自动化技术对机械设计制造的应用

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摘要：我国现代科技发展的繁荣度十分稳定，同时机械自动化技术与制造行业之间的联系也越来越密切，随着技术种类和应用范围扩大，机械设计制造行业开始着手寻求自动化技术的应用与创新。在这样的背景下，本文从机械自动化的概述入手展开分析，研究了发展现状之后，系统地阐述了自动化技术在机械设计制造行业当中的应用方式，最终还分析了其实际应用前景，希望能够为相关工作的优化提供合理参考。

关键词：自动化；机械设计；机械制造

在现代社会发展进程不断加快的过程中，市场经济稳定运行也对机械自动化水平提出了更高的要求。我国目前正处于向制造强国发展的关键时期，因此技术的创新以及行业发展模式的变革是必然情况。

1机械自动化概述

从实际情况出发展开分析，机械自动化技术的含义有四个方面，首先是机械自动化技术的发展目标本身就是能够通过应用合理技术，打造出流水线的机械制造局面，最终达到提升机械制造工作效率的目的。其次是机械化、自动化以及机械制造工作本质上对于技术和设备的依赖程度很高，向着自动化的方向发展显然是必然趋势[1]。最后就是机械自动化本身对人力资源的需求并不高，若合理使用还能够有效控制生产成本，这对于帮助机械制造行业企业创造更高的经济效益而言意义重大。此外就是机械自动化发展能够展现出我国比较先进的生产理念，最终行业发展会随着机械自动化产品的市场竞争展现出更加火热的态势。简而言之，机械自动化必然会成为各行业企业提升自身综合实力的主要方向，需要加速自动化技术的研发以及应用，机械制造企业才能够把握住时代发展的机遇[2]，最终实现可持续发展的目的。在实际的机械制造工作流程当中，各种系统相辅相成，能够共同协作落实工作，同时构建相对比较完整的机械自动化技术体系，需要注意的就是各项系统在整个机械自动化过程当中都属于不可或缺的内容，应注意实现同步发展。生产系统自动化工程如图1所示。

2机械自动化发展现状

2.1制造工艺不完善

在我国的现代制造行业发展规划落实的过程当中[3]，机械自动化技术也能够注入到各行业企业的生产以及运营过程中，但这种技术的推广，实际上始终没有达到预期的落实效果。简而言之就是制造工艺不完善以及生产粗放等问题始终存在，若从细节着手分析，一部分机械制造企业比较看重短期的经济效益，导致自身发展的自动化难以从长远的角度入手规划，后续发展效果也不好。同时，部分机械制造企业还存在明显的产品结构单一，以及生产方式缺乏交替性等问题。在实际工作落实的阶段，任何一个环节产生问题，都有可能影响最终的生产和制造效果。此外需要注意解决的就是制造工艺本身不够完善的问题，企业若是想尝试新的技术手段，为保障生产工作稳定落实，还需要具备自动化技术相应的管理策略，尤其是要避免产生交叉管理的情况，将体制不健全的问题完全暴露出来影响企业日常生产工作。这方面的问题也是机械制造企业在较长一段时间内需要解决的关键，若能取得良好的成果，还能够为自动化技术和机械工程的融合构建更加适宜的环境。

2.2设计具有局限性

在市场经济快速发展的社会背景当中，机械制造行业需要面临的市场压力逐渐提升[5]，因此在行业企内企业制定发展战略的阶段，应该优先考虑行业科技水平提升方面的要求，在深入掌握市场发展和行业需求的格局之后，还能够实现合理的全流程一体化格局，在这一阶段当中，企业需要注意的内容有两个方面，一方面就是不能放松引进专业技术人员，另一方面就是要加大自动化系统的推广以及发展力度，确保工作细节能够满足行业企业在创新性方面的要求，以此促使机械自动化与实际制造之间形成更深入的融合。

3机械自动化在机械设计制造中的应用

3.1智能化

现阶段的机械自动化以及机械制造行业处于融合的趋势当中，在这一过程中，智能化属于最主流的特征。同时智能化应用还能够在编程、计算机网络等先进技术的支持下实现高度智能化发展。机械制造智能化水平的稳定提升需要在科学技术的辅助下实现持续创新，同时也需要在源头上寻找发展中存在的问题，尽快摒弃掉传统的人工机械制造工作模式以及相关技术理念。要点就是应该保障人为以及商品因素在市场背景当中的重要性，最终促使产品加工技术与用户需求相契合。且在机械制造领域当中融入智能化技术，实际上是在寻找合理方式提升行业内人工智能以及尖端自动化技术应用的能力，通过促进这两方面技术的融合能够有效控制制造工作中的不完善情况产生概率降低，最终达到优化智能化加工制造的目的。

3.2集成化

在机械自动化技术不断发展的过程中，机械制造工作本身的集成化技术也不容小觑，作为其中比较关键的技术，集成化技术当中涉及到计算机网络以及微电子等多种技术融合应用，优势在于能够通过多项技术的协调配合达到优化机械制造集成的效果。显而易见，在机械自动化相关技术当中，各技术之间存在明显的关联性以及互补性，若企业想要提升自身的机械自动化生产效率水平，就要综合应用现代化的高新技术和柔性制造等技术。这些技术属于机械制造自动化技术当中的基础性内容，因此在正式投入使用之前，需要先进行优化配置，最终形成新型管理应用技术。例如，某车架在设计阶段，结合160km/h的客运内燃机设计经验，以及比较经典的车型设计元素，整体提高了机械产品的性能。该车架的主要结构参数如下：车架总长22500mm，车架总宽3100mm，车钩中心线距离轨面距离为88依10mm，而这些参数在集成化的技术辅助下都能够比较轻松的实现。在后续设计优化阶段，技术人员在车架位置采用的是模块化设计，根据总体参数要求以及各部位的接口尺寸确定了主要梁以及置换独立结构模块的细节，后续使用该结构模型完成了车架当中大部件的焊接，最终组成车架。

3.3敏捷化

在机械自动化技术应用的阶段，机械制造企业需要对市场需求具有更加精确的反应速度，这对企业市场竞争力提升而言的提升效果十分明显。机械制造企业的工作人员在计算机技术的辅助下，能够构建虚拟的机械制造平台，这也是未来该行业向着敏捷化发展的目标。在虚拟制造平台当中，能够通过带入市场信息的方式，对未来机械制造业的生产需求进行预测，这对企业信息处理和理解能力提升来讲也有明显效果。若此项工作落实比较完善，还能够有效避免资源配置不合理以及战略规划不科学的问题，最终为企业可持续发展构建优质内外部环境。

3.4虚拟化

在机械制造行业的日常生产阶段，虚拟制造技术的应用程度越来越高。尤其是在近几年互联网人工智能技术发展速度加快以及技术更新迭代加速之后，虚拟制造技术的发展也得到了带动。在当下的虚拟制造技术在机械制造行业的应用阶段，途径十分广泛，主要工作细节就集中在数据存储以及管理的环节当中，且机械化生产控制管理以及现代工艺制造等领域都能够融合多媒体以及人工智能技术。

3.5实例分析

该案例为一种内燃机车车架设计，主要采取的设计方式为模块化，技术人员按照总体要求以及接口尺寸等参数，确定了结构当中主要梁以及各独立结构模块的设计，最终将模块组装焊接成为大部件。3.5.1车架端部该车架的端部分为前后两端，这两个位置的结构基本相同，具体细节如图2所示。尾钩位置的设计借鉴了HXN5B型的机车结构，主要是使用立板、前后从板等组成，这两者都焊接在车钩尾框立板位置。该内燃机机车的斜撑被设计为箱型梁结构，主要就是使用上盖板、立板以及下盖板组成，在几次设计优化之后，确认上下盖板的参数为8mm和25mm，立板的厚度则是12mm。方案当中的防撞墙以及角柱都是使用横竖筋板和盖板拼接而成的结构，与传统的结构相比较来讲，这种设计更加轻量化。3.5.2车架侧梁装配该内燃机机车架的侧梁分为左右两个部分，其中都有侧板以及腹板等组成部分，具体如图3所示。该工程当中的侧梁整体结构为箱型，长度是18080mm，在后续安装阶段能够与燃油箱形成稳定的连接，且支持轻量化设计，即能够将侧板厚度从10mm降低至8mm，减重效果跃10%。3.5.3承载式燃油箱案例当中车架油箱使用的是承载式结构，其中还包含后柴油机梁、油箱端部梁等，具体结构如图4所示。该油箱的两侧能够和侧梁相互连接，属于发电机的关键载体。同样的，承载式燃油箱也需要轻质化设计，其上面设有燃油吸油口和回油口，底部则设置了污油排放口和检修口等。轻量化设计需要注意的关键就是在减轻零件质量的同时，不能对油箱本身的性能和质量造成影响。3.5.4旁承梁装配在该车架设计方案的旁承梁当中，采用的结构是内外分体板梁式结构，在设计阶段还融入了经典车型元素。即改车价的转向架风道以及风道的出口都定位在旁承梁的位置，能够将旁承梁断开，在传统的设计方式当中，旁承梁需要加宽，这样做是为保障零件刚度，但这种设计方案必然会增加零件重量，且旁承梁本身就需要和斜撑以及侧梁三角相互连接，因此该设计方案当中引用了节板连接的思路，选择使用长大节板连接各种零件，既能够均匀分散连接应力，也能够达到轻质化设计的目的。具体结构如图5所示。在该设计当中，车架在司机室位置，且比其他的位置低30mm，因此需要将上节板设计成具有一定坡度的阶梯形状，台阶一侧与外旁承和边梁的上平面连接之间相互平齐，另一侧则与其等高。

4机械自动化在机械制造中的应用前景

随着机械制造行业的市场竞争逐渐激烈起来，机械自动化在制造行业当中的应用也就成为时代发展的大势所趋，能够在现代建设理念德育影响下产生更加明显的技术性突破。

4.1实用化

机械制造行业的发展显然不能脱离实用化，这也是行业发展的根本需求。机械制造企业本身也要为生产效率以及生产质量营造相应的发展环境，目的就是能够在根源上提升企业经济效益。从客观角度分析，我国的机械制造行业已经融入了数字化、自动化等相关技术，并在多种技术的辅助下展开了创新局面。但需要注意的是整体资金以及技术的投入有限，自动化机械制造工作实际上还没有形成比较成熟的体系，还有提升空间。若想要顺应时代发展的趋势获得更快的发展速度，企业有必要积极的引进专业技术和设备，并且在自动化以及机械制造行业的融合当中最终实现产业升级。

4.2绿色化

当下我国的机械制造行业推崇可持续发展战略，在此种时代背景下，各行业都需要将绿色环保作为最终发展主题。在基尼全球化和一体化趋势的影响下，机械制造行业也需要比较客观地看待传统机械制造生产模式对于环境产生的影响。此外机械制造企业本身也需要制定更加绿色化以及可持续发展的工作目标，注意避免盲目追求经济利益而忽略环保。

4.3智能化

在信息化时代来临之后，人工智能只能为代表的新型技术整体就呈现出了比较蓬勃的发展趋势，同样也是机械制造行业的智能化发展动力。其中的人工智能技术和机械制造行业之间的融合更重视将人脑的研究成果以及功能概念大量地应用到机械生产工作当中。这对于机械制造以及加工质量和效率提升而言有比较稳定的推动力。近几年传统的人工作业模式，也难以满足机械制造行业在现代化发展方面的要求，因此在行业发展阶段可以推动计算机、大数据、人工智能等相关技术的融合。如：某内燃机车通过自动化技术实现了各种工况下的应力分布仿真计算，具体细节如表1所示。按照我国的内燃机车设计标准分析，在该车价的最大应力发生在纵向压缩载荷的3000kN左右的情况下，车架端部位置的斜撑下盖板，就需要和车钩的尾矿装配端立板相连接，产生的祖达应力值为422.2MPa，约材料的许应力值也会达到440MPa。在其余工况下，该车体车架的应力值都比许用应力值更小，因此分析表1内容可以得知，该车架的静强度与设计要求相符。

5结束语

综上所述，机械自动化技术迅猛发展已经成为我国机械制造行业的发展带来了新的契机，针对机械制造行业当中存在的制造工艺不完善以及设计局限性等问题，行业内相关企业需要加大力度创新技术研发和投入，并且积极吸收国内外先进的机械自动化生产经验，最终打造出相应的人才体系，为我国机械制造行业的可持续繁荣发展提供持续稳定的推动力。

参考文献

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作者：牛璐 单位：郑州工业应用技术学院