劉峻

摘要：機械設(shè)計制造在我國社會經(jīng)濟發(fā)展中具有重要的地位和作用，是我國工業(yè)發(fā)展動力與活力的重要保障。新時期背景下，如何使各類前沿性科學(xué)技術(shù)在機械設(shè)計制造領(lǐng)域得以更好地應(yīng)用，進一步推動我國機械設(shè)計制造技術(shù)的自動化、智能化發(fā)展，是人們關(guān)注的焦點。本文以機械設(shè)計制造及自動化的核心技術(shù)闡述為切入點，結(jié)合具體機械設(shè)計制造案例，以多元化分析的視角對機械設(shè)計制造及自動化的應(yīng)用發(fā)展趨勢進行探究，以期為我國機械設(shè)計制造行業(yè)領(lǐng)域的健康、持續(xù)發(fā)展提供有價值的參考。

關(guān)鍵詞：機械;設(shè)計制造;自動化

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，自動化、智能化發(fā)展已成為各行業(yè)領(lǐng)域發(fā)展的必然趨勢。作為我國經(jīng)濟發(fā)展的支柱型產(chǎn)業(yè)，機械設(shè)計制造產(chǎn)業(yè)的自動化、智能化發(fā)展水平和形勢，將對我國工業(yè)發(fā)展產(chǎn)生直接的影響。因此，在明確機械設(shè)計制造及自動化核心技術(shù)的基礎(chǔ)上，以多元化分析視角對機械設(shè)計制造及自動化的應(yīng)用發(fā)展趨勢進行深入探究，具有極為重要的實踐意義。

一、機械設(shè)計制造及自動化的核心技術(shù)

（一）傳感檢測技術(shù)

傳感檢測技術(shù)指的是：利用以現(xiàn)代通信技術(shù)為基礎(chǔ)的傳感網(wǎng)絡(luò)，將各類型傳感器與計算機控制控制管理系統(tǒng)相連接，以此實時檢測機械設(shè)備各結(jié)構(gòu)部件運行狀態(tài)的技術(shù)手段。實際應(yīng)用過程中，該技術(shù)表現(xiàn)出明顯的傳遞性特征，能夠?qū)C械設(shè)備各結(jié)構(gòu)部位上各類型傳感器采集到的實時數(shù)據(jù)信息，通過無線或有線網(wǎng)絡(luò)輸出端口及時傳遞到計算機系統(tǒng)中，使操作人員準(zhǔn)確掌握當(dāng)前制造、生產(chǎn)狀態(tài)并實施遠程化或自動化控制。對于機械設(shè)計制造技術(shù)領(lǐng)域而言，傳感檢測技術(shù)是其自動化、智能化發(fā)展的重要基礎(chǔ)。例如：在印刷機制造過程中引入光電傳感檢測技術(shù)，可利用透射式光電管對紙張位置進行急速檢測，從而大幅度提升印刷效率和質(zhì)量;在牙膏灌裝機中引入光電傳感檢測技術(shù)，可利用反射型光電控制裝置，確保牙膏管尾部偏平區(qū)域與管體商標(biāo)始終處于同一平面，從而保證管體商標(biāo)位置噴涂的準(zhǔn)確性[1]。

（二）數(shù)控技術(shù)

數(shù)控技術(shù)指的是：利用計算機編程、PLC等數(shù)字化控制手段，對某項生產(chǎn)制造工序進行遠程化、自動化控制。實際應(yīng)用過程中，其控制對象多為角度、速度、位置等機械量以及與機械能量相關(guān)的開關(guān)量。目前，數(shù)控技術(shù)已經(jīng)成為機械設(shè)計制造自動化、智能化發(fā)展不可或缺的重要技術(shù)手段。例如：在機床設(shè)備中加入數(shù)控技術(shù)，利用計算機編程的方式將機床刀具與加工工件間的相對位置、刀具選擇方案、主軸變速方案、冷卻泵啟停時機等各項操作的動作指令記錄在控制系統(tǒng)中。當(dāng)加工工件時，機床數(shù)控系統(tǒng)會根據(jù)傳感檢測技術(shù)采集到的數(shù)據(jù)信息對具體加工情況進行分析，并根究分析結(jié)果按照預(yù)先編制的程序?qū)C床伺服系統(tǒng)或其它執(zhí)行元件下達相應(yīng)的動作指令，以此實現(xiàn)機床的自動化、智能化制造。相較于以人工操作為主的傳統(tǒng)機床，數(shù)控機床具有更高的加工精確度和加工效率。

（三）智能技術(shù)

智能技術(shù)是融合計算機技術(shù)、通信技術(shù)、人工智能技術(shù)、傳感技術(shù)等多種前沿性信息技術(shù)的一種綜合性科學(xué)技術(shù)。隨著人們對機械設(shè)備功能性、安全性、穩(wěn)定性等要求的不斷提高，智能技術(shù)在機械設(shè)計制造中的應(yīng)用愈發(fā)普及，作用愈發(fā)重要。目前，智能技術(shù)在機械設(shè)計制造領(lǐng)域的應(yīng)用優(yōu)勢主要體現(xiàn)在：專家系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)、智能學(xué)習(xí)等智慧技術(shù)的應(yīng)用，大幅度提升了機械設(shè)備的人工智能水平，使其能夠模仿人類思維自動進行故障的診斷、分析與應(yīng)對，并在此基礎(chǔ)上不斷“學(xué)習(xí)”，持續(xù)性提升自身智能化水平。智能技術(shù)在機械設(shè)計制造中的應(yīng)用，能夠顯著提升機械設(shè)備的生產(chǎn)效率和質(zhì)量，使其更好地滿足人們多元化的使用需求[2]。

二、多元化分析視角下機械設(shè)計制造及自動化應(yīng)用的發(fā)展趨勢分析

現(xiàn)階段，自動化上下料機械手在機械設(shè)計制造領(lǐng)域具有極為重要的應(yīng)用作用和價值，利用其取代人工進行取料、送料、取件等操作，既可以顯著降低機械設(shè)計制造過程的危險性，避免操作人員生命健康受到危害，又能夠大幅度提高生產(chǎn)效率和質(zhì)量。下面就以自動化上下料機械手設(shè)計制造為例，基于多元化分析視角對機械設(shè)計制造及自動化的應(yīng)用發(fā)展趨勢進行分析闡述。

（一）集成化發(fā)展

集成化發(fā)展指的是：以自動化技術(shù)為支撐，將機械設(shè)計制造過程中的部分環(huán)節(jié)進行集成整合，以此打造出一個獨立的設(shè)計制造控制系統(tǒng)，促進機械設(shè)計制造質(zhì)量和效率的提升。在集成化發(fā)展前，機械設(shè)計制造技術(shù)人員僅是簡單地將計算機技術(shù)應(yīng)用到工藝策劃、設(shè)計制造、數(shù)據(jù)采集、質(zhì)量檢測等各個生產(chǎn)環(huán)節(jié)中，但沒有注重各環(huán)節(jié)間的聯(lián)系和數(shù)據(jù)共享，導(dǎo)致計算機技術(shù)在工作效率、生產(chǎn)質(zhì)量、人工成本等方面的應(yīng)用優(yōu)勢并沒有充分發(fā)揮。而進入集成化發(fā)展階段后，可通過多種信息技術(shù)的集成運用，使以往各自獨立的生產(chǎn)技術(shù)和環(huán)節(jié)有機整合成一個整體，構(gòu)建出一個數(shù)據(jù)信息高度共享的控制系統(tǒng)，從而大幅度提高設(shè)計制造的效率和質(zhì)量。例如：在自動化上下料機械手設(shè)計制造過程中，可先利用Solid Works系統(tǒng)對機械手進行三維建模，得到以下主要設(shè)計參數(shù)（如表1所示），然后，按照設(shè)計參數(shù)進行樣機制造并進行不同使用條件及工作需求下的試運行;最后利用傳感檢測技術(shù)對樣機運行參數(shù)進行采集，通過分析采集數(shù)據(jù)準(zhǔn)確評價樣機運行狀態(tài)及功能性，在此基礎(chǔ)上對各項參數(shù)進行優(yōu)化調(diào)整，使其滿足不同的使用需求。

（二）網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展

網(wǎng)絡(luò)信息時代背景下，網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展必然是機械設(shè)計制造及自動化應(yīng)用發(fā)展的重要趨勢。相關(guān)企業(yè)必須要注重設(shè)計制造過程與網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)的有機融合，以此提高設(shè)計制造過程中各類數(shù)據(jù)信息的傳遞性與共享性，為設(shè)計制造效率和質(zhì)量的提升奠定良好基礎(chǔ)。例如：在自動化上下料機械手設(shè)計制造過程中，應(yīng)以網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)為基礎(chǔ)，積極搭建設(shè)計制造數(shù)據(jù)信息共享平臺，將設(shè)計制造過程中產(chǎn)生的各類數(shù)據(jù)信息上傳至共享平臺中，以便不同設(shè)計制造環(huán)節(jié)的技術(shù)人員能夠及時、全面地獲取到需要的數(shù)據(jù)信息，從而促進設(shè)計制造效率和準(zhǔn)確性的提升。

（三）智慧化發(fā)展

隨著信息技術(shù)科學(xué)水平的不斷提高，以人工智能技術(shù)為核心的智慧技術(shù)在各行業(yè)領(lǐng)域中的應(yīng)用愈發(fā)廣泛，成為推動各行業(yè)領(lǐng)域改革發(fā)展的重要驅(qū)動力。因此，智慧化發(fā)展也是機械設(shè)計制造及自動化應(yīng)用的一個必然發(fā)展趨勢?，F(xiàn)階段，機械設(shè)計制造的智慧化發(fā)展主要體現(xiàn)在專家系統(tǒng)構(gòu)建、人機交互、基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的故障自檢與處置、虛擬運行等技術(shù)手段的應(yīng)用，使機械設(shè)備能夠按照人類思維模式對各生產(chǎn)環(huán)節(jié)進行智能化、科學(xué)化控制，以此實現(xiàn)生產(chǎn)質(zhì)量和效率的大幅度提升。例如：在自動化上下料機械手設(shè)計制造過程中，設(shè)計制造技術(shù)人員一方面通過計算機技術(shù)、云計算技術(shù)、人工智能技術(shù)的整合運用，在計算機中構(gòu)建出不同條件的虛擬運行環(huán)境，并讓機械手計算機模型在虛擬環(huán)境中進行運行，以此對機械手的極限工作狀態(tài)、安全風(fēng)險因素、工作效率、功能水平進行全面而深入的探究（如圖1所示）;另一方面可為機械手加入“人機交互功能和界面”（如圖2所示），以此實現(xiàn)手動操作與智能控制間的便捷轉(zhuǎn)化、各執(zhí)行機構(gòu)的遠程操控、各運行參數(shù)的調(diào)教設(shè)置等。從而全面提升自動化上下料機械手的功能性、操控便利性、運行穩(wěn)定性及安全性，切實凸顯出現(xiàn)代化、智能化機械設(shè)計制造的優(yōu)勢和價值[3]。

結(jié)語：

綜上所述，新時期背景下，傳感檢測技術(shù)、數(shù)控技術(shù)、智能技術(shù)是機械設(shè)計制造及自動化的核心技術(shù)，是推動行業(yè)發(fā)展的主要驅(qū)動力。為了更好地順應(yīng)時代發(fā)展需求，加快我國是機械設(shè)計制造及自動化行業(yè)領(lǐng)域的發(fā)展進程，相關(guān)企業(yè)及技術(shù)人員應(yīng)基于多元化分析的視角，對機械設(shè)計制造及自動化的應(yīng)用發(fā)展趨勢進行展望，明確集成化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化的發(fā)展趨勢，積極做好相應(yīng)的發(fā)展規(guī)劃和市場應(yīng)對工作，為行業(yè)的健康、持續(xù)發(fā)展提供有力保障。

參考文獻：

[1]華瑤.多元化分析視角下機械設(shè)計制造及自動化應(yīng)用[J].內(nèi)燃機與配件，2021（17）：173-174.DOI：10.19475/j.cnki.issn1674-957x.2021. 17.079.

[2]韓朝陽，李昊，杜立紅，孫占濤.多元化分析視角下機械設(shè)計制造及自動化應(yīng)用概述[J].內(nèi)燃機與配件，2021（01）：180-181.DOI：10.19475/j.cnki.issn1674-957x.2021.01.085.

[3]黃日進.多元化分析視角下機械設(shè)計制造及自動化應(yīng)用研究[J].科技視界，2020（19）：82-83.DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2020. 19.023.