机械制造中机械自动化技术的应用

机械制造中机械自动化技术的应用

廖云安

廖云安

广西南南铝加工有限公司广西南宁530000

摘要：本文立足于机械自动化技术的相关理论，首先分析了机械自动化技术在机械制造过程中的重要作用，其次就机械自动化技术的具体应用进行了分析，旨在为推广机械自动化技术的应用提供帮助。

关键词：机械制造；机械自动化技术；应用

前言

在机械制造行业中，自动化技术主要是针对产品的制造过程，通过机械装备把原材料变成产品，特别是大批量生产模式下，采用一系列提高生产效率或者制造精度的自动化技术。在实际产品生产中，工业自动化技术能够提高生产效率，降低生产难度，减轻劳动强度，保证制造过程中的产品质量，由此可见机械自动化技术不仅在机械制造中有着重要作用，而且也是我国制造业实现可持续发展的重要手段。

1.机械自动化技术的重要作用

在市场竞争中，制造型企业为了生存和发展．都投入了大量的人力、财力和物力．保持一定的竞争优势，其两个关键就是：第一，提高制造产品其本身的创新设计能力．即产品的竞争能力，从传统的产品制造转变为现代的产品创造。通过现有产品的改进和新产品的研发，提高企业产品的差异化水平，更好地细分市场，满足客户需求，赢得更多的市场；第二，提高生产产品的制造能力和管理水平，即制造产品的敏捷能力，从传统的制造转变为现代的产品智造，提高制造过程的智能化水平，表现为以下几个方面：

1）针对单机制造装备的智能化，通过制造装备本身能力的提升，大力应用数控技术、计算机技术和控制理论，从而提高生产效率、提高产品质量和提高技术含量。

2）针对制造过程和装配过程中生产线、制造系统的成套化和数字化，通过配置和完善制造、检测、物流设备构成的自动化系统。大力应用成组技术、柔性制造技术和大规模定制技术，进一步提高产线的适应能力[1]。

3）针对制造过程管理的信息可视化和可控化，通过制造执行过程的高效运行和过程改进，大力应用信息融合技术、库存管理信息技术和虚拟制造技术，向生产管理要效益，进一步挖掘制造过程的潜力，进一步提高生产效率，提高产品品质和提高技术含量。

4）针对企业资源管理的网络化和集成化，通过企业运作的科学化和业务流程的优化，大力应用物料管理MRPⅡ技术、业务流程重构BPR技术和资源管理ERP技术，进一步提高市场响应能力。

2.机械自动化技术的应用

2.1机械制造中的自动检测技术

机械制造过程是一个把材料转变为产品的过程。要成功地实现这一过程的转变，必须把握住制造过程中各种有价值的数据信息，才能使制造过程正常进行和控制加工质量，而检测就是获取和分析、处理制造过程中数据信息的技术手段。

在机械制造过程中的自动化检测可分为对产品的检测和对工艺过程的检测。根据检测所处的时间和环境，可将检测分为离线检测、在位检测和在线检测。加工后脱离加工设备对被测对象进行的检测称为离线检测，其结果不一定能反映加工时的实际情况，也不能连续检测加工过程的变化。对产品的检测一般都是离线检测，在工件加工完成后，按验收的技术条件进行验收和分组，包括尺寸和形状的精度、表面粗糙度、力学和表面性能、材料组织、外观等。在这类检测中，能自动将工件分为合格品和废品，需要时还能把合格零件自动分组以供应不同装配需求。这种被动检测方法只能作误差统计分析，从中找出加工误差的变化趋势，而不能预防废品的产生[2]。

工件加工完毕后，在机床加工位置上进行的检测称为在位检测，所用检测仪器可以事先装在机床上，也可以临时安装使用。在位检测也只能检测加工后的结果，但可免除离线检测时由于加工与检验两者定位基准不重合所带来的误差，以及重复安装带来的误差，因此其结果更接近实际加工情况。此外，如果检测后发现工件不合格，可以立即返修，节省了反复搬运、对位安装的辅助时间。

自动检测的特点为：能够连续检测加工过程中的变化，及时了解加工中的误差分布和发展，为实时误差补偿和控制创造条件；检测结果能反映实际加工情况，如工件在加工过程中的热变形，离线检测就无法检测到；在线检测时间长，接触式检测会造成触头磨损、发热、接触不稳定等问题，所以大都使用非接触传感器，这样不会破坏已加工的表面。

2.2柔性制造系统

柔性制造系统（FMS）具有一套能够实现对运行控制、刀具管理、质量控制，以及FMS的数据管理和网络通信的计算机控制系统。它由计算机、工业控制机、可编程控制器、通讯网络、数据库和相应的控制与管理软件组成，是FMS的神经中枢和核心部分。

如图1所示，图中示出了各种具体制造单元，包括大型加工中心和多托盘储运器的制造单元、装有机器人的CNC车床和工件储运工作台的单元、CNC转塔式主轴箱加工中心和单置式机器人的加工单元等。图中还示出工件托盘存放站、无人搬运车、自动仓库等。加工过程：物料传送系统将已装毛坯的托盘输送到进行第一道加工工序的机床旁边排队等候，一旦加工机床空闲，零件随托盘立即被自动送上进行加工。每道工序加工完毕以后，物料传送系统还要将该加工完成的半成品取出并送至执行下一工序的机床旁边排队等候，如此不停地进行至最后一道加工工序。当零件加工完毕，物料系统将成品送入自动仓库[3]。

图1某制造厂的FMS（其中①大型加工中心；②CNC转塔式主轴箱加工中心；③加工单元；④无人搬运车；⑤装有机器人的CNC车床；⑥工件托盘存放站；⑦自动仓库）

2.3计算机数控技术的应用

计算机数控技术综合了现代计算机技术、自动控制技术、传感器及测量技术、机械制造技术等领域的最新成就，数控机床就是是典型的机电一体化产品。计算机数控机床由计算机数控系统（CNC）与机床两部分组成，可细分为计算机系统、伺服系统和机械主体等组成部分。其中，计算机系统主要包括CPU、存储器与I/O接口部分，完成输入输出以及系统的命令发生与实时控制等任务，伺服系统主要包含驱动器、执行器与检测传感器。由计算机系统与伺服系统组成的计算机数控系统是计算机数控机床的核心。数控机床不仅能完成普通机床难以胜任，或者根本不可能加工出来的复杂型面的零件加工，而且数控机床的进给传动为数字式伺服传动，它能保证运动参数，如位移、速度的准确性。机械加工精度由机床来保证，还可以利用软件来校正和补偿误差。因此，能获得比机床本身精度还高的加工精度及重复精度。

2.4机械加工中的应用

自动线是一组用运输机构联系起来的自动机器系统。在此系统中，不需要工人直接操作。，就能使原材料（毛坯）逐步地经过该系统的所有区域转变成产品（工件）。因此，自动线能减轻工人的劳动强度并大大提高劳动生产率，减少设备布置面积，缩短生产周期，减少辅助运输工具及非生产性的工作量，建立严格的生产工作节奏，这些都能加速资金的周转及降低产品成本，从而带来直接经济效益。同时在工艺上自动线虽与流水线有相似之处，即适应大批量生产、设备按工艺路线布置、生产具有一定的节奏性等，但自动线具有自己的特点：即具有较高的自动化程度，全线具有统一的自动控制系统；具有比流水线更为严格的生产节奏性，极大的提高了企业的整体优化水平。

3.结语

目前机械自动化技术已经广泛应用到各个行业和领域，极大的改善了工作质量和效率。并且随着科学技术的飞速发展，我国机械制造业也朝着高速高精度高效化、工艺复合性和多轴化、实时智能化的方向发展，机械自动化技术在这一发展过程中有着重要的作用，因此还需要不断加强对机械自动化技术的研究和创新，这样才能紧跟时代步伐，利用科技浪潮提高企业科技水平，确保企业在激烈的市场竞争中立于不败之地。

参考文献：

[1]周洋.浅谈我国机械自动化技术应用现状与发展趋势[J].企业导报.2012（11）.

[2]李照连.试论机械制造技术的创新发展[J].机电信息.2013（03）.

[3]王英.机械自动化技术应用与发展前景[J].科技传播.2012（24）.

个人简介：

廖云安（1982.10-），男（壮族），广西平果人，助理工程师，本科，从事机械设计制造及其自动化相关工作。