李兆寶

摘要：機(jī)械設(shè)計(jì)與制造是支撐我國(guó)經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)，綜合發(fā)達(dá)國(guó)家的發(fā)展歷史，無(wú)不是以工業(yè)發(fā)展保障國(guó)家國(guó)際地位，我國(guó)機(jī)械設(shè)計(jì)及自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)進(jìn)入平穩(wěn)發(fā)展的時(shí)期，同時(shí)整個(gè)社會(huì)已經(jīng)進(jìn)入運(yùn)用人工智能等技術(shù)促進(jìn)技術(shù)發(fā)展的時(shí)代，如何借助新一代數(shù)字化、智能化技術(shù)，推動(dòng)我國(guó)機(jī)械設(shè)計(jì)及自動(dòng)化技術(shù)升級(jí)換代，以強(qiáng)有力機(jī)械能力助力我國(guó)工業(yè)發(fā)展，成為當(dāng)下相關(guān)學(xué)者研究的熱門問題。

關(guān)鍵詞：智能制造;機(jī)械設(shè)計(jì)及自動(dòng)化;發(fā)展方向

引言

隨著科技的進(jìn)步，自動(dòng)化技術(shù)逐漸被廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。在此背景下，傳統(tǒng)的簡(jiǎn)易機(jī)械以及傳統(tǒng)的工業(yè)制造方式顯然已經(jīng)不能滿足時(shí)代發(fā)展的需求，而應(yīng)用智能自動(dòng)化技術(shù)無(wú)論是在生產(chǎn)效率還是設(shè)計(jì)成本等方面都極大地提升了機(jī)械設(shè)計(jì)效果，促進(jìn)了機(jī)械行業(yè)的長(zhǎng)久發(fā)展。智能化技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：第一，可以有效的降低生產(chǎn)成本。由于智能化技術(shù)主要是依托于計(jì)算機(jī)、控制技術(shù)等進(jìn)行應(yīng)用的，所以，對(duì)于相關(guān)機(jī)械設(shè)備而言，可以在機(jī)械設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)根據(jù)相關(guān)要求做好調(diào)試工作，進(jìn)而確保整個(gè)機(jī)械設(shè)計(jì)流程的科學(xué)、高效，有效地避免人為因素影響機(jī)械設(shè)計(jì)質(zhì)量，繼而起到節(jié)約機(jī)械設(shè)計(jì)制造成本的要求;第二，降低工作強(qiáng)度。由于機(jī)械設(shè)計(jì)流程較為復(fù)雜所以給相關(guān)人員提出了更高的要求，由此也導(dǎo)致機(jī)械設(shè)計(jì)產(chǎn)業(yè)與相關(guān)人才的矛盾逐漸凸顯出來(lái)，繼而制約了機(jī)械設(shè)計(jì)行業(yè)的發(fā)展。而通過智能化技術(shù)的應(yīng)用，則可以有效地緩解人力資源不足的問題，可以將大量的人力與機(jī)械設(shè)計(jì)中進(jìn)行脫離，這樣一來(lái)不僅提升了生產(chǎn)效率，而且還提升了機(jī)械設(shè)計(jì)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益;第三，利于機(jī)械制造行業(yè)的智能化發(fā)展。通過智能技術(shù)的應(yīng)用在一定程度上也加大了自動(dòng)化設(shè)備的應(yīng)用，從而為機(jī)械制造行業(yè)提供基礎(chǔ)保障。

1機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)的含義

自動(dòng)化技術(shù)是以計(jì)算機(jī)信息技術(shù)為支撐，通過融合機(jī)械、微電子、仿生學(xué)、傳感器等多學(xué)科的先進(jìn)技術(shù)實(shí)現(xiàn)機(jī)器設(shè)備或機(jī)械裝備在無(wú)人或較少人員參與操作的情況下，可以按照生產(chǎn)需求在預(yù)先設(shè)定的程序或命令下能自動(dòng)監(jiān)測(cè)生產(chǎn)過程，分析判斷實(shí)時(shí)狀況，并自行生產(chǎn)作業(yè)的現(xiàn)代化技術(shù)。在機(jī)械設(shè)計(jì)制造行業(yè)領(lǐng)域，機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)即通過相關(guān)硬件設(shè)備和軟件程序使得機(jī)械設(shè)計(jì)及制造過程實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制的技術(shù)。

2智能制造背景下機(jī)械設(shè)計(jì)及自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展方向

2.1應(yīng)用于數(shù)控系統(tǒng)

數(shù)控系統(tǒng)在機(jī)械工程和生產(chǎn)中起著重要的作用，在自動(dòng)化工程中充分保證生產(chǎn)設(shè)備的穩(wěn)定性與效率，其中數(shù)控系統(tǒng)主要為數(shù)字中心、計(jì)算機(jī)設(shè)備與加工技術(shù)，這些技術(shù)的結(jié)合可以在實(shí)際企業(yè)生產(chǎn)制造過程中發(fā)揮最大價(jià)值，保證企業(yè)在更高維度實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品機(jī)械化生產(chǎn)，提高企業(yè)生產(chǎn)效率的同時(shí)可保證質(zhì)量更新。因此，企業(yè)需要對(duì)操作人員進(jìn)一步培訓(xùn)，這就能實(shí)現(xiàn)數(shù)字工程的質(zhì)量控制，減少因不良操作造成機(jī)械操作不當(dāng)引起的成本損失，加大操作人員對(duì)自身崗位重要性的認(rèn)識(shí)，保證嚴(yán)謹(jǐn)、認(rèn)真的工作態(tài)度。其中，在機(jī)械制造生產(chǎn)時(shí)，自動(dòng)化技術(shù)大概作用于以下兩個(gè)方面：①急?？刂蒲b置。在機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)期間，由于工作人員的失誤，或者是機(jī)械故障，急停裝置便會(huì)自動(dòng)開始運(yùn)轉(zhuǎn)，將機(jī)器叫停。它主要是針對(duì)于沖壓工藝實(shí)施監(jiān)測(cè)，一旦急?？刂蒲b置檢測(cè)出異常，便會(huì)立即對(duì)機(jī)器加以控制，以極大程度的保障沖壓工藝流程的安全。②安全防護(hù)門。與急停裝置相配套使用，在急停裝置啟動(dòng)后，警報(bào)器會(huì)提醒工作人員撤離到安全區(qū)域，此時(shí)防護(hù)門關(guān)閉，待到急停裝置完全啟動(dòng)，并成功將裝置停下來(lái)后，安全防護(hù)門才會(huì)開啟，讓工作人員入內(nèi)檢查故障原因。

2.2應(yīng)用節(jié)能技術(shù)

很多企業(yè)在生產(chǎn)過程中都要消耗大量能源，其中大部分都是不可再生的。久而久之，人們開始意識(shí)到他們正在浪費(fèi)能源。很多企業(yè)在發(fā)展過程中都開始將節(jié)能作為一項(xiàng)發(fā)展規(guī)劃，將可持續(xù)發(fā)展作為企業(yè)的發(fā)展理念之一。在機(jī)械設(shè)計(jì)與制造中，各種節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用對(duì)節(jié)能起著重要作用。節(jié)約能源推動(dòng)了機(jī)械設(shè)計(jì)和制造自動(dòng)化的發(fā)展，對(duì)于機(jī)械設(shè)計(jì)制造，采用自動(dòng)化技術(shù)，可回收生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的各種機(jī)械產(chǎn)品，有效降低生產(chǎn)成本。在機(jī)械設(shè)計(jì)與制造中，節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用主要是指采用先進(jìn)的自動(dòng)化技術(shù)，兼顧產(chǎn)品的性能和用途，以提高這些產(chǎn)品的附加值，使其能多次使用，節(jié)能技術(shù)在機(jī)械工業(yè)知識(shí)與技術(shù)密集型企業(yè)中普遍應(yīng)用，促進(jìn)了企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

2.3計(jì)算機(jī)三維可視化仿真技術(shù)

計(jì)算機(jī)三維可視化仿真技術(shù)包括兩部分內(nèi)容，第一是三維可視化，即通過計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件，將客戶的需求進(jìn)行可視化呈現(xiàn)，與傳統(tǒng)二維視圖相比，三維可視化能直觀明了的將產(chǎn)品細(xì)節(jié)進(jìn)行展示，避免因設(shè)計(jì)問題而導(dǎo)致的產(chǎn)品報(bào)廢;第二是計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)，由于現(xiàn)階段大多數(shù)產(chǎn)品均為多系統(tǒng)復(fù)雜產(chǎn)品，通過計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)，將產(chǎn)品的工作過程進(jìn)行數(shù)據(jù)化分析，找出關(guān)鍵點(diǎn)進(jìn)行功能加強(qiáng)。

2.4虛擬化技術(shù)

隨著科技的進(jìn)步，虛擬化技術(shù)得以廣泛的應(yīng)用。目前，為了更好地滿足機(jī)械設(shè)計(jì)需求，精準(zhǔn)的模擬參數(shù)，提升機(jī)械設(shè)備的使用性能等均可以依靠虛擬技術(shù)來(lái)完成，從而有效地提升機(jī)械設(shè)計(jì)質(zhì)量和效率。另外，由于機(jī)械設(shè)計(jì)中虛擬技術(shù)主要是對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)產(chǎn)品流程的仿真，所以通過此環(huán)節(jié)可以高效地模擬出機(jī)械設(shè)計(jì)產(chǎn)品的性能、結(jié)構(gòu)以及在制造過程中可能出現(xiàn)的問題，進(jìn)而降低機(jī)械設(shè)計(jì)生產(chǎn)制造環(huán)節(jié)各項(xiàng)物料大量消耗的情況。譬如，當(dāng)對(duì)所機(jī)械設(shè)計(jì)的零部件進(jìn)行切削或者加工過程中，就可以通過大數(shù)據(jù)、多媒體以及人工智能等技術(shù)來(lái)科學(xué)的對(duì)設(shè)計(jì)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、質(zhì)量以及制作流程等進(jìn)行檢驗(yàn)，并通過仿真工作可以準(zhǔn)確及時(shí)的發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品所出現(xiàn)的問題，并在此基礎(chǔ)上對(duì)機(jī)械制造指令和產(chǎn)品生產(chǎn)操作邏輯優(yōu)化等提供參考依據(jù)，進(jìn)而達(dá)到機(jī)械設(shè)計(jì)自動(dòng)化生產(chǎn)的目的。除此以外，由于虛擬化技術(shù)具有一定的復(fù)雜性，所包含的知識(shí)點(diǎn)也較為復(fù)雜，其不僅涉及了人工智能技術(shù)而且還包含了計(jì)算機(jī)圖形學(xué)等知識(shí)，所以通過此技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，可以促使設(shè)備系統(tǒng)處于虛擬化運(yùn)行狀態(tài)，進(jìn)而在確保機(jī)械制造行業(yè)生產(chǎn)質(zhì)量的同時(shí)降低設(shè)備運(yùn)行受阻現(xiàn)象的發(fā)生幾率。

3機(jī)械自動(dòng)化的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)制造生產(chǎn)模式需要較多人員參與產(chǎn)品模型建立及機(jī)器制造過程，生產(chǎn)效率較低，成本投入較高，且機(jī)械設(shè)計(jì)制造工序繁多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，過度依賴人工的生產(chǎn)模式受人員操作水平影響以致產(chǎn)品質(zhì)量不高，能源浪費(fèi)也較嚴(yán)重。目前，自動(dòng)化技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)制造領(lǐng)域的應(yīng)用主要集中體現(xiàn)在數(shù)字控制技術(shù)、柔性化生產(chǎn)模式及自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用等幾方面，機(jī)械自動(dòng)化的應(yīng)用具有以下優(yōu)勢(shì)。第一，提升制造精度，機(jī)械自動(dòng)化設(shè)計(jì)制造生產(chǎn)流程中，工作人員只需規(guī)范運(yùn)用生產(chǎn)線，由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)自動(dòng)控制生產(chǎn)過程并進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)，可以實(shí)現(xiàn)高精度生產(chǎn)，使得設(shè)計(jì)與制造質(zhì)量大大提升;第二，提高生產(chǎn)效率，應(yīng)用自動(dòng)化技術(shù)打破了傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)制造工藝的束縛，消除了人工生產(chǎn)模式存在的限制，通過整合各個(gè)生產(chǎn)階段削減了冗余操作，使得生產(chǎn)流水線能高效快速運(yùn)轉(zhuǎn);第三，降低生產(chǎn)成本，機(jī)械自動(dòng)化設(shè)計(jì)制造減少了人力資源的投入，提升了生產(chǎn)資料的利用率，同時(shí)通過自動(dòng)監(jiān)測(cè)生產(chǎn)實(shí)時(shí)狀態(tài)也提高了機(jī)械設(shè)計(jì)制造過程的安全性能，減少了設(shè)備損壞和安全事故的風(fēng)險(xiǎn)，降本增效成效十分顯著。

結(jié)語(yǔ)

總而言之，近年來(lái)，隨著科技的發(fā)展，尤其是自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，給我國(guó)社會(huì)生活的各個(gè)領(lǐng)域，尤其是機(jī)械設(shè)計(jì)制造領(lǐng)域帶來(lái)了新的活力，自動(dòng)化和智能化的發(fā)展，能夠反映出一個(gè)國(guó)家的機(jī)械工程和制造業(yè)的自動(dòng)化水平，因此我們應(yīng)不斷創(chuàng)新先進(jìn)技術(shù)，提高機(jī)械設(shè)計(jì)與生產(chǎn)的自動(dòng)化程度。

參考文獻(xiàn)

[1]董效.探討自動(dòng)化技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)制造中的應(yīng)用價(jià)值[J].內(nèi)燃機(jī)與配件，2019（1）：72-73.

[2]宋志海.自動(dòng)化技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].建材與裝飾，2019（5）：215.