劉順堂

（寶雞中車時(shí)代工程機(jī)械有限公司，陜西寶雞 721003）

在機(jī)械制造與設(shè)計(jì)中，最基本的目的就是實(shí)現(xiàn)機(jī)械生產(chǎn)自動(dòng)化。在機(jī)械自動(dòng)化生產(chǎn)中，將現(xiàn)代科技融入其中十分重要，把兩者結(jié)合起來形成一個(gè)整體，能夠更好地服務(wù)于人類。目前，科技發(fā)展推動(dòng)機(jī)械制造自動(dòng)化已成為一個(gè)重要趨勢(shì)，與我國(guó)的實(shí)際情況及整體發(fā)展?fàn)顩r相一致。

1 機(jī)械設(shè)計(jì)制造與自動(dòng)化的特點(diǎn)

在機(jī)械制造中，將各種工藝技術(shù)與生產(chǎn)相結(jié)合，成為一個(gè)全面、統(tǒng)一的自動(dòng)化生產(chǎn)工藝。從目前的機(jī)械設(shè)計(jì)思想觀察發(fā)現(xiàn)，要從根本上實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，應(yīng)當(dāng)做到實(shí)現(xiàn)智能化。在機(jī)械設(shè)計(jì)與自動(dòng)化的結(jié)合中，最基本的就是機(jī)械性能，任何一種產(chǎn)品，都會(huì)對(duì)性能產(chǎn)生一定的影響。為使機(jī)械制造中實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，必須注重機(jī)械的功能作用，詳細(xì)地提出對(duì)機(jī)械的需求，并將其與目標(biāo)功能相聯(lián)系，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。在現(xiàn)代科技不斷發(fā)展的今天，必須將機(jī)械的主要功能特性與之相聯(lián)系，實(shí)現(xiàn)機(jī)械制造自動(dòng)化。在進(jìn)行系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)將其與機(jī)電一體化相融合，并著重于關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā)[1]。

2 機(jī)械設(shè)計(jì)自動(dòng)化的設(shè)計(jì)原則

在機(jī)械設(shè)計(jì)中，必須遵守客觀規(guī)律，按照項(xiàng)目雙方的原則進(jìn)行規(guī)劃。機(jī)械設(shè)計(jì)自動(dòng)化涉及范圍非常廣泛，需要各個(gè)方面之間的協(xié)調(diào)配合，所以它的第一要?jiǎng)?wù)就是協(xié)調(diào)，要將機(jī)械設(shè)計(jì)自動(dòng)化視為一個(gè)部分，讓它與其它的系統(tǒng)融為一體。機(jī)械設(shè)計(jì)與制造不但可以與自動(dòng)化技術(shù)相結(jié)合，極大地降低了人力，使資源得到有效的利用，而且可以推動(dòng)我國(guó)各行各業(yè)的發(fā)展，機(jī)械設(shè)計(jì)制造自動(dòng)化已被越來越多地應(yīng)用在各個(gè)地方，并呈現(xiàn)出一種多樣化的趨勢(shì)[2]。機(jī)械自動(dòng)化系統(tǒng)必須具有對(duì)輸入的物質(zhì)、能量和信息進(jìn)行某種處理，從而輸出具有所需特性的物質(zhì)、能量、信息的功能。如圖1所示。

圖1 機(jī)械自動(dòng)化系統(tǒng)功能示意圖

3 機(jī)械自動(dòng)化發(fā)展具有的優(yōu)勢(shì)

3.1 提升了工作效率與工作質(zhì)量

機(jī)械自動(dòng)化的最大優(yōu)點(diǎn)在于它具有較高的處理效率和自動(dòng)控制。在實(shí)現(xiàn)機(jī)械自動(dòng)化制造的過程中，采用許多新技術(shù)，不僅使設(shè)備實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化，而且也使智能得以實(shí)現(xiàn)。機(jī)械自動(dòng)化不僅可以大大提升工作效率，節(jié)省大量的人工費(fèi)用，而且還可以保證產(chǎn)品的品質(zhì)。所以，利用機(jī)械自動(dòng)化可以提高機(jī)械制造率，例如利用CNC 設(shè)備實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)制造流程監(jiān)控，并能對(duì)員工進(jìn)行合理的分配，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)械的數(shù)量和人員的分配達(dá)到最佳配比[3]。

3.2 機(jī)械自動(dòng)化具有更高的安全性與可靠性

在機(jī)械自動(dòng)化制造中，當(dāng)發(fā)生故障時(shí)，能夠自動(dòng)地解決問題，并能及時(shí)地制定相應(yīng)的防護(hù)措施，使整個(gè)制造流程按照實(shí)際狀況得到完全的保證。將一些人性化的設(shè)計(jì)融入到機(jī)械的自動(dòng)化制造中，這也是自動(dòng)化制造的智能化表現(xiàn)，在機(jī)械自動(dòng)化的過程中，要做到故障診斷、處理、保護(hù)等各個(gè)環(huán)節(jié)的自動(dòng)化，盡可能地減少運(yùn)用人力工作，并將故障的幾率降到最低。同時(shí)，機(jī)械自動(dòng)化制造具有很高的靈敏度，因此在實(shí)際的制造過程中，要保證它的安全和穩(wěn)定。

3.3 自動(dòng)化機(jī)械操作更加簡(jiǎn)便

在機(jī)械自動(dòng)化流程中，要根據(jù)整個(gè)控制系統(tǒng)的功能，對(duì)其工作模式進(jìn)行優(yōu)化與改善，而無需改變零件，僅需對(duì)其在程序方面進(jìn)行相應(yīng)修改，并可根據(jù)不同的控制程式，進(jìn)行自動(dòng)操作。由于工序的差異，產(chǎn)品的加工方式也不相同，所以要有很好的自動(dòng)化檢測(cè)能力，能夠發(fā)現(xiàn)問題，并能對(duì)整個(gè)制造流程進(jìn)行及時(shí)的防護(hù)。在自動(dòng)化制造中，由于采用程序控制方法，使得整個(gè)制造過程更加高效、便捷，從而可以簡(jiǎn)化制造工藝，并對(duì)各種工藝進(jìn)行調(diào)整和優(yōu)化，從本質(zhì)上達(dá)成自動(dòng)化[4]。

3.4 機(jī)械自動(dòng)化具有更為廣闊的適用范圍

要使機(jī)械實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化制造，應(yīng)當(dāng)將使用過程中所涉及到各種技術(shù)有機(jī)地結(jié)合起來，使各種技術(shù)得以最大限度地體現(xiàn)。機(jī)械自動(dòng)化控制，調(diào)節(jié)，保護(hù)等功能能夠得到相互補(bǔ)充，提高整體穩(wěn)定性。根據(jù)使用人員要求進(jìn)行歸納時(shí)，要將其與具體功能相聯(lián)系，以達(dá)到自動(dòng)化的目的[5]。

4 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化的發(fā)展方向

4.1 機(jī)械設(shè)計(jì)的發(fā)展方向分析

在進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)時(shí)，按其發(fā)展?jié)撃苓M(jìn)行分類，遠(yuǎn)程遙控是一個(gè)重要的發(fā)展趨勢(shì)。目前，在國(guó)內(nèi)遠(yuǎn)程設(shè)計(jì)還處在初級(jí)發(fā)展的時(shí)期，其發(fā)展既是多個(gè)領(lǐng)域的結(jié)合，又是多個(gè)領(lǐng)域的綜合發(fā)展，涵蓋的內(nèi)容非常廣泛。在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)候，要根據(jù)自身的發(fā)展趨勢(shì)來建立產(chǎn)品模式，并對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行持續(xù)的優(yōu)化與完善。隨著電腦技術(shù)的飛速發(fā)展，我們必須加大對(duì)自動(dòng)化的研發(fā)力度，充實(shí)和改進(jìn)現(xiàn)有的設(shè)計(jì)資源，在現(xiàn)有的互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中進(jìn)行相應(yīng)設(shè)計(jì)，及時(shí)地處理各種問題，提高工作質(zhì)量，減少設(shè)計(jì)投資。所以，在進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)的時(shí)候，必須從設(shè)計(jì)成本、工作效率和時(shí)間效率等方面找出合理的發(fā)展思路[6]。

4.2 機(jī)械制造技術(shù)的發(fā)展方向

4.2.1 網(wǎng)絡(luò)發(fā)展趨勢(shì)分析

在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展的今天，我們必須充分運(yùn)用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，通過互聯(lián)網(wǎng)，在任何時(shí)候，任何地點(diǎn)，對(duì)產(chǎn)品制造、材料選擇、市場(chǎng)開發(fā)等問題進(jìn)行解決。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，信息化程度不斷提高，機(jī)械制造技術(shù)也不斷向方便、高效的方向邁進(jìn)。

4.2.2 自動(dòng)化的發(fā)展趨勢(shì)

機(jī)械制造自動(dòng)化是一個(gè)不可避免的發(fā)展趨勢(shì)，在進(jìn)行自動(dòng)化技術(shù)的探索時(shí)，必須根據(jù)發(fā)展的需要，選擇系統(tǒng)、集成、人機(jī)一體化等各種技術(shù)，所以，實(shí)現(xiàn)機(jī)械自動(dòng)化是未來發(fā)展的主要方向。我們要立足于現(xiàn)實(shí)，從基礎(chǔ)上提高和發(fā)展機(jī)械制造技術(shù)，為發(fā)展機(jī)械制造和自動(dòng)化打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)[7]。

4.2.3 綠色環(huán)保的發(fā)展趨勢(shì)

環(huán)保觀念日益根植于人們心中，我們?cè)诎l(fā)展機(jī)械工藝時(shí)，必須重視環(huán)保。所以在進(jìn)行機(jī)械制造時(shí)，應(yīng)從原料選擇、制作過程中盡量做到環(huán)保，盡量降低污染。

4.2.4 智能化

當(dāng)前無論是設(shè)計(jì)還是制造，都已經(jīng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。在機(jī)械制造中，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，可以減少人為誤差，使產(chǎn)品品質(zhì)得到改善，從而使總體工作效率得到提升。在過去，機(jī)械制造不能完全實(shí)現(xiàn)全流程的自動(dòng)化，在某些制造工藝中由于過程較為復(fù)雜，必須要求手工完成。目前，自動(dòng)化技術(shù)已進(jìn)入設(shè)計(jì)流程中，通過CIMS、CAD 等技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)更加精密的模型與運(yùn)算，并能通過模擬試驗(yàn)等。機(jī)械自動(dòng)化不僅不會(huì)造成物料的損耗，而且還能節(jié)約大量時(shí)間。機(jī)械制造及自動(dòng)化技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)領(lǐng)域中得到了廣泛的運(yùn)用。大數(shù)據(jù)技術(shù)、挖掘技術(shù)、精密算法等智能技術(shù)不斷延伸，為我國(guó)的機(jī)械制造自動(dòng)化行業(yè)開辟了更加廣闊的發(fā)展空間。

如今，隨著機(jī)械制造業(yè)與自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，人工智能與電腦技術(shù)都或多或少地滲入到了這一領(lǐng)域。比如，技術(shù)工作者在建立機(jī)械制造自動(dòng)化的架構(gòu)時(shí)，必須依靠智能化的作業(yè)程序來支撐。

實(shí)現(xiàn)信息全面控制，系統(tǒng)整體運(yùn)行。中央處理系統(tǒng)是為保證各個(gè)機(jī)械在整個(gè)體系中的正常運(yùn)行。自動(dòng)化機(jī)械也能對(duì)工作方式進(jìn)行優(yōu)化和調(diào)節(jié)。當(dāng)前的機(jī)械制造是以控制理論為基礎(chǔ)，結(jié)合人工智能、心理學(xué)和力學(xué)等相關(guān)的知識(shí)進(jìn)行智能仿真。在下達(dá)命令時(shí)，電腦是模仿人的思維和行為，并把它們傳遞到機(jī)器人或者機(jī)械手臂上。自動(dòng)化和智能化在許多行業(yè)中得到應(yīng)用，能夠減少制造費(fèi)用，取代人工，具有很大的發(fā)展空間。而“私人定制”也在日益流行，為智能化的發(fā)展打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，能夠按照客戶的需求來決定加工過程和原料，從而使客戶得到滿足。通過這種智能化的產(chǎn)品，可以將生成的數(shù)據(jù)收集、整理、發(fā)送到工廠，從而掌握其在實(shí)際應(yīng)用中的運(yùn)作狀況，為資料與工作協(xié)作服務(wù)打下良好的基礎(chǔ)[8]。

4.2.5 虛擬化方向

虛擬技術(shù)是機(jī)械設(shè)計(jì)與自動(dòng)化的重要組成部分，其中包含各種自動(dòng)化、電腦等技術(shù)，能夠推動(dòng)機(jī)械制造業(yè)的虛擬方向發(fā)展。在機(jī)械設(shè)計(jì)與制造自動(dòng)化發(fā)展中，制造與加工場(chǎng)所不再限于工廠內(nèi)，更多的依靠于網(wǎng)絡(luò)作業(yè)與遠(yuǎn)程操控。技術(shù)人員可以在電腦上建立一個(gè)類似于制造現(xiàn)場(chǎng)的虛擬現(xiàn)實(shí)空間，在虛擬現(xiàn)實(shí)中，工作人員利用電腦上的數(shù)據(jù)，對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)中的儀器進(jìn)行測(cè)試和操作，從而減少儀器的運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)。虛擬技術(shù)已經(jīng)成為當(dāng)前的研究熱點(diǎn)。

4.2.6 機(jī)電一體化方向

所謂的“機(jī)電一體化”，就是把“機(jī)械制造”和“電子信息技術(shù)”結(jié)合起來。當(dāng)前，機(jī)電一體化技術(shù)已在工業(yè)制造和加工中得到普遍、穩(wěn)定的運(yùn)用，其實(shí)際的制造效果和質(zhì)量均達(dá)到要求，大大減少產(chǎn)品的加工周期，節(jié)省大量的時(shí)間和空間，使機(jī)械制造效益得以提升。因此，機(jī)電一體化不但可以在當(dāng)今的制造業(yè)中得到廣泛的運(yùn)用，而且也成為了當(dāng)今的機(jī)械設(shè)計(jì)制造和自動(dòng)化發(fā)展趨勢(shì)。

4.2.7 數(shù)字化方向

在傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)制造中，僅僅依靠大量的手工操作，通過大量的試驗(yàn)來獲得數(shù)據(jù)，精度并不高。而現(xiàn)代化的機(jī)械設(shè)計(jì)與制造，就是將制造要求與實(shí)際使用情況進(jìn)行數(shù)字化的統(tǒng)計(jì)與處理，以數(shù)字方式導(dǎo)入到自動(dòng)化制造系統(tǒng)中，利用計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)行操作，就可以制作出高精密產(chǎn)品與設(shè)計(jì)圖。在機(jī)械制造初期，通過對(duì)產(chǎn)品的全面、完整的分析，可以為產(chǎn)品的整體性能提供技術(shù)支撐。

4.2.8 模塊化

目前由于機(jī)械自動(dòng)化的產(chǎn)物多種多樣，接口類型繁多且錯(cuò)綜復(fù)雜。因此，必須加強(qiáng)對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)和制造的嚴(yán)格要求。在機(jī)械設(shè)計(jì)與制造中，不僅要保證其結(jié)構(gòu)的模塊化，而且要使其達(dá)到最初的設(shè)計(jì)需求。這樣一來，機(jī)械的產(chǎn)量就會(huì)大幅度提升，而且還會(huì)節(jié)省大量的人力物力?，F(xiàn)在許多企業(yè)都把模塊化技術(shù)運(yùn)用到了工業(yè)領(lǐng)域，效果顯著，特別是電器產(chǎn)品，采用模塊化技術(shù)，效果更顯著。但是，完全應(yīng)用一個(gè)模塊化程序非常困難。一個(gè)不正確的應(yīng)用程序會(huì)帶來嚴(yán)重消極影響。所以，要把機(jī)械自動(dòng)化制造的實(shí)際情況與模塊化相融合，才能使機(jī)械的設(shè)計(jì)與自動(dòng)化得到更廣泛的應(yīng)用。

5 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，由于科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，機(jī)械制造已經(jīng)變得更加自動(dòng)化，所以，機(jī)械設(shè)計(jì)制造自動(dòng)化已經(jīng)成為各國(guó)爭(zhēng)奪的寶物，而在世界范圍內(nèi)，機(jī)械制造與設(shè)計(jì)自動(dòng)化至關(guān)重要，國(guó)內(nèi)的機(jī)械設(shè)計(jì)與自動(dòng)化技術(shù)起點(diǎn)相對(duì)較晚，但是由于其發(fā)展速度快，已經(jīng)在業(yè)內(nèi)占有一席之地。在機(jī)械工業(yè)迅速發(fā)展的今天，各種類型的機(jī)械制造技術(shù)的普及和運(yùn)用給機(jī)械設(shè)計(jì)制造與自動(dòng)化帶來發(fā)展機(jī)會(huì)，而這種發(fā)展趨勢(shì)又與電子自動(dòng)化緊密結(jié)合，促進(jìn)了國(guó)內(nèi)工業(yè)技術(shù)的創(chuàng)新，為國(guó)內(nèi)的機(jī)械設(shè)計(jì)制造自動(dòng)化的發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。