自动化技术在机械设计及制造领域的应用研究

自动化技术在机械设计及制造领域的应用研究

谢晓

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摘要：随着我国科技水平的不断革新，社会发展水平也得以蓬勃发展，在当前的新时代对机械制造业提出了精密度更高、技术更加先进的要求，这既是机遇也是挑战。基于此，本文由机械设计制造及其自动化的概念展开分析，对自动化技术在机械设计制造中的应用价值进行阐述，并对自动化技术在机械设计制造中未来的应用趋势进行探讨，旨在为相关研究提供一些参考价值，也为各行各业未来发展方向提供建议。

关键词：自动化；技术；机械设计；应用；研究

引言

近年来，随着自动化技术的日趋完善，自动化技术在机械设计制造领域中被广泛应用，提高了机械制造业的核心竞争力，增强了机械产品的研制能力，我国制造业迈入工业4.0时代。同时，虽然机械设计制造及其自动化技术发展速度快，但有些难点并未攻克，为了保证技术更加成熟，必须加大研发力度，确保其能够在经济建设中发挥更大价值。

1机械设计制造及其自动化基本概念

传统的机械制造业生产效率较为低下，难以满足如今社会发展高效、高速的发展需求，急需智能化、系统化、集成化的设备与技术，因而在此背景下，机械设计制造自动化应运而生。机械设计制造包括产品规格、尺寸的精确设计，以及有效的机械制造，从而生产出符合标准的机械产品，是现代工业与技术互相结合的产物，而自动化技术则是在此基础上，将现代化的计算机技术与智能技术充分利用，用以解决现代的自动化机械项目，实现对整个过程的精准把控与调节，从设计到制造，减少人为因素造成的误差，降低人力成本的同时极大地提升了产品的精确度与完成度，实现高质量、高效率、低成本的运行模式。

2自动化技术在机械设计制造中的应用价值

2.1实现生产装配自动化

因为我国工业的特点，在机械设计与制造过程中，许多步骤都是依靠手工来完成的，但是，因为机械设计制造的技术含量和专业程度高，人工操作的误差会导致零件精度下降，从而导致不可挽回的损失。尽管人工操作也有其优点，但在如今的社会中，一切工业都在寻求高效率、高品质，所以这样的方式最后将被淘汰。然而，在机械设计与制造领域中，自动化技术实现了全流程的生产装配自动化，取代了以往人工操作的方式，工作人员仅可利用CNC装置及预先安装的计算机程式，利用自动控制器就可以进行元件的制作，该方法能有效地改善产品加工效果，减少因人工作业而引起的产品误差，使产品在加工过程中具有良好的一致性与精确性。

2.2改善机械使用情况

把自动化技术与机械设计制造过程有机地结合在一起，对机械的运用也有很大好处，加强监控与管理，能够全方位地提高机械生产效率。第一，自动化技术是建立在计算机技术之上的，它能够通过设置特定的程序，保证机械能够按照正确的操作规程来进行工作。在某种程度上，可以避免人员伤害，延长机械的寿命，降低成本，提高企业的效益。第二，通过对自动化技术的科学运用，可以提高系统的监测能力，从而在短时间内解决问题，通过对数据的分析，可以保证系统的正常运转，并且可以对系统进行维护。

2.3提高生产效率

（1）将自动化技术运用到机械设计制造中，可以大大提高机械制造能力，提高生产出的产品质量和实际生产效率，从而提高企业的综合竞争力，进而占领市场，从而促进企业的发展。（2）将自动化技术与机械设计制造有机地融合在一起，不但能够迅速地提升产品品质，而且能够实现对机械设计制造最大程度的改善，从而改善原有的工艺条件，促进工业的发展。

2.4降低资源成本

以往，加工工艺方法较为普遍，但加工过程中所需的原料数量较多，导致生产设备成本偏高，从而不利于生产。因此，将自动化技术更好的运用到机械设计及制造领域中，可以对整个机械制造进行严格的管理，并且可以科学避免生产中产生的工业废料，从而降低成本，为企业创造更多的收益。另外，利用自动化技术可以对机械生产流程进行全面优化，使原有的生产设备得到更好的使用，并且可以最大程度减少废料的产生。所以，充分利用自动化技术，不仅可以节省能源，还可以节省人力物力。

3自动化技术在机械设计制造中未来的应用趋势

3.1模块化

近年来，随着机械制造规模的扩大、机械设计质量的提高，自动化系统呈功能多元化趋势，在系统中安装多种类硬件设备与接入诸多软件程序，丰富系统使用功能、向机械设计制造活动提供完善配套服务的同时，也面临系统组成部分互不兼容的问题。系统运行期间偶尔因硬件设备、软件程序不兼容而出现延迟、卡顿等问题，严重时甚至会干扰机械设计工作的开展，影响机械产品质量。因此，为了满足自动化技术的应用需求，保证自动化系统顺利完成任务，制造企业应推动技术向模块化方向发展。一方面，明确规定自动化系统中所使用的硬件设备型号要求、统一软件程序格式与通信接口，必要时根据机械产品研制要求开发配套自动化系统，以保证系统兼容性为重要目标。另一方面，将使用功能作为划分依据，硬件设备、软件程序等部分拼装为若干功能模块，在系统结构中保持各模块独立运行状态，后续更改产品研制对象或新增产品研制要求时，制造企业直接在自动化系统结构中增减模块数量、调整模块种类即可，无需重新开发配套的自动化系统。

3.2柔性化

根据我国制造业发展情况可知，传统的大规模生产模式存在明显的局限性，包括生产线调整不易、产品研制周期长、难以适应市场需求变化、部分生产资源闲置浪费等。因此，制造企业需要将生产模式由大规模生产转变为多品种、小批量生产，运用自动化技术构建柔性生产线。柔性自动化生产系统由信息控制、自动物料储运等子系统组成，可在不停机条件下迅速切换生产模式，持续完成多品种工件的小批量加工作业，确保绝大多数生产资源得到高效利用，并将机械产品制造成本控制在较低水准。例如，在生产期间更换机械产品或零部件品种时，系统后台应根据生产要求、加工对象制定全新制造方案，将加工对象、加工设备重新排列成组，控制前端工业机器人将所需物料运输就位、操纵设备开展工件加工作业。后续更换其他产品部件时，重复上述操作。

3.3智能化

现阶段自动化技术在机械设计制造过程中主要代替人工开展基础性工作，人为因素决定机械产品设计水准与制造质量，起到缩短研制周期、把控总体成本、确保制造方案贯彻实施的作用，技术功能效用未得到充分发挥。因此，为尽早实现智能制造目标，制造企业应推动自动化技术向智能化方向发展，在原有自动化系统基础上开发人机一体化智能系统，运用多项智能算法搭建专家知识库，并运用智能系统配合机械产品设计、产品制造工作开展。例如，在机械设计环节，设计人员既可使用智能系统开展仿真模拟实验，检查实验结果是否符合产品研制与使用要求，也可由智能系统提供机械产品设计方案的优化修改意见。在机械制造环节，由智能系统根据同类案例掌握制造规律机理，在制造周期、制造成本等刚性条件约束下制定机械制造方案与生产调度计划，工作人员应检查方案计划是否合理可行，确定无误后即可投入实施。

结语

总之，提高机械设计制造及其自动化水平对现代工业发展有着重要现实意义，但在路径选择上要谨慎，应根据机械产品与设备的设计、制造、运行控制需求应用先进科技、现代技术，并立足环保进行自动化技术革新，从而确定正确的发展方向，使机械业获得持续、健康发展的充足动力。

参考文献

[1]陈浩.机械设计制造及其自动化的设计及发展探讨[J].冶金与材料，2022，4.

[2]彭杰.机械设计制造及其自动化的优势、特点与发展趋势[J].造纸装备及材料，2022，7.

[3]王敬海.机械设计制造及其自动化的特点与优势探讨[J].中国金属通报，2021，11.