王嘉宇

摘要：在工業(yè)生產(chǎn)與發(fā)展中，機(jī)械設(shè)計(jì)與制造起到了重要支撐作用。近年來(lái)，隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)水平的不斷提升，自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，并憑借自身的諸多優(yōu)勢(shì)被廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域中。將自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用于機(jī)械設(shè)計(jì)制造領(lǐng)域，能夠極大的提升機(jī)械設(shè)計(jì)制造水平和機(jī)械生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)勞動(dòng)成本，為企業(yè)帶來(lái)更高的經(jīng)濟(jì)效益，推動(dòng)機(jī)械設(shè)計(jì)與制造業(yè)的自動(dòng)化、智能化發(fā)展?；诖耍疚氖紫雀攀隽藱C(jī)械自動(dòng)化技術(shù);其次分析了機(jī)械設(shè)計(jì)與制造應(yīng)用自動(dòng)化技術(shù)的優(yōu)勢(shì);最后探討了自動(dòng)化技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)與制造中的具體應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：機(jī)械設(shè)計(jì)與制造;自動(dòng)化技術(shù);應(yīng)用;研究分析

中圖分類號(hào)：TH16 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：1674-957X（2021）07-0213-02

0 ?引言

在國(guó)家發(fā)展中，機(jī)械自動(dòng)化水平代表著機(jī)械制造業(yè)能力，自動(dòng)化技術(shù)屬于新型技術(shù)，是在諸多先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)之上創(chuàng)新而來(lái)的，能夠極大的提升機(jī)械生產(chǎn)效率和質(zhì)量。和傳統(tǒng)手工設(shè)計(jì)與制造模式相比較而言，自動(dòng)化技術(shù)具備更高的安全性、高效性。當(dāng)前我國(guó)機(jī)械設(shè)計(jì)與制造能力尚處于落后狀態(tài)，無(wú)法很好的滿足發(fā)展需求，因此將自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用于機(jī)械設(shè)計(jì)與制造領(lǐng)域成為發(fā)展的必然趨勢(shì)。

1 ?機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)概述

機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)，將機(jī)械設(shè)備作為主體，然后融合微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)信息技術(shù)、傳感器技術(shù)、機(jī)電一體化技術(shù)等諸多先進(jìn)技術(shù)，構(gòu)建現(xiàn)代化、自動(dòng)化應(yīng)用系統(tǒng)，并將其應(yīng)用于機(jī)械設(shè)計(jì)與生產(chǎn)制造中，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化設(shè)計(jì)制造。當(dāng)前隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)水平的不斷完善，自動(dòng)化技術(shù)越來(lái)越成熟化，在機(jī)械設(shè)計(jì)與制造領(lǐng)域中的應(yīng)用，替代了傳統(tǒng)人工勞作模式，實(shí)現(xiàn)了全過(guò)程機(jī)械設(shè)計(jì)與制造，作業(yè)模式轉(zhuǎn)變?yōu)榱魉€自動(dòng)化式，大量勞動(dòng)力被解放，勞動(dòng)強(qiáng)度明顯下降，僅僅需要少量人員操控機(jī)械設(shè)備即可進(jìn)行流水線作業(yè)。在這一過(guò)程中，自動(dòng)化技術(shù)起到了不可替代的作用，自動(dòng)化技術(shù)整合了多項(xiàng)先進(jìn)技術(shù)，賦予了機(jī)械制造技術(shù)更加完善的功能，使得機(jī)械設(shè)計(jì)與制造業(yè)具備了更加強(qiáng)大的發(fā)展動(dòng)力，引領(lǐng)了機(jī)械設(shè)計(jì)制造業(yè)發(fā)展新領(lǐng)域、新方向。

2 ?機(jī)械設(shè)計(jì)與制造應(yīng)用自動(dòng)化技術(shù)的優(yōu)勢(shì)分析

自動(dòng)化技術(shù)，整合了多門先進(jìn)技術(shù)，每一項(xiàng)技術(shù)都發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，將其應(yīng)用于機(jī)械設(shè)計(jì)與制造領(lǐng)域，能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)化、精準(zhǔn)化設(shè)計(jì)與制造，使得機(jī)械設(shè)計(jì)與制造流程、方式得到了優(yōu)化，有助于保障工業(yè)生產(chǎn)的安全高效運(yùn)行。具體來(lái)說(shuō)，自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

2.1 改善生產(chǎn)方式和生產(chǎn)效率

機(jī)械設(shè)計(jì)與制造過(guò)程中，應(yīng)用自動(dòng)化技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)機(jī)械設(shè)備的精準(zhǔn)操作，指導(dǎo)生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)，這改變了傳統(tǒng)的人工生產(chǎn)操作模式，人工勞動(dòng)強(qiáng)度明顯下降，生產(chǎn)效率顯著提升，并且還極大的降低了傳統(tǒng)人工操作模式下所可能出現(xiàn)的人身?yè)p傷現(xiàn)象的發(fā)生幾率。不僅如此，機(jī)械設(shè)計(jì)與制造中應(yīng)用數(shù)控技術(shù)等自動(dòng)化技術(shù)，使得生產(chǎn)制造更加的智能化，通過(guò)提前設(shè)定操作流程，即可按部就班的進(jìn)行設(shè)計(jì)與制造，使得傳統(tǒng)生產(chǎn)方式得到了轉(zhuǎn)變，生產(chǎn)效率及效能能夠得到極大的提升。傳統(tǒng)人工無(wú)法操控的生產(chǎn)內(nèi)容，應(yīng)用自動(dòng)化技術(shù)則能夠進(jìn)行生產(chǎn)，即使在極限環(huán)境下，依然能夠進(jìn)行機(jī)械化操作，規(guī)避人為操作不當(dāng)所造成的損失，達(dá)到安全、高效設(shè)計(jì)與制造的目的。

2.2 優(yōu)化生產(chǎn)流程

眾所周知，在過(guò)去機(jī)械設(shè)計(jì)與制造，主要是人工操控的，如在生產(chǎn)期間出現(xiàn)問(wèn)題，則大多是依靠經(jīng)驗(yàn)來(lái)進(jìn)行分析判斷的，效率低，準(zhǔn)確性差，則極大的增加了機(jī)械損耗。將自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用于機(jī)械設(shè)計(jì)與制造領(lǐng)域，利用電子元件即可控制生產(chǎn)工序，一旦出現(xiàn)問(wèn)題能夠啟動(dòng)自我保護(hù)、診斷、報(bào)警、分析、監(jiān)視等功能，為后期故障維修工作的開展提供重要的參考和便利，更快恢復(fù)正常的生產(chǎn)。

2.3 推進(jìn)了產(chǎn)業(yè)革命

將自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用于機(jī)械設(shè)計(jì)與制造生產(chǎn)中，嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)程序展開各個(gè)階段的生產(chǎn)工序，擺脫了來(lái)自人為控制的諸多局限性因素，實(shí)現(xiàn)了對(duì)生產(chǎn)工序的優(yōu)化，機(jī)械操作難度下降，整個(gè)設(shè)計(jì)與制造流程更加的安全化、可靠化，加快推動(dòng)了機(jī)械設(shè)計(jì)與制造業(yè)改革，提升了企業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力與綜合實(shí)力，有助于企業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展。

3 ?自動(dòng)化技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)與制造中的具體應(yīng)用探討

3.1 自動(dòng)化技術(shù)的集成化應(yīng)用

將自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用于機(jī)械設(shè)計(jì)與制造中，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)復(fù)雜化、高精度機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)與生產(chǎn)加工，通過(guò)協(xié)調(diào)各個(gè)制造系統(tǒng)，促使彼此之間相互協(xié)調(diào)配合進(jìn)行生產(chǎn)，極大的優(yōu)化了機(jī)械設(shè)計(jì)制造流程。在機(jī)械設(shè)計(jì)制造生產(chǎn)流程綜合化管理中，計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，通過(guò)集成原本處于分散狀態(tài)的自動(dòng)化系統(tǒng)，構(gòu)建完整的生產(chǎn)系統(tǒng)，密切機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械制造以及機(jī)械管理等多個(gè)環(huán)節(jié)的聯(lián)系，并對(duì)市場(chǎng)調(diào)研、產(chǎn)品開發(fā)和設(shè)計(jì)、產(chǎn)品加工和銷售等各項(xiàng)數(shù)據(jù)展開收集、整合、分析、利用，有助于統(tǒng)一化管理機(jī)械生產(chǎn)的信息流和物料流。舉個(gè)例子來(lái)說(shuō)，在機(jī)械生產(chǎn)制造期間，按照NC代碼將毛坯件加工成為合格的零部件，然后對(duì)多個(gè)零部件進(jìn)行裝配，最終得到機(jī)械設(shè)備，在這一過(guò)程中，會(huì)涉及到非常多的內(nèi)容，流程非常復(fù)雜，然而利用計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)，采集生產(chǎn)制造現(xiàn)場(chǎng)自動(dòng)化設(shè)備的數(shù)據(jù)信息，如：物料儲(chǔ)運(yùn)、產(chǎn)品加工、質(zhì)量檢測(cè)等，并對(duì)所采集到的海量物料流、信息流進(jìn)行融合交匯上傳到管理部門，然后按照機(jī)械設(shè)計(jì)制造任務(wù)實(shí)施集中化、動(dòng)態(tài)化管控。利用計(jì)算機(jī)集成控制系統(tǒng)對(duì)各個(gè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)進(jìn)行整合，協(xié)調(diào)、高效完成各項(xiàng)工作任務(wù)。以機(jī)械式立體停車設(shè)備車盤邊梁設(shè)計(jì)與制造為例，通過(guò)應(yīng)用集成化系統(tǒng)，借助自動(dòng)化平板機(jī)、數(shù)控沖床、激光切割機(jī)以及計(jì)算機(jī)控制程序，構(gòu)建自動(dòng)化生產(chǎn)線，對(duì)各個(gè)生產(chǎn)設(shè)備操作時(shí)間進(jìn)行預(yù)先設(shè)定，合理調(diào)整材料進(jìn)料速度，原本生產(chǎn)操作至少需要8人，而現(xiàn)在僅需2人，生產(chǎn)效率得到了大幅度的提升，生產(chǎn)流程得到了極大的創(chuàng)新，機(jī)械設(shè)計(jì)與制造自動(dòng)化水平及集成化程度進(jìn)一步提升。

3.2 自動(dòng)化技術(shù)的數(shù)控化應(yīng)用

將計(jì)算機(jī)軟件應(yīng)用于機(jī)械設(shè)計(jì)與制造中，能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)化編程、自動(dòng)化制造和數(shù)控加工生產(chǎn)制造。具體來(lái)說(shuō)，將計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)應(yīng)用于機(jī)械設(shè)計(jì)中進(jìn)行數(shù)控仿真分析，在虛擬的環(huán)境中生動(dòng)形象的展示機(jī)械產(chǎn)品的形狀、尺寸以及結(jié)構(gòu)，全面完成反映產(chǎn)品生產(chǎn)性能，為接下來(lái)產(chǎn)品編輯及圖紙修整工作的開展提供強(qiáng)有力的參考，使得所設(shè)計(jì)制造的機(jī)械產(chǎn)品具備更高的精確度。以普通二軸車床、三軸銑床為例，通過(guò)將數(shù)控系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)裝置安裝于機(jī)床上不僅能夠完成對(duì)零件的編程加工，并且還能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)改造。如需要更換加工對(duì)象，只需適當(dāng)調(diào)整刀具、裝夾方式及生產(chǎn)程序即可完成對(duì)產(chǎn)品的批量化生產(chǎn)與加工。此外，機(jī)械生產(chǎn)操控過(guò)程中，應(yīng)用PLC可編程邏輯控制器即可有效解決設(shè)備邏輯和開關(guān)控制問(wèn)題，同時(shí)具備較高的生產(chǎn)效率，加工精度更加有保障。機(jī)械設(shè)計(jì)制造中對(duì)于數(shù)控系統(tǒng)的應(yīng)用，包含著多個(gè)結(jié)構(gòu)，如：控制單元、變編程單元、數(shù)控機(jī)床等等，通過(guò)輸入特定的指令即可驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)電路，利用計(jì)算機(jī)分析處理，即可得到坐標(biāo)軸移動(dòng)輸入分量，然后將其輸入現(xiàn)伺服電機(jī)等裝置，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)控機(jī)床運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的準(zhǔn)確、高效控制。

3.3 自動(dòng)化技術(shù)的柔性化應(yīng)用

自動(dòng)化技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)與制造領(lǐng)域的應(yīng)用，能夠柔性化生產(chǎn)機(jī)械產(chǎn)品，自動(dòng)化技術(shù)和機(jī)械制造技術(shù)的深度融合，將各個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)進(jìn)行有機(jī)串聯(lián)，優(yōu)化升級(jí)完善機(jī)械設(shè)計(jì)與生產(chǎn)制造流程，為柔性化生產(chǎn)提供便利。與此同時(shí)，利用伺服、聯(lián)鎖控制技術(shù)，憑借其較高的精度，有助于強(qiáng)化生產(chǎn)線各個(gè)工藝段多個(gè)設(shè)備彼此之間的有效耦合，使得生產(chǎn)線更加的密切聯(lián)動(dòng)。應(yīng)用獨(dú)立的PLC伺服控制器，即可控制不同工藝段和生產(chǎn)線的控制，集成控制系統(tǒng)的應(yīng)用，有助于機(jī)械設(shè)計(jì)制造期間各個(gè)控制器數(shù)據(jù)信息的高效傳遞，便于管理人員實(shí)時(shí)化了解產(chǎn)品的生產(chǎn)狀態(tài)，密切信息管理習(xí)系統(tǒng)和關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)的雙向通訊，提升機(jī)械設(shè)計(jì)與制造柔性化管理效果。機(jī)械設(shè)計(jì)與制造的柔性化管理，離不開自動(dòng)化技術(shù)的強(qiáng)有力支撐，單純應(yīng)用機(jī)械零件，往往會(huì)出現(xiàn)信息遲滯的現(xiàn)象，通過(guò)應(yīng)用并發(fā)揮出自動(dòng)化設(shè)備的價(jià)值作用，規(guī)范機(jī)械設(shè)計(jì)與制造，出現(xiàn)故障問(wèn)題的情況下，能夠及時(shí)排查并快速恢復(fù)正常的狀態(tài)，促進(jìn)生產(chǎn)效率的提升，達(dá)到既定的生產(chǎn)目標(biāo)。以機(jī)械式立體停車設(shè)備的鋼框架生產(chǎn)為例，將柔性化生產(chǎn)技術(shù)應(yīng)用于型鋼本體切割、鉆孔、連接板裝配、焊接等各個(gè)環(huán)節(jié)，能夠在同一工位實(shí)現(xiàn)對(duì)多種鋼柱和鋼梁的生產(chǎn)。生產(chǎn)過(guò)程中，連接板定位均是由機(jī)械手所完成的，效率、精度更高。

3.4 自動(dòng)化技術(shù)的智能化應(yīng)用

將自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用于機(jī)械設(shè)計(jì)與制造領(lǐng)域，能夠智能化布置各項(xiàng)生產(chǎn)設(shè)備，如：數(shù)控機(jī)床、AGV智能物流設(shè)備等，并且能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)物聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)，為機(jī)械設(shè)計(jì)與制造的智能化發(fā)展提供重要的幫助。應(yīng)用諸多智能化設(shè)備，借助設(shè)備本身機(jī)械控制器展開設(shè)備生產(chǎn)制造控制，充分發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、智能化技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，模塊化設(shè)計(jì)數(shù)控系統(tǒng)，密切不同模塊彼此之間的聯(lián)系，構(gòu)建群控系統(tǒng)，智能化分析機(jī)械設(shè)計(jì)與制造需求，并在此基礎(chǔ)之上制定科學(xué)生產(chǎn)決策，便于及時(shí)的調(diào)整生產(chǎn)資料及信息。以自適應(yīng)技術(shù)為例，不僅能夠?qū)Ω黜?xiàng)參數(shù)變化的自動(dòng)化識(shí)別，并且能夠完成自適應(yīng)運(yùn)算電機(jī)參數(shù)、前饋控制數(shù)據(jù)，并通過(guò)自動(dòng)編程的方式調(diào)控機(jī)械生產(chǎn)設(shè)備。此外，應(yīng)用智能化技術(shù)，發(fā)揮大數(shù)據(jù)技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的價(jià)值作用，自動(dòng)化采集系統(tǒng)數(shù)據(jù)，并展開深入剖析，結(jié)合數(shù)據(jù)分析結(jié)果制定針對(duì)性的機(jī)械設(shè)計(jì)與制造方案，能夠更好的滿足新時(shí)期產(chǎn)品制造需求。

3.5 自動(dòng)化技術(shù)在汽車機(jī)械生產(chǎn)的應(yīng)用

在汽車機(jī)械生產(chǎn)中，自動(dòng)化技術(shù)有著廣泛的應(yīng)用，常見的包括：精密切削技術(shù)、納米技術(shù)以及成型技術(shù)等等。在這其中，精密切削技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)明顯，能夠極大的提升機(jī)床加工技術(shù)及精度，同時(shí)也使得機(jī)床具備了更高的抗震參數(shù)，在高溫環(huán)境下，依然不會(huì)出現(xiàn)變形等現(xiàn)象，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)械設(shè)備的自動(dòng)化加工和汽車零部件生產(chǎn)。以汽車組裝和生產(chǎn)為例，必須要嚴(yán)格的按照規(guī)定要求生產(chǎn)，尤其是物料的相互定位，自動(dòng)化機(jī)械加工技術(shù)應(yīng)用作用巨大，遵循低能耗和高質(zhì)量原則，選用科學(xué)的生產(chǎn)路線，達(dá)到最佳的加工效果。再例如：汽車零件生產(chǎn)過(guò)程中，電弧焊工藝技術(shù)的應(yīng)用是通過(guò)機(jī)械制造的方式送入焊絲，然后使用助焊劑進(jìn)行自動(dòng)化焊接，能夠在節(jié)省焊接材料的同時(shí)，提升汽車零部件焊接效果。

4 ?結(jié)語(yǔ)

綜上所述，機(jī)械設(shè)計(jì)與制造水平，直接影響著我國(guó)工業(yè)生產(chǎn)與發(fā)展實(shí)力。新時(shí)期，以往傳統(tǒng)的人工設(shè)計(jì)與制造模式所存在的弊端日益突出，逐漸無(wú)法滿足發(fā)展需求。將自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用于機(jī)械設(shè)計(jì)與制造領(lǐng)域，充分發(fā)揮自動(dòng)化技術(shù)的價(jià)值作用，實(shí)現(xiàn)對(duì)自動(dòng)化技術(shù)的集成化、數(shù)控化、柔性化、智能化應(yīng)用，切實(shí)提高機(jī)械設(shè)計(jì)與制造水平，提升企業(yè)機(jī)械生產(chǎn)效率和質(zhì)量，促進(jìn)企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的提升，帶動(dòng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)穩(wěn)步增長(zhǎng)。

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