陳至歡 劉云韓

摘要：本文以新形勢下自動化技術(shù)在機械設(shè)計制造中的應(yīng)用為討論方向，針對自動化技術(shù)與機械自動化概念進行簡要概述的基礎(chǔ)上，分析了我國現(xiàn)階段自動化技術(shù)在機械設(shè)計制造中的應(yīng)用現(xiàn)狀，結(jié)合新形勢下自動化技術(shù)在機械設(shè)計制造中的應(yīng)用價值，提出自動化技術(shù)在機械設(shè)計制造中的具體應(yīng)用，對促進我國機械設(shè)計制造自動化發(fā)展具有現(xiàn)實意義。

Abstract： This article takes the application of automation technology in mechanical design and manufacturing under the new situation as the discussion direction， and analyzes the current application status of automation technology in mechanical design and manufacturing in my country on the basis of a brief overview of automation technology and mechanical automation concepts. Combined with the application value of automation technology in mechanical design and manufacturing under the new situation， the specific application of automation technology in mechanical design and manufacturing is proposed， which is of practical significance to promote the development of my country's mechanical design and manufacturing automation.

關(guān)鍵詞：自動化技術(shù);機械設(shè)計制造;應(yīng)用研究

Key words： automation technology;mechanical design and manufacturing;application research

中圖分類號：TP29? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-957X（2021）19-0155-02

0? 引言

現(xiàn)代化、工業(yè)化社會發(fā)展趨勢下自動化技術(shù)為我國機械制造領(lǐng)域發(fā)展提供有力支撐，滿足機械設(shè)計制造生產(chǎn)流程化的基礎(chǔ)上，對其設(shè)計流程、生產(chǎn)流程效率與質(zhì)量提升提供有力幫助。從現(xiàn)階段我國自動化技術(shù)在機械設(shè)計制造領(lǐng)域中應(yīng)用分析來看，較比西方發(fā)達國家而言，我國在設(shè)計層面及自動化水平方面仍存在諸多不足，但隨著現(xiàn)代化技術(shù)的革新與發(fā)展，機械制造業(yè)基于自動化技術(shù)實現(xiàn)智能化、集成化、數(shù)控化發(fā)展是順應(yīng)社會發(fā)展的必然趨勢。

1? 自動化技術(shù)與機械自動化的概念分析

1.1 自動化技術(shù)的概念

自動化技術(shù)是現(xiàn)代化、信息化社會發(fā)展下衍生的時代性產(chǎn)物，自動化技術(shù)泛指擺脫人力設(shè)計、生產(chǎn)、制造等一系列繁瑣流程，基于自動化機器、系統(tǒng)、軟件等工具完成生產(chǎn)任務(wù)。信息時代的到來，計算機和互聯(lián)網(wǎng)的飛速發(fā)展，特別是計算機的出現(xiàn)，使得自動化真正融入到機器中，以計算機等高科技產(chǎn)品為主。它的開發(fā)成功，不僅為人們提供替代手工勞動的工具，而且為智能作業(yè)提供有力的幫助，使機器能夠自動完成工作。

1.2 機械自動化的概念

嚴格意義上來說，機械自動化只是自動化技術(shù)中的一個分支，主要是指機器通過自動化技術(shù)來達到自動化生產(chǎn)的效果，從而真正實現(xiàn)高效率、高質(zhì)量地連續(xù)作業(yè)，從而提高自動化程度，最大限度地節(jié)省人力、物力、財力。要實現(xiàn)機械自動化，必須將電氣化與自動化技術(shù)相結(jié)合。20世紀初，機械自動化受到廣泛的關(guān)注。隨著市場需求的變化，機械自動化技術(shù)也在發(fā)生著巨大的變化，自動化生產(chǎn)系統(tǒng)也隨之發(fā)生變化。在生產(chǎn)不同的產(chǎn)品時，只要對自動化系統(tǒng)進行適當?shù)恼{(diào)整，就能滿足生產(chǎn)要求，節(jié)約成本。因此，在現(xiàn)階段，機械自動化不僅能滿足社會發(fā)展的需要，還能增強系統(tǒng)的實用性和經(jīng)濟性。

1.3 機械制造自動化發(fā)展現(xiàn)狀和作用

70年代將計算機技術(shù)引入機械制造系統(tǒng)，建立一套可替代的機械制造系統(tǒng)。在此基礎(chǔ)上，我們?nèi)〉镁薮蟮倪M步。微機集成制造系統(tǒng)的開發(fā)和應(yīng)用進一步促進機械制造業(yè)的發(fā)展，具體如下：

①機械自動化涉及到工業(yè)技術(shù)、機械技術(shù)、軟件技術(shù)等，各國都積極開發(fā)應(yīng)用技術(shù)來指導機械生產(chǎn)實現(xiàn)自動化。在機械制造業(yè)中應(yīng)用自動化技術(shù)，具有自動化程度高、核心技術(shù)多、綜合實力強等特點。從世界范圍來看，機械自動化技術(shù)首先應(yīng)用于社會生產(chǎn)的各個領(lǐng)域，面向世界，有很大的發(fā)展?jié)摿?，提高各國的?jīng)濟綜合實力。

②運用機械自動化技術(shù)，降低企業(yè)發(fā)生安全事故的概率，提高企業(yè)生產(chǎn)的經(jīng)濟效益和勞動效率。從總體上來看，機械制造企業(yè)數(shù)量眾多，呈增長趨勢，特別是改革開放以來，通過自主研發(fā)新技術(shù)、新設(shè)備，自動化程度不斷提高，改變傳統(tǒng)手工勞動占很大比例的現(xiàn)狀，但由于缺乏先進的智能化設(shè)備，企業(yè)發(fā)展水平較低，自動化程度與發(fā)達國家差距逐漸縮小。例如，大型企業(yè)采用準時線（JIT）、敏捷制造（AM）、精益生產(chǎn)等先進管理思想和技術(shù)，采用計算機輔助設(shè)計技術(shù)，縮短工期，提高施工質(zhì)量。制造行業(yè)多數(shù)實現(xiàn)柔性自動化，主要利用數(shù)控機床中心、加工中心、柔性制造系統(tǒng)和計算機集成制造系統(tǒng)來提高企業(yè)的自動化水平。

2? 在機械設(shè)計制造領(lǐng)域內(nèi)的實踐應(yīng)用

2.1 自動化技術(shù)在機械設(shè)計制造中應(yīng)用的基本原則

①技術(shù)革新與產(chǎn)品的研發(fā)。從設(shè)備安裝、技術(shù)創(chuàng)新、產(chǎn)品研發(fā)等方面，為OI制造和自動化設(shè)計提供機械安裝、技術(shù)創(chuàng)新、產(chǎn)品研發(fā)等方面的共同進步，使相關(guān)產(chǎn)業(yè)不能只注重產(chǎn)品研發(fā)所帶來的經(jīng)濟效益;注重技術(shù)創(chuàng)新與產(chǎn)品設(shè)計制造的共同進步。設(shè)計者可以研究開發(fā)信息化、智能化、自動化的新產(chǎn)品，并將信息技術(shù)與信息處理設(shè)備相結(jié)合，以提高處理效率和準確性。

②滿足時代發(fā)展的需求。目前，機械產(chǎn)品智能化、自動化已經(jīng)成為機械設(shè)計制造相關(guān)行業(yè)的發(fā)展趨勢。因此，在當前工業(yè)領(lǐng)域的要求下，自動化設(shè)計和制造過程必須滿足當前工業(yè)領(lǐng)域的需要，提高相關(guān)行業(yè)的市場競爭力，提高相關(guān)行業(yè)的市場競爭力，并注重智能化的創(chuàng)新，明確自動化、智能化是產(chǎn)業(yè)長遠發(fā)展的必然趨勢。

2.2 自動化技術(shù)在機械設(shè)計制造中應(yīng)用

①集成化。自動化集成技術(shù)是指利用自動化技術(shù)將機械生產(chǎn)過程中的許多生產(chǎn)環(huán)節(jié)整合起來，從而形成一個相對獨立的控制系統(tǒng)。集成制造系統(tǒng)又稱計算機集成制造系統(tǒng)。在集成技術(shù)出現(xiàn)之前，大量的計算機輔助技術(shù)應(yīng)用于機械設(shè)計和制造過程，包括設(shè)計制造、工藝策劃、質(zhì)量檢驗等。這幾種工藝的完成雖需付出一定的努力，但在工時、人力成本、工作效率等方面并不明顯。利用計算機集成技術(shù)，能夠有效地整合各種獨立的技術(shù)，從而建立一個數(shù)據(jù)分析和信息共享平臺，保證工作的高效進行。

②智能化。智能化是機械制造行業(yè)歷史發(fā)展的必然趨勢，為實現(xiàn)自動化技術(shù)的智能應(yīng)用，相關(guān)人員可以在具體生產(chǎn)過程中安裝不同的傳感器。此時，通過感應(yīng)器采集到的信息可以實時反饋生產(chǎn)狀態(tài)，員工可根據(jù)反饋的數(shù)據(jù)對生產(chǎn)過程進行監(jiān)控、管理和優(yōu)化。智能化生產(chǎn)方式能有效地幫助機械生產(chǎn)工作避免安全隱患，智能化生產(chǎn)也能為生產(chǎn)工作提供進一步的質(zhì)量保證。

③網(wǎng)絡(luò)化。要實現(xiàn)機械設(shè)計制造的自動化管理和控制，就必須把生產(chǎn)過程和信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)有機地結(jié)合起來，充分發(fā)揮自動化技術(shù)應(yīng)有的作用。近年來，隨著計算機技術(shù)的不斷發(fā)展，機械設(shè)計制造行業(yè)也需要與時代同步發(fā)展，以適應(yīng)更加專業(yè)化的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。改進生產(chǎn)過程中數(shù)據(jù)和信息的傳遞與交換，促進相關(guān)機械生產(chǎn)設(shè)備的自動化運行，推動機械設(shè)計制造領(lǐng)域自動化技術(shù)的良性發(fā)展。

④數(shù)控化。相對于傳統(tǒng)的手工控制生產(chǎn)方式，數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用可以使機械設(shè)備在生產(chǎn)過程中更加高效地運行，有效地提高加工精度和質(zhì)量。由于數(shù)控操作控制的復雜性，操作人員本身的技術(shù)水平也比較高。機械設(shè)計企業(yè)要積極引進人才，加強對現(xiàn)有技術(shù)人員的能力培養(yǎng)和管理，以避免由于人為不當而造成不必要的損失。

⑤虛擬化。虛擬化技術(shù)在機械制造業(yè)中得到廣泛的應(yīng)用。隨著近年來技術(shù)的進步，其配套技術(shù)也應(yīng)運而生，并在許多領(lǐng)域取得顯著的成果。目前，在我國已成功應(yīng)用于人工智能、信息存儲、過程制造等虛擬化技術(shù)。機械自動化與虛擬化技術(shù)的結(jié)合，不僅可以實現(xiàn)機械制造過程的方法仿真，而且可以提高其在實際生產(chǎn)中的應(yīng)用價值。在實踐的初期，相關(guān)技術(shù)人員可以在第一時間對問題進行修復，以數(shù)據(jù)的形式提出問題的原因，并加以改進，以減少設(shè)備在實際運行過程中的維護時間，從而最大限度地保障操作人員的安全，避免危險事故的發(fā)生。虛擬技術(shù)與機械自動化的有效結(jié)合，可以節(jié)省研究過程中的時間和精力，降低生產(chǎn)前后的投入成本，從而提高生產(chǎn)率，保證企業(yè)收入的長期穩(wěn)定增長。

⑥柔性化。靈活性自動化生產(chǎn)技術(shù)按照金字塔控制模型，將計算機作為整個信息控制中心，實現(xiàn)相應(yīng)的產(chǎn)品生產(chǎn)過程監(jiān)控。并負責集團生產(chǎn)的同時，實現(xiàn)計算機對生產(chǎn)的控制，向上位機匯報，實現(xiàn)信息傳遞。與信息技術(shù)設(shè)備相連，監(jiān)測各生產(chǎn)端口信息，發(fā)送報告給上級，根據(jù)上位機指令進行調(diào)整。柔性自動化生產(chǎn)技術(shù)可有效地實現(xiàn)毛胚、加工工具、加工廢料的轉(zhuǎn)移和存儲。全部采用電腦技術(shù)操作。利用柔性自動化技術(shù)對機床進行數(shù)據(jù)處理，提高設(shè)備的生產(chǎn)效率。

3? 新形勢下自動化技術(shù)在機械設(shè)計制造中的應(yīng)用實例——以汽車制造設(shè)計為例

基于SAPERP制造執(zhí)行系統(tǒng)，實現(xiàn)MES聯(lián)網(wǎng)的智能設(shè)備，對制造過程進行實時監(jiān)控和管理，通過計算機仿真技術(shù)對監(jiān)控數(shù)據(jù)進行分析判斷，并使用大量的焊接機器人、自動噴漆線等設(shè)備實現(xiàn)工廠智能化、柔性化、人性化生產(chǎn)。汽車的生產(chǎn)工藝主要包括焊接、沖壓、涂裝等工序。每道工序都有一定的風險因素。汽車制造行業(yè)中，沖壓車間風險系數(shù)最高。因此，汽車制造工藝必須采用安全自動化技術(shù)。文章以沖壓車間為例，由于沖壓工藝是一項十分復雜的工作，在保證工人人身安全的前提下，必須采取相應(yīng)的措施，確保整個車間的安全生產(chǎn)。安全門技術(shù)是目前主要應(yīng)用于沖壓車間的安全門和應(yīng)急停車技術(shù)。安覆蓋印花機進行危險作業(yè)時，可禁止員工進入危險區(qū)域，有效避免人員傷亡。緊急停機裝置可以提高傳統(tǒng)控制設(shè)備的安全性，防止人員傷亡。

該系統(tǒng)還實現(xiàn)了生產(chǎn)單位之間的主動協(xié)調(diào)，生產(chǎn)全過程數(shù)字化、可跟蹤，極大地提高了生產(chǎn)管理的科學性和靈活性，為大規(guī)模的個性化生產(chǎn)奠定了基礎(chǔ)。采用自動機械裝配技術(shù)，使生產(chǎn)過程按照既定的技術(shù)路線和要求，同時通過調(diào)試、驗收、改進生產(chǎn)設(shè)備等步驟，最終形成一條能夠?qū)崿F(xiàn)自動化生產(chǎn)的生產(chǎn)線。

4? 結(jié)論

伴隨著現(xiàn)代科學技術(shù)的不斷發(fā)展和完善，我國機械工業(yè)對自動化的要求也越來越高。為此，應(yīng)針對傳統(tǒng)機械存在的某些不足，新機械產(chǎn)業(yè)應(yīng)在設(shè)計方法和設(shè)計理念上進行革命性變革，有針對性地應(yīng)用某些軟件技術(shù)，以保證自動化技術(shù)的進一步發(fā)展，從而更好地推動我國機械設(shè)計制造企業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展。

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