù)應(yīng)用，為機(jī)械設(shè)計(jì)和制造提供了更先進(jìn)的支持力量。

2? 機(jī)械設(shè)計(jì)和制造自動(dòng)化技術(shù)優(yōu)勢(shì)分析

機(jī)械自動(dòng)化系統(tǒng)是一個(gè)集合了機(jī)電一體化技術(shù)和產(chǎn)品的綜合概念，從設(shè)計(jì)到制造，均要滿(mǎn)足先進(jìn)技術(shù)和產(chǎn)品要求。

①當(dāng)前采用機(jī)械設(shè)計(jì)和制造自動(dòng)化，從系統(tǒng)角度上講，運(yùn)用微電子技術(shù)、電子、電力系統(tǒng)、接口技術(shù)、信息軟件、編程技術(shù)等，對(duì)組織結(jié)構(gòu)必須不斷優(yōu)化設(shè)計(jì)，不同的機(jī)械產(chǎn)品均能按照產(chǎn)品要求進(jìn)行運(yùn)行，產(chǎn)品從輸入端到輸出，完成了功能的完美呈現(xiàn)。注重產(chǎn)品功能布局，嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求生產(chǎn)制造過(guò)程進(jìn)行生產(chǎn)，是機(jī)械設(shè)計(jì)自動(dòng)化技術(shù)的優(yōu)勢(shì)。

②機(jī)械設(shè)計(jì)和自動(dòng)化技術(shù)利用先進(jìn)技術(shù)不斷創(chuàng)新，可以完成從物料輸入到加工處理運(yùn)輸全過(guò)程的操控。系統(tǒng)和數(shù)據(jù)信息處理。系統(tǒng)運(yùn)行下能夠完成高效率、高精準(zhǔn)的生產(chǎn)流程、完善的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，通過(guò)合理的布置流程，不受主觀(guān)因素影響，達(dá)到最佳的技術(shù)運(yùn)行效率[1]。一般自動(dòng)化技術(shù)在機(jī)械產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程中，還擁有自動(dòng)診斷、自動(dòng)監(jiān)控和報(bào)警功能。自動(dòng)化技術(shù)保護(hù)措施，降低了事故發(fā)生率。尤其是在操作中過(guò)載和短路問(wèn)題，隨著自動(dòng)化技術(shù)水平的提高能夠被預(yù)先得知，運(yùn)用自動(dòng)化技術(shù)，將機(jī)械設(shè)備生產(chǎn)的安全性能大幅度提升，也提高了自動(dòng)化機(jī)械產(chǎn)品的使用壽命。例如以能量轉(zhuǎn)換為主的電動(dòng)機(jī)、內(nèi)燃機(jī)可進(jìn)行數(shù)據(jù)、圖像等的讀取，通過(guò)儀器儀表自動(dòng)化運(yùn)行，完成機(jī)械制造運(yùn)營(yíng)。

3? 機(jī)械設(shè)計(jì)和制造自動(dòng)化應(yīng)用

在工業(yè)等領(lǐng)域，針對(duì)不同功能的加工機(jī)構(gòu)，可以設(shè)計(jì)構(gòu)成不同用途的機(jī)械。例如金屬切削機(jī)床根據(jù)工件和刀具相對(duì)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生其切削作用。通過(guò)工藝變量控制，在操作要求不變的情況，對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量起到重要作用。機(jī)械設(shè)計(jì)和制造自動(dòng)化技術(shù)可以同時(shí)運(yùn)用使用功能和安全管控，滿(mǎn)足生產(chǎn)過(guò)程中需要的數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)和機(jī)械自動(dòng)化，系統(tǒng)運(yùn)行，數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性要求，采用先進(jìn)的技術(shù)，進(jìn)行功能和技術(shù)的優(yōu)化，各種加工的機(jī)械化設(shè)備能夠進(jìn)行能量的轉(zhuǎn)換，進(jìn)行能源轉(zhuǎn)換、處理數(shù)據(jù)信息。完成數(shù)據(jù)信息的高速傳輸。如雙重量控制系統(tǒng)，進(jìn)行蒸汽負(fù)荷的擾動(dòng)控制，根據(jù)蒸汽流量進(jìn)行校正，給水位的控制動(dòng)作及時(shí)改善品質(zhì)，引入蒸汽流量信號(hào)，采用前饋控制加單回路反饋控制負(fù)荷控制系統(tǒng)。前饋控制和串級(jí)控制形成復(fù)合控制系統(tǒng)，采用正作用控制原理，使用儀表較少，達(dá)到物料平衡。

隨著計(jì)算機(jī)科技的不斷發(fā)展，使得自動(dòng)化在機(jī)械工程設(shè)計(jì)中占據(jù)了越來(lái)越重要的地位。在進(jìn)行機(jī)械工程設(shè)計(jì)之前，就需要進(jìn)行自動(dòng)化設(shè)計(jì)任務(wù)，設(shè)計(jì)依據(jù)是用戶(hù)的訂貨量，市場(chǎng)需要的是新穎的科學(xué)研發(fā)結(jié)果，而相關(guān)設(shè)計(jì)部門(mén)就應(yīng)當(dāng)適當(dāng)應(yīng)用市場(chǎng)情報(bào)以及多種技術(shù)來(lái)制定方案，對(duì)方案進(jìn)行對(duì)比，發(fā)現(xiàn)其中的利與弊，與此同時(shí)，要做好同用戶(hù)以及經(jīng)營(yíng)部門(mén)的共同商討工作。擬定最為合理的機(jī)械設(shè)計(jì)自動(dòng)化運(yùn)行目標(biāo)，這些工作對(duì)于新型的設(shè)計(jì)也是極為重要的，自動(dòng)化要明確機(jī)械設(shè)計(jì)的總體規(guī)劃：①對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)進(jìn)行工藝性的核查，系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)零件生產(chǎn)加工更加便捷，降低制造成本。②對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行核查，確保每一個(gè)零件的組成要素、公差配合、零件尺寸，熱處理的標(biāo)準(zhǔn)以及條件和通用的零件等達(dá)到規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)。設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行核對(duì)確保安裝運(yùn)行后安全生產(chǎn)。

4? 機(jī)械設(shè)計(jì)制造和自動(dòng)化發(fā)技術(shù)展方向

機(jī)械設(shè)計(jì)和自動(dòng)化技術(shù)運(yùn)用下的機(jī)械設(shè)備充分體現(xiàn)出技術(shù)空間的開(kāi)發(fā)功能的強(qiáng)大，先進(jìn)的技術(shù)為智能化機(jī)械制造發(fā)展提供了支持。

①隨著社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益的提升，機(jī)械設(shè)計(jì)和制造自動(dòng)化有了雄厚的資金予以支持，傳統(tǒng)的電子產(chǎn)品將逐步被替代，自動(dòng)監(jiān)測(cè)報(bào)警、自動(dòng)診斷和保護(hù)效率，效果將大幅度提升。多種功能的生產(chǎn)系統(tǒng)，滿(mǎn)足節(jié)能降耗的要求，實(shí)現(xiàn)智能化發(fā)展。智能技術(shù)在控制理論和人工智能，統(tǒng)籌學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)等基礎(chǔ)上建立起來(lái)的自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展方向，對(duì)人類(lèi)智能進(jìn)行模擬能夠具有獨(dú)有的推理邏輯思維和獨(dú)立決策，思維能夠替代人類(lèi)完成智能的機(jī)械自動(dòng)化產(chǎn)品生產(chǎn)[2]。

②模塊化的生產(chǎn)是機(jī)械自動(dòng)化產(chǎn)品又一大特點(diǎn)，未來(lái)發(fā)展是包括電源接口、環(huán)境接口、機(jī)械自動(dòng)化產(chǎn)品單元將形成一個(gè)復(fù)雜而完美的系統(tǒng)。裝置將集中、智能化、自動(dòng)化視覺(jué)、圖像處理、識(shí)別和測(cè)距自動(dòng)化等先進(jìn)技術(shù)，稱(chēng)為典型的機(jī)械自動(dòng)化設(shè)備，微型化的整體模式，采用微電子機(jī)械系統(tǒng)，形成微米和納米級(jí)的自動(dòng)化產(chǎn)品，在微機(jī)電系統(tǒng)自動(dòng)驅(qū)動(dòng)下采用精細(xì)加工技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品的超密度，例如蝕刻技術(shù)和光刻技術(shù)的完成。

③機(jī)械自動(dòng)化產(chǎn)品擁有的信息自動(dòng)處理和自動(dòng)控制功能，能夠精確保證機(jī)械的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，不受人為主觀(guān)因素的影響，達(dá)到最佳的工作質(zhì)量和產(chǎn)品合格率，數(shù)控機(jī)床加工穩(wěn)定性和生產(chǎn)效率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于普通機(jī)床的數(shù)倍，柔性制造系統(tǒng)機(jī)床儲(chǔ)量減少50%以上，縮短生產(chǎn)周期可以達(dá)到40%以上。通過(guò)自動(dòng)化技術(shù)采用電子元器件，減少機(jī)械產(chǎn)品的磨損，達(dá)到更高的可靠性和敏感性，而且便于維修和調(diào)整，使用性能進(jìn)一步改善。如監(jiān)控功能能夠采用程序控制和數(shù)字顯示，直觀(guān)地進(jìn)行自動(dòng)化工作，高級(jí)的機(jī)械自動(dòng)化產(chǎn)品可以通過(guò)被控對(duì)象的數(shù)學(xué)模型和外界參數(shù)的變化進(jìn)行最佳工作程序的隨機(jī)設(shè)定，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化最優(yōu)化操控[3]。

5? 結(jié)語(yǔ)

機(jī)械設(shè)計(jì)和制造已經(jīng)迎來(lái)自動(dòng)化技術(shù)革命，信息處理技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、字符驅(qū)動(dòng)技術(shù)、接口技術(shù)和精密機(jī)械技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用將實(shí)現(xiàn)制造業(yè)大發(fā)展。機(jī)械設(shè)計(jì)和自動(dòng)化制造是一門(mén)具有自身體系的新型學(xué)科，其在未來(lái)發(fā)展中還將被賦予新的內(nèi)容。作為一項(xiàng)群體技術(shù)融合的綜合性技術(shù)，機(jī)械設(shè)計(jì)和自動(dòng)化技術(shù)不僅僅是人和手以及肢體的延伸，也是頭腦的延伸，是最具智能化特征的技術(shù)。

參考文獻(xiàn)：

[1]丁傳信.現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)和機(jī)械制造相關(guān)技術(shù)探討[J].南方農(nóng)機(jī)，2019，50（24）：147.

[2]酈楊騫.淺談機(jī)械制造工藝中的合理化機(jī)械設(shè)計(jì)[J].中國(guó)戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)，2020（2）：128.

[3]劉鵬.自動(dòng)化機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)研發(fā)與機(jī)械制造思路探索[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計(jì)，2019（36）：691.