摘要：自動(dòng)化技術(shù)因其具有的先進(jìn)性，在機(jī)械設(shè)計(jì)及制造領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，并創(chuàng)造了巨大的價(jià)值，對(duì)其進(jìn)一步研究和優(yōu)化顯然有著重要意義?；诖?，本文以汽車制造行業(yè)為例，從多個(gè)角度詳細(xì)探討了自動(dòng)化領(lǐng)域如何在機(jī)械設(shè)計(jì)制造中得以有效應(yīng)用，并對(duì)其未來(lái)發(fā)展進(jìn)行了展望。

關(guān)鍵詞：自動(dòng)化;機(jī)械設(shè)計(jì);機(jī)械制造

中圖分類號(hào)：TP3;TB4 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：1674-957X（2021）09-0214-02

0 ?引言

近年來(lái)，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，機(jī)械領(lǐng)域已經(jīng)基本全面普及了自動(dòng)化技術(shù)，這項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用，使得機(jī)械相關(guān)的企業(yè)獲得了更高的經(jīng)濟(jì)效益。為此，作為企業(yè)而言，必須根據(jù)自身的實(shí)際情況，來(lái)對(duì)現(xiàn)有的機(jī)械設(shè)計(jì)制造自動(dòng)化技術(shù)進(jìn)一步研發(fā)和創(chuàng)新，確保企業(yè)能夠擁有更大的發(fā)展空間，進(jìn)而不斷提高企業(yè)產(chǎn)品的生產(chǎn)效率和生產(chǎn)質(zhì)量。

1 ?自動(dòng)化技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)及制造領(lǐng)域中應(yīng)用的重要性

1.1 降低資源成本

在自動(dòng)化技術(shù)普及之前，傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)制造領(lǐng)域的粗放現(xiàn)象極為常見(jiàn)，造成大量資源的無(wú)端浪費(fèi)，不僅不符合可持續(xù)發(fā)展理念，而且也造成企業(yè)成本居高不下，對(duì)于資源節(jié)約和企業(yè)發(fā)展都較為不利。而自動(dòng)化技術(shù)的推廣應(yīng)用則克服了這一問(wèn)題，其不僅能夠提高機(jī)械設(shè)計(jì)和制造中的精確度，還能實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)廢料的重新利用，有效降低了以往浪費(fèi)程度高和成本高的問(wèn)題[1]。

1.2 提高生產(chǎn)效率

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的不斷發(fā)展，現(xiàn)如今，各行各業(yè)對(duì)于機(jī)械設(shè)計(jì)與制造領(lǐng)域都有著越來(lái)越高的需求和要求，由此，在機(jī)械設(shè)計(jì)制造領(lǐng)域中應(yīng)用自動(dòng)化技術(shù)已成為大勢(shì)所趨[2]。自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用，能夠顯著提高生產(chǎn)效率和生產(chǎn)質(zhì)量，從而提高企業(yè)在市場(chǎng)中的競(jìng)爭(zhēng)力，推進(jìn)企業(yè)更好發(fā)展。

1.3 推動(dòng)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級(jí)

隨著自動(dòng)化技術(shù)的不斷推廣應(yīng)用，以往機(jī)械設(shè)計(jì)制造中大量采用人工操作的情況已不復(fù)存在，企業(yè)由勞動(dòng)密集型向技術(shù)密集型的方向轉(zhuǎn)變，如今的機(jī)械設(shè)計(jì)制造領(lǐng)域的競(jìng)爭(zhēng)點(diǎn)也相應(yīng)轉(zhuǎn)變?yōu)榧夹g(shù)水平上的競(jìng)爭(zhēng)。由此，機(jī)械領(lǐng)域開(kāi)始著力提高設(shè)備的精密度。雖然這看似僅僅是一方面的技術(shù)在發(fā)展和升級(jí)，但實(shí)際上，這項(xiàng)技術(shù)的不斷發(fā)展，帶動(dòng)了整個(gè)機(jī)械設(shè)計(jì)制造行業(yè)的產(chǎn)業(yè)優(yōu)化轉(zhuǎn)型和升級(jí)，在此基礎(chǔ)上，更多的技術(shù)壁壘也將在未來(lái)被逐個(gè)擊破。

2 ?自動(dòng)化在機(jī)械設(shè)計(jì)及制造領(lǐng)域的發(fā)展現(xiàn)狀

2.1 制造工藝現(xiàn)狀

機(jī)械的制造工藝水平是機(jī)械產(chǎn)品品質(zhì)的根本保證，從目前來(lái)看，雖然自動(dòng)化技術(shù)已經(jīng)在我國(guó)絕大多數(shù)機(jī)械制造企業(yè)當(dāng)中得以普及，但各企業(yè)之間的普及程度卻參差不齊，一部分企業(yè)的自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用尚處于初級(jí)階段，在精細(xì)化和智能化上的發(fā)展還較為欠缺，相較于國(guó)內(nèi)外的一些先進(jìn)企業(yè)而言，還有著明顯的差距。除此之外，這些企業(yè)在激光加工、復(fù)合加工和納米加工等方向也往往存在諸多不足之處，對(duì)于這些方面的技術(shù)仍需要進(jìn)一步提升，在未來(lái)的相關(guān)研究中，這些也將成為重要的研究方向[3]。

2.2 自動(dòng)化技術(shù)的現(xiàn)狀

目前，自動(dòng)化技術(shù)已經(jīng)貫穿于機(jī)械設(shè)計(jì)和機(jī)械產(chǎn)品生產(chǎn)的全過(guò)程，特別是在機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)的環(huán)節(jié)當(dāng)中，采用自動(dòng)化技術(shù)，能夠?yàn)樾庐a(chǎn)品的設(shè)計(jì)增添靈感，并能夠從不同的維度整理相關(guān)的設(shè)計(jì)信息，不斷推陳出新，滿足企業(yè)和用戶多方面的實(shí)際需求。

3 ?以汽車制造領(lǐng)域?yàn)槔郎\析自動(dòng)化在機(jī)械設(shè)計(jì)制造中的應(yīng)用發(fā)展

3.1 集成化應(yīng)用

目前，機(jī)械設(shè)計(jì)與制造領(lǐng)域已經(jīng)與各種新技術(shù)實(shí)現(xiàn)了一定程度的融合，在這一背景之下，原有的自動(dòng)化技術(shù)得以不斷提升，在汽車制造領(lǐng)域中，通過(guò)自動(dòng)化技術(shù)的集成應(yīng)用，有效突破了傳統(tǒng)汽車結(jié)構(gòu)的局限性。目前，一部分汽車制造企業(yè)應(yīng)用這方面的技術(shù)，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了集成生產(chǎn)的自主化制造系統(tǒng)，能夠更好滿足實(shí)際的生產(chǎn)需求，乃至部分客戶的個(gè)性化定制需求[4]。

3.2 智能化應(yīng)用

在汽車領(lǐng)域的機(jī)械設(shè)計(jì)制造工作當(dāng)中，自動(dòng)化技術(shù)的智能化應(yīng)用得到了較為明顯的體現(xiàn)。在自動(dòng)化控制系統(tǒng)中，安全防護(hù)的技術(shù)水平得到了很大進(jìn)步，汽車制造的流程得到了進(jìn)一步的優(yōu)化，這是以往人工操作模式下所不具備的。具體來(lái)看，自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用的關(guān)鍵則體現(xiàn)在自動(dòng)化系統(tǒng)、機(jī)械制造系統(tǒng)和人工智能三部分，機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化中的智能化應(yīng)用則主要用于將各種先進(jìn)的信息技術(shù)融合到機(jī)械設(shè)計(jì)和制造的環(huán)節(jié)當(dāng)中，使得生產(chǎn)流水線能夠按照預(yù)定好的程序來(lái)完成生產(chǎn)任務(wù)，在機(jī)械制造的過(guò)程中，通過(guò)智能化技術(shù)，能夠?qū)ιa(chǎn)流水線的情況進(jìn)行實(shí)時(shí)的準(zhǔn)確分析，并隨時(shí)進(jìn)行調(diào)整。就目前而言，在國(guó)內(nèi)的機(jī)械設(shè)計(jì)制造領(lǐng)域，自動(dòng)化技術(shù)已經(jīng)在一定程度上具有了智能化的特點(diǎn)，這顯著提高了機(jī)械產(chǎn)品的生產(chǎn)質(zhì)量和生產(chǎn)效率。與此同時(shí)，智能化技術(shù)也能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)控和協(xié)調(diào)生產(chǎn)過(guò)程中的各個(gè)參數(shù)，及時(shí)糾正生產(chǎn)過(guò)程中發(fā)生的錯(cuò)誤，并針對(duì)不足之處進(jìn)行改善，將可能出現(xiàn)的隱患及時(shí)清除。

3.3虛擬化應(yīng)用

在過(guò)去的汽車機(jī)械部件設(shè)計(jì)中，通常需要先確認(rèn)基本方案，而后再使用CAD進(jìn)行圖紙的繪制，這一過(guò)程不但非常繁瑣，而且也很容易因微小的失誤導(dǎo)致功虧一簣。如果能夠?qū)⒆詣?dòng)化技術(shù)有效應(yīng)用其中，就可以進(jìn)行汽車機(jī)械產(chǎn)品的虛擬化設(shè)計(jì)，避免以往設(shè)計(jì)工作中可能出現(xiàn)誤差的問(wèn)題，從而縮短設(shè)計(jì)時(shí)間，提升產(chǎn)品質(zhì)量[5-6]。目前，在這一設(shè)計(jì)過(guò)程中，傳統(tǒng)的CAD技術(shù)與近年來(lái)新興的CAPP等計(jì)算機(jī)技術(shù)得到了有機(jī)結(jié)合，其利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行虛擬化和智能化的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化的繪圖，如在繪圖過(guò)程中發(fā)現(xiàn)失誤，則會(huì)及時(shí)提醒設(shè)計(jì)人員修正，避免錯(cuò)誤問(wèn)題的累積，實(shí)現(xiàn)更為精確的設(shè)計(jì)圖紙。整體來(lái)看，使用該項(xiàng)技術(shù)后，其不僅能夠獲得更為精確的產(chǎn)品設(shè)計(jì)尺寸和設(shè)計(jì)質(zhì)量，還能有效降低汽車機(jī)械部件設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的成本開(kāi)支，提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

3.4 與大數(shù)據(jù)技術(shù)結(jié)合應(yīng)用

在大數(shù)據(jù)技術(shù)和云計(jì)算等一系列先進(jìn)技術(shù)不斷發(fā)展的大背景之下，機(jī)械設(shè)計(jì)制造的自動(dòng)化技術(shù)也開(kāi)始與大數(shù)據(jù)技術(shù)之間進(jìn)行結(jié)合應(yīng)用。大數(shù)據(jù)技術(shù)的融入，顯著提高了機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化技術(shù)中的數(shù)據(jù)收集、數(shù)據(jù)分析和處理等方面的能力，特別是在車用傳感器、儀表和網(wǎng)絡(luò)等方面，大數(shù)據(jù)分析技術(shù)的應(yīng)用使得這些部件的智能化程度更高。目前新興的無(wú)人駕駛汽車就是一個(gè)典型的案例，無(wú)人駕駛汽車是在大數(shù)據(jù)、自動(dòng)化技術(shù)和人工智能技術(shù)等基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，其應(yīng)用這些技術(shù)，將傳感器、監(jiān)控視頻和GPS定位技術(shù)等有機(jī)結(jié)合，通過(guò)大數(shù)據(jù)分析，合理規(guī)劃行進(jìn)路線，達(dá)到無(wú)人駕駛的目的。

3.5 實(shí)際應(yīng)用案例

目前，隨著電動(dòng)汽車領(lǐng)域的發(fā)展，自動(dòng)化技術(shù)在電動(dòng)汽車的機(jī)械設(shè)計(jì)制造領(lǐng)域也得以廣泛應(yīng)用。在電動(dòng)汽車中，電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是其最為核心的關(guān)鍵部件之一，其主要作用是將蓄電池的電能轉(zhuǎn)換為動(dòng)能，來(lái)驅(qū)動(dòng)汽車行進(jìn)，同時(shí)，電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)也能將汽車制動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的能量重新轉(zhuǎn)換為電能傳輸給蓄電池，完成整個(gè)電氣部分的自動(dòng)化控制任務(wù)。由此可見(jiàn)，在電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，其復(fù)雜性較為突出，對(duì)其進(jìn)行自動(dòng)化控制也需要涵蓋大量的硬件模塊。具體來(lái)看，其包括油門踏板信號(hào)控制電路、電池電壓信息調(diào)理電路、電機(jī)電流信號(hào)電路、DSP電源電路、DSP通信電路、以及ROM晶振電路等。

除了硬件方面的設(shè)計(jì)之外，自動(dòng)化控制還需要軟件方面的支撐，其控制軟件主要分為主程序、中斷程序和其他程序三部分，涵蓋了系統(tǒng)初始化、位置檢測(cè)、速度檢測(cè)、故障保護(hù)、換向調(diào)節(jié)和轉(zhuǎn)速計(jì)算等多方面的內(nèi)容。

在整體的電動(dòng)汽車電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)中，主程序中“系統(tǒng)初始化”的作用在于對(duì)系統(tǒng)參數(shù)、中斷邏輯等內(nèi)容進(jìn)行設(shè)置，同時(shí)，主程序需要與控制面板之間建立可靠的通信協(xié)議，確保能夠及時(shí)獲取電機(jī)轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向等關(guān)鍵數(shù)據(jù)信息。中斷程序主要針對(duì)系統(tǒng)服務(wù)出現(xiàn)中斷故障后的具體情況進(jìn)行收集和分析，為后續(xù)進(jìn)行故障排除操作提供重要依據(jù)。其他程序模塊中，電機(jī)轉(zhuǎn)速測(cè)量是相對(duì)較為重要的環(huán)節(jié)。隨著電動(dòng)汽車領(lǐng)域的不斷發(fā)展，傳統(tǒng)的燃油車輛將逐漸被取代，而這種電機(jī)在未來(lái)也就隨之得到更廣泛的發(fā)展。

3.6 未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)

3.6.1 汽車機(jī)械設(shè)計(jì)及制造領(lǐng)域?qū)⒏鼮橹悄?/p>

隨著自動(dòng)化技術(shù)在汽車機(jī)械設(shè)計(jì)及制造領(lǐng)域的不斷深入應(yīng)用，汽車行業(yè)未來(lái)必將有著更高的智能化程度，汽車機(jī)械設(shè)計(jì)制造領(lǐng)域?qū)⒕哂懈叩募夹g(shù)含量，與此同時(shí)，用戶在操作車輛的過(guò)程中，也將更為簡(jiǎn)便快捷。自動(dòng)化技術(shù)在汽車機(jī)械設(shè)計(jì)及制造中的應(yīng)用，能夠逐步顛覆傳統(tǒng)汽車制造領(lǐng)域中的思維定式，讓整體的汽車制造不斷朝向智能化的方向發(fā)展。當(dāng)然，從目前來(lái)看，國(guó)內(nèi)仍有一部分汽車企業(yè)在智能化發(fā)展方面有所欠缺，在實(shí)際操作中，仍有相當(dāng)一部分崗位需要人工操作。在這種情況之下，仍需要企業(yè)內(nèi)的技術(shù)人員積極創(chuàng)新，不斷加強(qiáng)最新技術(shù)在汽車制造中的應(yīng)用。

3.6.2 未來(lái)的自動(dòng)化技術(shù)將朝著高端方向發(fā)展

雖然當(dāng)前的自動(dòng)化技術(shù)在汽車機(jī)械設(shè)計(jì)與制造領(lǐng)域體現(xiàn)出諸多優(yōu)勢(shì)，但其帶來(lái)的一些弊端問(wèn)題也在所難免。針對(duì)這種情況，對(duì)自動(dòng)化技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)則是有必要的，通過(guò)對(duì)自動(dòng)化技術(shù)的不斷優(yōu)化改進(jìn)，以往的問(wèn)題將逐步得到解決，汽車產(chǎn)品的生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量也必將得到顯著提升。由此可見(jiàn)，未來(lái)自動(dòng)化技術(shù)在汽車制造領(lǐng)域的應(yīng)用，必將朝著更加高端的方向發(fā)展，從而推進(jìn)汽車性能不斷提升，滿足公眾的更高需求。

3.6.3 由“線性自動(dòng)化”轉(zhuǎn)向“模塊自動(dòng)化”

目前，隨著環(huán)保理念在世界各國(guó)的不斷深入人心，新能源汽車行業(yè)不斷發(fā)展，而在新能源汽車當(dāng)中，占比最高的莫過(guò)于電動(dòng)汽車，其在很多國(guó)家的保有量都在不斷上升，隨著電動(dòng)汽車的大量普及和傳統(tǒng)燃油車輛的逐漸減少，作為能源補(bǔ)充設(shè)施，加油站也將逐漸為充電樁所取代。預(yù)計(jì)，隨著自動(dòng)化技術(shù)的不斷發(fā)展，未來(lái)的汽車設(shè)計(jì)中，將以模塊化設(shè)計(jì)為主要設(shè)計(jì)形式，而在能源補(bǔ)充上，也很可能會(huì)采取模塊化的能源替換形式，以解決現(xiàn)存的“充電焦慮”問(wèn)題。由此可見(jiàn)，自動(dòng)化技術(shù)也會(huì)隨之更具備靈活可調(diào)的性能，以滿足更高的發(fā)展需求。

4 ?結(jié)束語(yǔ)

總的來(lái)看，自動(dòng)化領(lǐng)域在機(jī)械設(shè)計(jì)及制造領(lǐng)域中發(fā)揮著舉足輕重的作用，對(duì)于推動(dòng)相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展有著重要的現(xiàn)實(shí)意義。為此，相關(guān)的企事業(yè)單位工作人員都應(yīng)當(dāng)對(duì)此給于足夠的重視，及時(shí)關(guān)注行業(yè)內(nèi)的最新前沿動(dòng)態(tài)，對(duì)現(xiàn)有的技術(shù)不斷優(yōu)化創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)自身行業(yè)的更好發(fā)展。

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作者簡(jiǎn)介：馬洪德（1967-），男，黑龍江綏化人，機(jī)電系主任，高級(jí)工程師，本科，研究方向?yàn)闄C(jī)械制造設(shè)計(jì)及自動(dòng)化。