自動化技術在機械設計制造中的應用

阿迪力·阿不力克木

摘 要：從機械設計制造行業(yè)的發(fā)展情況看，純粹的機械設計已經(jīng)滿足不了我國制造業(yè)的需求了。同時隨著自動化技術的不斷創(chuàng)新，智能化想法的提出，我國制造業(yè)的前進道路正在朝著自動化、智能化和經(jīng)濟化方向發(fā)展。本文將從傳統(tǒng)的機械設計制造行業(yè)出發(fā)，分析傳統(tǒng)機械設計制造存在的弊端，同時對自動化技術原理進行剖析，闡述自動化技術在機械設計制造中的應用，為機械設計制造行業(yè)構建新的發(fā)展藍圖。

關鍵詞：機械自動化；組成；發(fā)展藍圖

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.13.023

隨著德國工業(yè)自動化4.0的提出，全世界都聚焦于自動化技術，我們國家也不例外，提出了工業(yè)2025計劃。傳統(tǒng)的機械設計方法是根據(jù)設計人員的想法，經(jīng)驗和產(chǎn)品的功能所開展的，只有設計人員將一整套設計系統(tǒng)完全設計出來，并經(jīng)過詳細的討論之后才能進行生產(chǎn)，在生產(chǎn)加工的過程中，機械零件的精度和形位公差可能滿足不了產(chǎn)品的需求，這就需要設計者對設計方案進行重新調整，而設計的零件是一環(huán)扣一環(huán)的，牽一發(fā)動全身，一個零件設計方案的更改就會造成整個設計方案的變化，工程量非常巨大。所以設計人員就提出新的設計思路，將自動化技術應用于機械設計制造中，利用自動化技術強大的計算能力和構思能力，進行機械零件的設計，為機械設計制造提供新的發(fā)展空間。

1 概述機械自動化及其組成部分

1.1 機械自動化的概述

機械設計自動化是近年來新興的一門技術，設計者首先根據(jù)設定的內容編寫好程序代碼，然后將這些代碼輸入計算機系統(tǒng)，將設計需要的各個參數(shù)輸入相應的軟件系統(tǒng)，計算機系統(tǒng)借助三維軟件對設計者設計出的基本模型進行調整。更高級的自動化設計系統(tǒng)還可以對該模型進行力學性能分析，如果模型的零件不能滿足強度和剛度需求，那么計算機軟件就會對該模型進行進一步修改，直到模型能夠滿足要求為止。機械自動化設計的優(yōu)勢在于，大大縮短了設計周期，減少了設計者的工作量，可以讓設計者在設計初期，根據(jù)軟件生成的模型做出一個實驗模型，為企業(yè)節(jié)省設計資金。

1.2 機械自動化技術的組成

機械自動化技術既涵蓋了機械設計方面的技術，又包括自動化方面的技術。涉及的學科非常多，如機械設計制造，機械原理，單片機技術，信號采集技術，傳感器技術和自動控制工程技術等。機械設計制造和機械原理是該技術的骨架，所設計的機械產(chǎn)品必須滿足這兩個學科的要求，而單片機技術和信號采集技術則為該技術提供了電子技術方面的支持，而自動控制工程技術可以為機械自動化技術設計閉環(huán)控制系統(tǒng)，這幾個技術互相融合，共同為機械自動化技術提供專業(yè)知識支持。

2 自動化技術在機械制造中的應用

2.1 高度集成化的應用

當前世界機械設備的發(fā)展方向正在朝著集成化方向發(fā)展，越來越多的機械設備不僅體積小，重量輕，但是功能卻十分強大。這正是自動化技術的功勞。自動化技術可以把許多零件集成在一塊板子上面，使該板子自主成為一個系統(tǒng)。另外自動化技術也可以把機械設計房間融合成一個整體，首先設計這根據(jù)自己設計的思路構建出一個微小模型，設置必須要滿足的參數(shù)，接下來，自動化系統(tǒng)信息采集模塊從數(shù)據(jù)庫中類似模型數(shù)據(jù)，做出一個基本框架，繼續(xù)的，由機械設計部分對模型中的機械部分進行自動填充，最后由有限元分析技術對整個系統(tǒng)進行分析。如果某些部分不夠可靠，就重復上述工藝流程繼續(xù)進行設計，直到設計出的模型滿足初始要求為止。

2.2 柔性自動化應用

柔性制造系統(tǒng)FMS在機械設計中的地位是相當高的，因為柔性制造系統(tǒng)對設計的模型沒有非常嚴格的要求，只要該模型能夠滿足初期設計要求，就可以展現(xiàn)給客戶或者定做廠家。如果客戶和廠家對該模型提出來了異議，或者臨時改變想法，柔性制造系統(tǒng)就能夠在最短的時間內，根據(jù)初期設計的相關參數(shù)修改程序方程，直到模型滿足客戶需求為止。柔性制造系統(tǒng)設備雖然產(chǎn)品價格比較高，對大型機械設備的設計生產(chǎn)是十分有效的。另外柔性制造系統(tǒng)在設計的時候也會根據(jù)其加工特點來進行，因為柔性制造系統(tǒng)在加工一些零件的時候可以實現(xiàn)自主更換刀具，可以一次性加工出非常復雜的零件，所以在設計的時候，可以將零件產(chǎn)品的精度提高，減少預留的斷面和截面積，提高整個設計的加工精度。

2.3 虛擬化的應用

虛擬化設計已經(jīng)經(jīng)歷了60個年頭的發(fā)展，其技術也比較成熟。虛擬化設計主要是借助Labview和VMware這兩款軟件進行設計的，借助Labview軟件，可以設計出復雜的控制系統(tǒng)，并通過該軟件進行演示，演示過程可以借助虛擬數(shù)據(jù)采集卡收集數(shù)據(jù)，將這些數(shù)據(jù)信號輸入進入Labview軟件，根據(jù)顯示的效果，檢測設計方案的合理性，如果虛擬顯示的結果和預期結果又很大的偏差，就需要重新進行整改。VMware軟件則是直接借助虛擬空間，對設計者的設計的基本模型進行投影，可以直接在視頻中模擬加工效果，大大提高了虛擬設計加工的可視化程度，為企業(yè)節(jié)省設計開支。

3 結束語

在自動化程度不斷提高生產(chǎn)、加工和設計中，機械自動化技術的應用已經(jīng)滲透到了社會生產(chǎn)各行業(yè)與領域中，不僅能夠減少機械設計的研發(fā)周期，又可以提高研發(fā)者的工作效率，減輕機械設計研發(fā)人員的工作壓力。另一方面，機械自動化技術的應用能夠提高企業(yè)的創(chuàng)新能力，讓企業(yè)在當今的社會中更具競爭力。所以，我們要不斷提升對自動化技術在機械制造中的重視程度，面對著世界市場的多變性以及激烈的競爭，應重視機械自動化技術的應用，從而讓我國的經(jīng)濟發(fā)展向著更加有利的方向發(fā)展。

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