基于現(xiàn)代化背景的機(jī)械裝配自動(dòng)化及應(yīng)用研究

姚才陽(yáng) 呂偉

摘 要：目前，各行業(yè)自動(dòng)化與機(jī)械化程度都有所提升，尤其是機(jī)械裝配方面，不但能夠促進(jìn)裝配水平與生產(chǎn)效率的提升，還可以將成本降到最低。因此，文章將對(duì)實(shí)現(xiàn)機(jī)械裝配自動(dòng)化的意義進(jìn)行闡述，詳細(xì)分析基于現(xiàn)代化背景的機(jī)械裝配自動(dòng)化與運(yùn)用，并探究機(jī)械裝配自動(dòng)化未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)，希望可以為相關(guān)工作者的研究提供一些幫助。

關(guān)鍵詞：現(xiàn)代化背景；機(jī)械裝配；自動(dòng)化；發(fā)展趨勢(shì)

中圖分類號(hào)：TG95 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2019）20-0160-02

Abstract： At present， the degree of automation and mechanization in various industries has been improved， especially in mechanical assembly， which can not only promote the assembly level and production efficiency， but also reduce the cost to the minimum. Therefore， this paper elaborates the significance of realizing mechanical assembly automation， analyzes in detail the mechanical assembly automation and application based on modern background， and explores the future development trend of mechanical assembly automation. It is hoped that it can provide some help for the research of the relevant workers.

Keywords： modernization background； mechanical assembly； automation； development trend

前言

進(jìn)入新時(shí)代后，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，機(jī)械裝配得到了人們的廣泛關(guān)注，而要想進(jìn)一步提高生產(chǎn)效率與裝配水平，就必須增強(qiáng)其自動(dòng)化程度。因此，必須了解機(jī)械裝配自動(dòng)化實(shí)現(xiàn)的意義，并從運(yùn)用狀況、制造環(huán)節(jié)運(yùn)用、具體運(yùn)用范圍以及運(yùn)用形式等方面入手，詳細(xì)探究現(xiàn)代化背景下的機(jī)械裝配自動(dòng)化及運(yùn)用，確定機(jī)械裝配自動(dòng)化的發(fā)展趨勢(shì)，提高機(jī)械裝配質(zhì)量，從而促進(jìn)我國(guó)機(jī)械生產(chǎn)行業(yè)更好發(fā)展。

1 實(shí)現(xiàn)機(jī)械裝配自動(dòng)化的意義

在機(jī)械制造中，現(xiàn)代化機(jī)械裝配占據(jù)著重要地位，并且由人工完成的裝配過(guò)程是一種勞動(dòng)密集型活動(dòng)，其中生產(chǎn)率就是工作人員將操作落實(shí)需要的時(shí)間函數(shù)[1]。目前，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展與運(yùn)用，在勞動(dòng)量方面，相較于機(jī)械裝配，零件制造的勞動(dòng)量更低，這也就表明，如果仍然選擇傳統(tǒng)人工裝配方式，那么制造工作整體比值必然會(huì)逐漸提升。同時(shí)，通過(guò)調(diào)查可知，在裝配特殊產(chǎn)品時(shí)，花費(fèi)的時(shí)間通常在產(chǎn)品的總生產(chǎn)時(shí)間中占據(jù)54%比例，這也就使得必須對(duì)裝配效率問(wèn)題進(jìn)行有效解決。相關(guān)數(shù)據(jù)表明，機(jī)械裝配自動(dòng)化具有三方面優(yōu)點(diǎn)：首先，在現(xiàn)代化背景下，機(jī)械裝配自動(dòng)化程度逐漸提高，有利于裝配效率的提升，并且可以將產(chǎn)品生產(chǎn)成本與管理成本降到最低。其次，自動(dòng)化的實(shí)現(xiàn)還可以為流水線式模式的實(shí)現(xiàn)提供有力保障，因此，將機(jī)械化設(shè)施運(yùn)用到有著較大勞動(dòng)量的工作中，可以在一定程度上減少員工勞動(dòng)強(qiáng)度。最后，機(jī)械裝備自動(dòng)化程度的提升，還可以將工作人員疲勞、疏忽以及情緒等主觀因素給產(chǎn)品質(zhì)量帶來(lái)的不良影響降到最低。

2 基于現(xiàn)代化背景的機(jī)械裝配自動(dòng)化與運(yùn)用

2.1 國(guó)內(nèi)機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)運(yùn)用狀況

通過(guò)調(diào)查可知，當(dāng)前，在自動(dòng)化技術(shù)運(yùn)用領(lǐng)域中，我國(guó)依然處在單機(jī)自動(dòng)化和剛性自動(dòng)化這一階段，只有少數(shù)大型企業(yè)運(yùn)用了頭型制造系統(tǒng)或者是單元。而對(duì)發(fā)達(dá)國(guó)家而言，其不但利用計(jì)算機(jī)來(lái)完成管理工作，在這一基礎(chǔ)上，還加強(qiáng)了對(duì)組織更新與體制管理生產(chǎn)模式的重視，特別是各種管理思想技術(shù)，如敏捷制造、并行工程、準(zhǔn)時(shí)生產(chǎn)以及精益生產(chǎn)等。結(jié)合我國(guó)目前實(shí)際狀況可知，還存在部分大型企業(yè)并沒有運(yùn)用計(jì)算機(jī)這一輔助形式來(lái)完成管理，并且很多中小型企業(yè)依然處在經(jīng)驗(yàn)管理這一階段，而發(fā)達(dá)國(guó)家則加強(qiáng)了對(duì)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)和準(zhǔn)則更新的持續(xù)性研究，通過(guò)新型設(shè)計(jì)方式的選擇與CAD輔助性技術(shù)的普及，嘗試將無(wú)圖紙模式的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)推行到大型企業(yè)中。充分考慮我國(guó)實(shí)際情況，通常情況下，國(guó)內(nèi)企業(yè)很少會(huì)運(yùn)用CAD這一技術(shù)，相較于工業(yè)較為發(fā)達(dá)的國(guó)家，我國(guó)在新型加工方法運(yùn)用方面有著較低的普及率，如精細(xì)加工、超塑加工、高精密加工以及微細(xì)加工等，并且目前處在上述加工方法的開發(fā)、掌握階段。

2.2 機(jī)械自動(dòng)化在制造環(huán)節(jié)中的運(yùn)用

首先，自動(dòng)化信息系統(tǒng)。通過(guò)分析機(jī)械制造的自動(dòng)化信息系統(tǒng)可知，其主要由輔助制造、工藝輔助設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)輔助以及數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)等構(gòu)成。其中，輔助制造就是通過(guò)對(duì)計(jì)算機(jī)數(shù)值的控制來(lái)完成生產(chǎn)環(huán)節(jié)中的產(chǎn)品生產(chǎn)工藝管理工作；工藝輔助設(shè)計(jì)則可以優(yōu)化并提升產(chǎn)品的施工工藝，以此來(lái)增加產(chǎn)品生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)化程度；計(jì)算機(jī)輔助是指輔助工程師通過(guò)對(duì)圖形設(shè)計(jì)軟件或者是計(jì)算機(jī)設(shè)備等來(lái)對(duì)機(jī)械構(gòu)件、構(gòu)造進(jìn)行設(shè)計(jì)；而數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)則是指計(jì)算機(jī)中包含的和產(chǎn)品設(shè)計(jì)、生產(chǎn)制造等環(huán)節(jié)相關(guān)的合理化、系統(tǒng)化管理數(shù)據(jù)信息[2]。

其次，自動(dòng)化生產(chǎn)系統(tǒng)。這一系統(tǒng)能夠促進(jìn)自動(dòng)裝卸機(jī)械組件的實(shí)現(xiàn)，并為循環(huán)工序的自動(dòng)化與持續(xù)性提供有力保障。將自動(dòng)化生產(chǎn)系統(tǒng)運(yùn)用到具體生產(chǎn)環(huán)節(jié)中，機(jī)械制造企業(yè)既可以將這一環(huán)節(jié)中因人為失誤而導(dǎo)致的問(wèn)題降到最低，還能夠替代工人勞動(dòng)，減少其工作任務(wù)量，促進(jìn)持續(xù)性改善勞動(dòng)環(huán)境的實(shí)現(xiàn)，以此來(lái)在最大程度上提高產(chǎn)品質(zhì)量。

最后，自動(dòng)化供輸系統(tǒng)。通常情況下，物資供輸系統(tǒng)能夠?qū)C(jī)械制造需要的原材料與各種成品自動(dòng)輸送到提前預(yù)定好的位置。在這一系統(tǒng)中，其主要由自動(dòng)軟件系統(tǒng)、自動(dòng)輸送設(shè)備以及單機(jī)自動(dòng)裝置等構(gòu)成，由此可知，在機(jī)械制造自動(dòng)化中，物資供輸系統(tǒng)是占據(jù)重要地位的一個(gè)細(xì)分系統(tǒng)。

2.3 機(jī)械裝配自動(dòng)化具體運(yùn)用范圍

一方面，柔軟性較好的外圍設(shè)備。結(jié)合現(xiàn)代化裝配機(jī)械展開分析可知，外圍設(shè)備有著較大的特殊性，并且通過(guò)對(duì)比可知，這一設(shè)備和傳統(tǒng)加工機(jī)床之間存在較大差異。在這一過(guò)程中，裝配機(jī)械主要是被運(yùn)用到特定產(chǎn)品制造中，在這種情況下，裝配機(jī)械必然需要投入眾多生產(chǎn)成本和開發(fā)成本，并且在對(duì)這種機(jī)械進(jìn)行運(yùn)用時(shí)，并不具備充足的柔性。結(jié)合目前實(shí)際情況可知，因?yàn)楝F(xiàn)代化背景下的機(jī)械裝配自動(dòng)化依然處在初級(jí)階段，所以機(jī)械裝配的自動(dòng)化系統(tǒng)通常只能完成小批量工業(yè)的生產(chǎn)。這也就表明要想促進(jìn)機(jī)械裝配自動(dòng)化程度的提升，機(jī)械中就必須存在柔性較高的外圍設(shè)備，如能夠?qū)ψャQ與工具庫(kù)進(jìn)行連接的更換系統(tǒng)、可以展開適當(dāng)調(diào)節(jié)的產(chǎn)品輸送設(shè)備和零件倉(cāng)儲(chǔ)設(shè)備等。同時(shí)，在這一過(guò)程中，在某種程度上，柔性更是機(jī)械系統(tǒng)具備的特性，可以為將這一系統(tǒng)運(yùn)用到全方位生產(chǎn)中奠定良好基礎(chǔ)。

另一方面，大批量生產(chǎn)中的運(yùn)用。結(jié)合具體調(diào)查結(jié)果可知，在大批量生產(chǎn)中，現(xiàn)代化裝配機(jī)械得到了廣泛運(yùn)用，其中，大批量生產(chǎn)的規(guī)模是指工程的年產(chǎn)量需要超過(guò)100萬(wàn)件，工件質(zhì)量應(yīng)該不小于50克，并且工件的產(chǎn)度需要超過(guò)110毫米。同時(shí)，在具體運(yùn)用過(guò)程中，對(duì)于典型機(jī)械裝配對(duì)象，必須保證其與機(jī)械裝配過(guò)程相匹配，通常情況下，典型機(jī)械裝配對(duì)象主要包含打印機(jī)墨盒、刷子以及剃須刀等。另外，這種類型的機(jī)械裝配自動(dòng)化是一種高科技，從構(gòu)造裝配機(jī)械方法這一層面入手，可以把現(xiàn)代化的裝配機(jī)械定位成特種的柔性機(jī)械，就算當(dāng)前現(xiàn)代技術(shù)可以通過(guò)相應(yīng)工作人員的輔助來(lái)有效結(jié)合復(fù)雜性較高的機(jī)械裝配問(wèn)題，但現(xiàn)代化背景下等的機(jī)械裝配自動(dòng)化依然處在特定范圍中，具有一定的經(jīng)濟(jì)性與現(xiàn)實(shí)性，這也就意味著能夠以運(yùn)用可靠為前提，充分考慮產(chǎn)品發(fā)展的具體要求，從而在最大程度上提高機(jī)械裝配的自動(dòng)化程度[3]。

2.4 機(jī)械裝配自動(dòng)化運(yùn)用形式

首先，信息流。在機(jī)械裝配過(guò)程中，信息流就是通過(guò)對(duì)計(jì)算機(jī)形式的利用，完成對(duì)相關(guān)軟件各形式的管理工作，如全面設(shè)計(jì)與制造等。在這一過(guò)程中，工作人員需要憑借計(jì)算機(jī)來(lái)完成圖形設(shè)計(jì)工作，并描繪好機(jī)械裝配形式，只有這樣，才能將關(guān)鍵信息與依據(jù)提供給后續(xù)的機(jī)械裝配工作流程。同時(shí)，在這一運(yùn)用形式中，數(shù)控技術(shù)占據(jù)著核心地位，即對(duì)計(jì)算機(jī)數(shù)值進(jìn)行控制的技術(shù)，利用這一工作形式，工作人員不但能夠簡(jiǎn)化具體工作流程，還可以進(jìn)一步優(yōu)化工藝形式，有利于統(tǒng)一管理形式的形成。

其次，加工系統(tǒng)。機(jī)械裝配加工中存在眾多有著較高危險(xiǎn)性與重復(fù)性的工作，針對(duì)這一問(wèn)題，可以通過(guò)對(duì)自動(dòng)化技術(shù)的運(yùn)用來(lái)有效解決，并建立健全自動(dòng)化的機(jī)械裝配加工流程，這樣，既能夠促進(jìn)裝配工作準(zhǔn)確性的大幅度提升，還可以增強(qiáng)裝配產(chǎn)品質(zhì)量。同時(shí)，在將自動(dòng)化技術(shù)引進(jìn)到機(jī)械裝配工作中，還有利于為加工過(guò)程中員工人身安全提供有力保障，將安全事故出現(xiàn)概率降到最低。這種運(yùn)用形式是對(duì)傳統(tǒng)加工方式的全面顛覆，在企業(yè)未來(lái)更好發(fā)展中，其發(fā)揮著重要作用。

最后，檢測(cè)過(guò)程。目前，在機(jī)械行業(yè)快速發(fā)展背景下，裝配產(chǎn)品質(zhì)量得到了人們的廣泛關(guān)注，并進(jìn)一步提高了相應(yīng)要求，并且有著較高質(zhì)量的機(jī)械裝配零件數(shù)量與種類也逐漸變得多樣化，這也就使得機(jī)械裝配檢查工作不得不面臨更大困難與挑戰(zhàn)。在這一背景下，傳統(tǒng)檢測(cè)方式已經(jīng)無(wú)法滿足當(dāng)前時(shí)代發(fā)展需求，因此，必須加強(qiáng)對(duì)自動(dòng)化技術(shù)的運(yùn)用，實(shí)現(xiàn)機(jī)械裝配自動(dòng)化，并有效改進(jìn)檢測(cè)形式，全面提升各檢測(cè)環(huán)節(jié)性能。同時(shí)，還應(yīng)該通過(guò)對(duì)先進(jìn)技術(shù)形式的利用，如計(jì)算機(jī)等，做好全部結(jié)果的分析與處理工作，這樣，可以為獲得準(zhǔn)確檢測(cè)結(jié)果提供有力保障，并促進(jìn)企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的大幅度提升。

3 機(jī)械裝配自動(dòng)化未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)

一方面，加大配套技術(shù)研發(fā)力度。機(jī)械裝配自動(dòng)化技術(shù)主要涉及到機(jī)械技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、零件檢測(cè)、微電子技術(shù)以及自動(dòng)控制體系等內(nèi)容，這也就表明，要想進(jìn)一步推動(dòng)該技術(shù)的發(fā)展，就必須實(shí)現(xiàn)機(jī)床裝料、零件檢測(cè)以及電子學(xué)的自動(dòng)化，并研發(fā)出具有可靠、高效等特點(diǎn)的自動(dòng)化機(jī)械裝配線、信息系統(tǒng)以及監(jiān)控系統(tǒng)。同時(shí)，在發(fā)展這一技術(shù)時(shí)，還需要研發(fā)出配套的各種元件，如傳感器、可編程監(jiān)控器等。另一方面，進(jìn)一步發(fā)展成本低、見效快的技術(shù)。機(jī)械裝配自動(dòng)化具有前景廣、潛力大、見效快以及投資小等優(yōu)點(diǎn)，而這使得機(jī)械裝配自動(dòng)化的運(yùn)用可以獲得良好的經(jīng)濟(jì)效果，并且與國(guó)內(nèi)當(dāng)前的工業(yè)發(fā)展需求相符。同時(shí)，在具體運(yùn)用過(guò)程中，還應(yīng)該對(duì)機(jī)床結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理調(diào)整，并加大CAD技術(shù)的引進(jìn)力度，充分發(fā)揮出軟件自動(dòng)化管理優(yōu)勢(shì)，為現(xiàn)代化機(jī)械裝配發(fā)展奠定良好基礎(chǔ)[4]。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，在現(xiàn)代化背景基礎(chǔ)上提高機(jī)械裝配的自動(dòng)化程度已經(jīng)成為了一項(xiàng)重要工作。因此，必須正確認(rèn)識(shí)機(jī)械裝配自動(dòng)化，從自動(dòng)化信息系統(tǒng)、自動(dòng)化生產(chǎn)系統(tǒng)以及自動(dòng)化供輸系統(tǒng)等方面入手，詳細(xì)探究制造環(huán)節(jié)中的機(jī)械自動(dòng)化，了解信息流、加工系統(tǒng)以及檢測(cè)過(guò)程等方面的機(jī)械裝配自動(dòng)化運(yùn)用形式，并明確加大配套技術(shù)研發(fā)力度與進(jìn)一步發(fā)展成本低見效快技術(shù)等發(fā)展趨勢(shì)，從而促進(jìn)機(jī)械裝配自動(dòng)化程度的大幅度提升。

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