自动化技术在机械设计制造的新应用

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自动化技术具有高效、高质、节能、功能多样化、可靠性高等优势，其在生产实践中的应用极大地解放了生产力，促进了社会经济的发展进步，同时，也给人们的生活带来了很大的便利。将自动化技术应用于机械设计与制造，将能借助其突出的先进的技术能力，实现自动化的、高效率的和连续的生产作业，带动整个工业制造产业的改革和创新。

自动化技术概述

（一）自动化技术概念与特点。自动化技术是以信息科技为基础的新兴学科，就是利用计算机与信息技术等，使机器和装置在预先人为设定的程序下，不用通过人工操作，或者是指需要极少人参与的情况下，就可开展生产作业，通过信息处理等自动化完成预定任务。自动化技术是一种先进的技术，包含了信息技术、微电子技术等各种先进性比较高技术。从自动化技术发展历史来看，20世纪40年代，美国最早提出“自动化”一词。随后，在科学技术发展进步的促进下，自动化技术获得了长足的发展，在社会生产生活等各个领域都获得越来越广泛的应用，并实现了降本增效。自动化技术减少了人力资源的投入，将人们从繁重、危险、恶劣及部分脑力劳动中解放出来，拓展了人的器官功能，既提高了劳动生产效率与质量，也增强了人类认识与改造世界的能力。同时，自动化技术通过与不同的领域结合，也逐渐开始细分，形成了机械制造自动化、过程控制自动化、管理自动化、教育自动化等不同的技术，呈现出多元化发展、多学科技术交叉的态势。此外，该技术的拓展性也非常强，利用自动控制的优势，能够代替人的体力劳动及代替或辅助人的脑力劳动。（二）机械自动化技术的应用价值。自动化技术在机械制造领域的应用，使得机械设计与制行业曲线linkindustryappraisementDOI：10.3969/j.issn.1001-8972.2020.06.020可替代度影响力可实现度行业关联度真实度造的自动化水平越来越高，未来机械设计与制造自动化技术将会向着数字化、绿色化、虚拟化等方向进一步前进。机械自动化技术具有较高的应用价值，主要如下：第一，能提高生产效率。在机械设计与生产中，结合实际情况应用自动化技术，能实现智能化生产，使生产质量提升。而企业通过降本增效，也可以更好地增强市场竞争力，占据更多的市场份额。自动化技术还能推动企业产生设备设施等升级换代，优化机械设计与制造的工作，改善传统机械设计与制造的不足，提高机械设计制造产品质量，更好地满足客户各种要求。第二，能促进资源优化配置。自动化技术能促进相关资源的优化配置，实现各种资源最大化利用，这样可以减少机械设计制造过程中的资源浪费。同时，推广应用自动化技术，不仅能优化生产技术，针对市场需求生产更加精准的产品。同时，自动化技术因为集成了多种先进的技术，不同技术在交流融合中还能实现创新，进而使机械设计制造创新和进步。此外，自动化还需要应用到各种新材料，这些新材料的应用，不仅能提高产品性能，还能减少材料的使用和消耗，甚至还能对残余材料实现循环利用，从而实现绿色节能和环境保护。第三，能降低生产成本。传统的机械设计制造更多的是依靠人工来进行，而人工操作由于受到多种因素的影响，就会难免出现各种失误，设计制造的效率也比较低下，这就在很大程度上增加了企业的生产成本，延长了产品的生产周期，制约了企业经济效益的增长。自动化技术凭借其技术优势，使得人的手工操作大大减少，可以使生产变得更加准确和精密。在此种情况下，人工失误减少，产品质量提高，产品不合格率也得到大幅度降低，进而节约了材料和成本，企业的利润和效益也会增加。自动化技术可以缩短机械设计制造的周期，节约企业投资和缩短产品上市时间。此外，机械自动化技术的应用还能实现自动化生产质量控制、检测、预防、报警等功能，能显著增强机械设计制造的安全性，减少安全事故和人员损伤的发生率，保证了安全生产。

机械设计制造中应用自动化技术的必要性

机器在生产中的广泛应用，将人类从繁重的劳动中解放出来，推动了机械工业的迅猛发展，为人类社会创造了巨大的价值和财富。我国是世界第一制造业大国，已建成门类齐全、独立完整的现代工业体系，工业经济规模和制造业增加值都稳居全球首位。在从工业大国迈向工业强国的过程中，创新驱动成为第一动力。机械设计制造是个复杂的过程，产品的每个零部件都需要有精准的尺寸、形状，材料的使用也需要科学、准确，处理这些问题需要高水平的专业技术和丰富的实践经验，否则就无法实现安全、高效的生产。自动化技术代表了先进的生产力，其内部包含多种先进的具有创新性的技术，这些技术的应用，是机械设计制造实现现代化、智能化发展的重要动力源，同时，机械自动化也是现代工业追求的智能生产形式。机械自动化技术利用计算机、互联网、传感与遥控技术等，可以使机器自动化进行作业，而且，数据采集、处理、传输等都非常方便快捷，还能够实现生产标准化、统一化及连续自动化生产加工，远远超过了人力之所能，因此，对提高机械设计制造的效率、质量及效益意义重大，也为我国向工业强国发展，实现工业现代化夯实了技术基础。在新形势下，机械设计制造面临全球竞争的新情况，为了更好地增强核心竞争力，在国内外竞争中获得成功，就要加快自动化技术发展，并更加广泛地应用自动化几乎，利用科技的力量推动我国机械设计制造成为真正的智能化、自动化的现代化产业。

新形势下自动化技术在机械设计制造中的应用

（一）应用原则。从自动化技术的实质来看，因其是先进技术的集成者，具有智能化、模块化、微型化等手段，从内容、重点、核心及功能等多方面进行协调配合，确保机械设计制造比传统手段下的更加快捷、高效和高质。不过，在具体应用中，也是要遵循一定的原则的，只有这样才能充分发挥出自动化技术的优势。需要遵循如下原则：第一，注重全面创新。机械设计制造是在技术支撑上进行的，需要不断地从智能化、自动化、信息化等方面进行创新，这样才能夯实机械设计制造自动化的基础，提高效率，严控质量，保证生产效益最大化。第二，与机械功能需求匹配。将自动化技术应用于机械设计制造，其主要目标就是使产品的质量与功能得到优化提升，使产品生产效率得到加速，促进机械设备产品功能作用得到最大化发挥，这也是机械自动化设计制造的核心所在。第三，确保操作便捷。在传统的机械设计制造中，对于设计制造的可操作性往往重视不足，加上机械设备结构与操作都十分复杂，在操作过程中，极易因为人的因素导致出现误差甚至是事故。实现机械设计制造自动化，就需要坚持操作便捷的原则。（二）自动化技术的应用。1、数控技术的应用。机械产品设计制造工艺复杂，同时精度要求也比较高，如果是采用传统的设计制造加工工艺，不仅产品生产周期长、成本高，效率与质量也不够高。但是，将数控技术引入机械设计制造中，就能从根本上解决这些问题，极大地提高机械产品的质量。数控技术是指通过计算机编程，根据数控机床规定的语言规则和格式编写加工程序，利用数控机床，来对工艺路线与参数、刀具运动轨迹、位移量、切削参数等进行控制，开展产品加工。数控技术是现代生产加工制造系统的关键技术，具有高速高精化、智能化、开放性、重复利用、节能环保等显著优点。应用数控技术，可对机械设计制造过程进行精准控制，利用数字化系统进行设备操作，使加工过程保持良好的连续性，实现设计制造高度自动化。在开始机械设计制造前，技术人员要利用计算机来编程设计生产流程，例如，在刀具切割环节应用数控技术，对其操作过程进行编程，通过程序代码精确控制下刀时间与速度，就能够保证产品生产的精确性。2、虚拟技术的应用。作为高新技术最为典型的代表，虚拟技术是以计算机和互联网技术为支撑的，同时，还利用人机接口技术、计算机图形学、人体行为学等技术手段，通过这些技术的综合应用，并借助传感设备，就能为用户呈现出三维逼真虚拟环境。这种环境具有高度逼真的视、听和触觉。用户在此环境中，通过人机交互，就能得到与真实环境相近的使用体验。虚拟技术具有多感知性、交互性、沉浸感、构想性特点，其系统主要包括传感器件、作用器件、虚拟环境发生器、人、虚拟环境，通过五大元素的交互应用，用户的使用感受也相应地会变得更加真切生动。将虚拟技术应用到机械设计制造中，可以极大地提高问题解决能力。例如，如检测到机械生产中发生机械故障，就可以应用虚拟技术进行全面、深入的分析，准确追溯导致问题出现的根本原因，从而及时找到应对策略，有效避免出现不合格产品和生产资源的浪费。虚拟技术还能对生产流程进行监督，保证机械设计制造活动能够顺利有序进行。虚拟技术可较好地解决传统机械设计制造过程中存在诸多弊端和问题，不过，因该技术目前还处于技术研究阶段，应用方面还不够广泛。实践中要加强虚拟技术与其他技术的相互融合，以实现优势互补，增强机械设备生产的自检水平和流程的自动优化能力。3、其他自动化技术的应用。机械设计制造检测环节是必不可少的重要环节，其检测过程也是繁琐的，为了提高效率，传统检测都是抽样进行的，这样就会导致检测质量不高。而与传统技术不同的是，自动化检测技术是利用编程技术来对机械设计制造的设备、装置等进行在线监测，对机械产品设计制造全程监测，如果发现异常情况就会自动报警。信息化处理技术是将自动化技术与信息化技术结合起来，对机械设计制造的信息进行收集、整理、利用，通过公式和准确的计算来提高机械设计制造信息化自动生产水平。集成技术是一种现代化的应用技术，通过线性排列的方式，对生产内容进行整合，最大程度地简化操作过程，形成一体化生产管理。集成化发展将是制造业发展未来的主要方向，其能使系统分工更为合理和协调，能生产出集成度较高的高质量的机械类产品。

综上所述，传统的机械设计制造方法主要包含理论计算、相似案例类比和模型试验等内容，如果设计与制造的条件比较复杂，就会需要花费较长的时间，产品质量也难以精准地达到预期的目标。将自动化技术覆盖到全部机械设计制造中，其优势是非常显著的，既能将传统机械设计制造的问题予以高效解决，还能提高机械设计与制造的效率和品质，节约资源，降低成本，其结果就是机械设计制造水平不断提高，效益不断增长。

作者:王军 单位:酒泉职业技术学院