陸陽(yáng)

（武漢交通職業(yè)學(xué)院 湖北省武漢市 430065）

傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)制造技術(shù)尚不成熟，近幾年隨著信息技術(shù)和科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，自動(dòng)化技術(shù)在機(jī)械結(jié)構(gòu)與制造中的應(yīng)用日益廣泛。應(yīng)用自動(dòng)化技術(shù)能有效提高機(jī)械產(chǎn)品在設(shè)計(jì)、制造過(guò)程中的價(jià)值，是當(dāng)前工業(yè)生產(chǎn)的主要手段。在機(jī)械系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和制造過(guò)程中，自動(dòng)化技術(shù)是必不可少的，其原理是通過(guò)對(duì)數(shù)字信息和設(shè)備結(jié)構(gòu)信息的處理和交換，使機(jī)器具有更多的使用功能，從而在一定程度上提高機(jī)械設(shè)備產(chǎn)品的安全性和生產(chǎn)效率，為企業(yè)提高生產(chǎn)效率提供依據(jù)。機(jī)械工程和制造業(yè)的計(jì)算機(jī)技術(shù)和其他專業(yè)知識(shí)。在機(jī)械工程與制造領(lǐng)域，自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用使我國(guó)機(jī)械設(shè)計(jì)制造企業(yè)進(jìn)入了一個(gè)新的發(fā)展階段。它在改進(jìn)機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和制造、降低勞動(dòng)力成本和提高生產(chǎn)效率方面發(fā)揮著重要作用。

1 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化的優(yōu)越性

常規(guī)生產(chǎn)機(jī)器以手工為主，正因?yàn)槿绱?，生產(chǎn)產(chǎn)品的成本很高，需要浪費(fèi)很多時(shí)間，人力和物力。為了獲得更高的生產(chǎn)率和生產(chǎn)精度，在生產(chǎn)過(guò)程中常常需要從頭開(kāi)始進(jìn)行把控，時(shí)間長(zhǎng)，任務(wù)重，產(chǎn)品質(zhì)量也不能得到有效保證。而機(jī)械和自動(dòng)化的生產(chǎn)大大減少了生產(chǎn)的時(shí)間、成本和人工操作，精確度和產(chǎn)量能顯著提高產(chǎn)品的質(zhì)量和工藝水平。所以，采用機(jī)械化生產(chǎn)，對(duì)于提高企業(yè)的生產(chǎn)效率具有重要意義[3]。

機(jī)器生產(chǎn)過(guò)程中必須重視安全，包括產(chǎn)品質(zhì)量安全和操作中的人身安全。機(jī)械化生產(chǎn)能有效地提高生產(chǎn)效率，并形成完整的生產(chǎn)體系。在生產(chǎn)過(guò)程中，采用機(jī)械自動(dòng)化系統(tǒng)，對(duì)生產(chǎn)狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并采取相應(yīng)措施處理生產(chǎn)事故和突發(fā)事件，以減少事故的發(fā)生，保證作業(yè)安全有效。

常規(guī)機(jī)械化生產(chǎn)耗時(shí)長(zhǎng)，不能保證產(chǎn)品質(zhì)量。使用機(jī)械設(shè)計(jì)與制造的自動(dòng)化系統(tǒng)，通過(guò)對(duì)系統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)的審查，就能實(shí)現(xiàn)機(jī)械制造與自動(dòng)化，操作簡(jiǎn)單，出錯(cuò)率低，安全有效，在工作過(guò)程中，容易發(fā)生安全事故。從技術(shù)層面上看，機(jī)械設(shè)計(jì)和自動(dòng)化技術(shù)一般都比較成熟，且誤差率較低，不需要花費(fèi)大量精力就可以達(dá)到較高的生產(chǎn)效率。本機(jī)具有機(jī)械設(shè)計(jì)、生產(chǎn)及自動(dòng)化的特點(diǎn)，能夠自動(dòng)校核、消除運(yùn)行中的錯(cuò)誤，使本機(jī)能夠高效、簡(jiǎn)便、快速地工作，提高了生產(chǎn)效率，達(dá)到了生產(chǎn)目標(biāo)，具有積極的現(xiàn)實(shí)意義。

2 機(jī)械設(shè)計(jì)制造自動(dòng)化技術(shù)工藝過(guò)程分析

機(jī)械零部件的加工過(guò)程主要包括車削、鉆孔、銑削、攻絲和放電。機(jī)械零部件的加工技術(shù)在英國(guó)非常先進(jìn)。英國(guó)航空公司在20 世紀(jì)末率先研究并應(yīng)用了銑削加工技術(shù)，并被多家企業(yè)采用，取得了良好的生產(chǎn)效果。此外，經(jīng)過(guò)一系列試驗(yàn)，公司選用了省時(shí)省力的硬質(zhì)合金銑刀，使加工更加快捷、效果更好。下面是從切削液，刀具，工藝參數(shù)等幾個(gè)方面的說(shuō)明[3]。

2.1 初切液

機(jī)械零部件加工時(shí)，刀口切削會(huì)產(chǎn)生大量的熱切屑。為有效解決這些問(wèn)題，需要切削液。選擇切削液當(dāng)然是很特殊的。實(shí)踐證明，有效冷卻、合理使用切削液，可提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。為提高機(jī)械零部件的加工效率，減少刀具損傷，國(guó)外部分企業(yè)在生產(chǎn)中采用鹵素潤(rùn)滑冷卻劑，取得了良好的冷卻效果。而機(jī)械零部件表面易形成鹽殼，在高溫高壓下，其力學(xué)性能極差。所以要注意鹽層的去除，要注意不能用這種冷卻方式組裝工藝液。固體潤(rùn)滑劑雖然已有一定的發(fā)展，但其對(duì)機(jī)械設(shè)備會(huì)產(chǎn)生摩擦等破壞作用，能否推廣應(yīng)用還有待于進(jìn)一步研究。

2.2 切削材料

切削工具的性能直接影響加工質(zhì)量和加工效率。機(jī)械零部件塑性差，不易導(dǎo)熱，不易硬化。高速鋼切割器有兩種，高鋁高鈷，硬質(zhì)合金切割器有粗鋼和粗鋼兩種，涂層切割器有很大的發(fā)展空間，可通過(guò)人工手段提高其抗氧化性和抗粘附性，從而使切割器具有較高的硬度和較好的熱穩(wěn)定性，已被許多國(guó)家的企業(yè)采用，并取得了較好的加工效果；聚晶金剛石切割器可滿足各種高溫、高速條件下切割器的性能要求，保證了切割器的高穩(wěn)定性，廣泛應(yīng)用于機(jī)械零部件切割器中。

2.3 切割幾何參數(shù)

刀片主要分為車刀、鉆頭、銑刀、絲錐、鉸刀等，用車刀粗加工刀片，刀片前后角尺寸應(yīng)符合機(jī)械加工要求。為提高機(jī)械零部件的精加工質(zhì)量，保證表面光潔度和尺寸精度，必須避免刀具倒角。鉆削時(shí)要注意排屑和冷卻，螺桿角度設(shè)計(jì)合理，以保證強(qiáng)度和質(zhì)量。銑刀是與機(jī)械零部件表面直接接觸的刀具，因此必須根據(jù)其加工特點(diǎn)精心設(shè)計(jì)。一般的防齒崩扭絲錐的前角應(yīng)設(shè)置在6-9 度，后角應(yīng)設(shè)置在5-11 度，錐角設(shè)置在5-7 度。鉸刀主要考慮的是機(jī)械零部件彈性模量小，前角3～5 度，后角10 度左右。

2.4 過(guò)程參數(shù)

機(jī)械零部件加工中，鉆孔是一個(gè)難點(diǎn)。刀具和鉆頭在實(shí)際工作中很容易燒壞?；蚶鋮s，碎屑，硬度不夠。經(jīng)常注意取刀，及時(shí)補(bǔ)充切削液，固定鉆模，經(jīng)常更換鉆頭或維修。機(jī)械零部件攻絲時(shí)應(yīng)選擇合適的絲錐。一般來(lái)說(shuō)，應(yīng)該用短龍頭。為了減少物體間的摩擦，應(yīng)注意倒裝零件的尺寸。為確保磨削加工的正常進(jìn)行，很多企業(yè)都采用綠色化碳化硅砂輪進(jìn)行磨削加工。

3 機(jī)械設(shè)計(jì)與制造技術(shù)應(yīng)用與自動(dòng)化

3.1 應(yīng)用信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

信息技術(shù)在機(jī)械工程與制造自動(dòng)化中的應(yīng)用對(duì)于拓展機(jī)械工程與制造的廣度和深度具有重要意義。信息技術(shù)的應(yīng)用取得了顯著的成效，在工程制造業(yè)中也發(fā)揮著重要的作用。生產(chǎn)管理人員可以通過(guò)遠(yuǎn)程監(jiān)控對(duì)車間的工作狀態(tài)進(jìn)行有效的控制，并根據(jù)監(jiān)控信息對(duì)生產(chǎn)進(jìn)行調(diào)整和控制。同時(shí)，公司將信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化技術(shù)相結(jié)合。促進(jìn)機(jī)械工程和制造部門之間的信息交流和交流，通過(guò)有效提高公司各部門之間的合作效率，為提高公司的生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量創(chuàng)造基礎(chǔ)。設(shè)計(jì)者使用計(jì)算機(jī)軟件對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)和設(shè)計(jì)圖進(jìn)行分析，可以全面提高產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化程度，使設(shè)計(jì)更舒適，更精確[5]。

3.2 應(yīng)用智能模塊技術(shù)

在機(jī)械設(shè)計(jì)與制造中，智能模塊的應(yīng)用使傳統(tǒng)機(jī)械與現(xiàn)代機(jī)械有所不同。智能化是機(jī)械制造業(yè)發(fā)展的重要方向。智能化設(shè)計(jì)與制造的實(shí)現(xiàn)有助于提高機(jī)械產(chǎn)品的性能，滿足當(dāng)前機(jī)械市場(chǎng)發(fā)展的需要。智能控制系統(tǒng)可以控制集群間的裝卸作業(yè)，使作業(yè)誤差最小化。通過(guò)車間生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)循環(huán)，成功地替代了手工控制，提高了控制效率，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)過(guò)程中物料的智能模塊化控制，為企業(yè)降低材料消耗，控制生產(chǎn)成本。在機(jī)械生產(chǎn)中，儀表產(chǎn)品的切割刀可以自動(dòng)切換，減少了手工操作的風(fēng)險(xiǎn)，有效地提高了生產(chǎn)加工的精度。

3.3 應(yīng)用節(jié)能技術(shù)

很多企業(yè)在生產(chǎn)過(guò)程中都要消耗大量能源，其中大部分都是不可再生的。久而久之，人們開(kāi)始意識(shí)到他們正在浪費(fèi)能源。很多企業(yè)在發(fā)展過(guò)程中都開(kāi)始將節(jié)能作為一項(xiàng)發(fā)展規(guī)劃，將可持續(xù)發(fā)展作為企業(yè)的發(fā)展理念之一。在機(jī)械設(shè)計(jì)與制造中，各種節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用對(duì)節(jié)能起著重要作用。節(jié)約能源推動(dòng)了機(jī)械設(shè)計(jì)和制造自動(dòng)化的發(fā)展，對(duì)于機(jī)械設(shè)計(jì)制造，采用自動(dòng)化技術(shù)，可回收生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的各種機(jī)械產(chǎn)品，有效降低生產(chǎn)成本。在機(jī)械設(shè)計(jì)與制造中，節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用主要是指采用先進(jìn)的自動(dòng)化技術(shù)，兼顧產(chǎn)品的性能和用途，以提高這些產(chǎn)品的附加值，使其能多次使用，節(jié)能技術(shù)在機(jī)械工業(yè)知識(shí)與技術(shù)密集型企業(yè)中普遍應(yīng)用，促進(jìn)了企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

3.4 應(yīng)用探測(cè)技術(shù)

機(jī)器制造是一項(xiàng)復(fù)雜而艱巨的工作，由于時(shí)代的變化，不同的用戶對(duì)機(jī)械產(chǎn)品的要求也不一樣，呈現(xiàn)出多樣化的特點(diǎn)。正因?yàn)槿绱?，建筑機(jī)械設(shè)計(jì)制造企業(yè)的加工工藝也變得越來(lái)越困難。在機(jī)械設(shè)計(jì)制造領(lǐng)域中，這些機(jī)械產(chǎn)品生產(chǎn)出來(lái)后必須進(jìn)行檢驗(yàn)，以確定其質(zhì)量是否符合用戶要求。由于機(jī)械制造產(chǎn)品的多樣化，其結(jié)構(gòu)也變得越來(lái)越難辨認(rèn)。在機(jī)械設(shè)計(jì)制造中，產(chǎn)品采用人工檢驗(yàn)制造時(shí)，容易出現(xiàn)錯(cuò)誤，不能滿足生產(chǎn)要求，且演示效果差。所以在機(jī)械設(shè)計(jì)制造中采用先進(jìn)的自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)是一種必然的趨勢(shì)。以自動(dòng)化技術(shù)代替人工檢測(cè)，不僅能滿足檢測(cè)的要求，而且機(jī)械工程與制造業(yè)的檢測(cè)技術(shù)，特別是現(xiàn)代信號(hào)檢測(cè)技術(shù)、信息識(shí)別技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)檢測(cè)技術(shù)等，對(duì)設(shè)計(jì)與制造的各個(gè)方面都有很好的認(rèn)識(shí)。對(duì)異常情況及時(shí)處理與控制，提高機(jī)械設(shè)計(jì)與生產(chǎn)的生產(chǎn)效率與質(zhì)量。

3.5 應(yīng)用計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)

計(jì)算機(jī)集成生產(chǎn)系統(tǒng)又稱集成生產(chǎn)系統(tǒng)，在機(jī)器制造和制造的早期階段，出現(xiàn)了基于計(jì)算機(jī)的機(jī)器設(shè)計(jì)和制造技術(shù)，過(guò)程控制技術(shù)，質(zhì)量控制和控制技術(shù)。但是作為一種一般技術(shù)，這些輔助技術(shù)的目的是盡可能地優(yōu)化控制區(qū)域的生產(chǎn)成本，而不是為了縮短生產(chǎn)時(shí)間，降低生產(chǎn)成本。計(jì)算機(jī)生產(chǎn)系統(tǒng)也包括電子信息系統(tǒng)，先進(jìn)物料管理系統(tǒng)，以及現(xiàn)代管理模式。計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)、傳感器技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)和新的自動(dòng)化技術(shù)等，加強(qiáng)了機(jī)械設(shè)計(jì)和生產(chǎn)過(guò)程中生產(chǎn)材料和生產(chǎn)過(guò)程的控制、協(xié)調(diào)和管理，提高了機(jī)械結(jié)構(gòu)和制造過(guò)程的可靠性和安全性。

3.6 應(yīng)用探測(cè)技術(shù)

應(yīng)用程序檢測(cè)是一項(xiàng)非常復(fù)雜的工作。隨著機(jī)械設(shè)備需求的多樣化和產(chǎn)品種類的增多，企業(yè)的設(shè)計(jì)和加工難度越來(lái)越大。同時(shí)，機(jī)械產(chǎn)品的檢測(cè)也存在一些困難。如果仍采用人工檢測(cè)的方法，將不能滿足企業(yè)的生產(chǎn)要求。因此，提高機(jī)械產(chǎn)品的質(zhì)量是非常必要的，而自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)是機(jī)械制造企業(yè)在機(jī)械設(shè)計(jì)制造領(lǐng)域發(fā)展的關(guān)鍵。特別是目前的信號(hào)檢測(cè)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)檢測(cè)技術(shù)、信息識(shí)別技術(shù)等，能夠識(shí)別設(shè)計(jì)制造的任何環(huán)節(jié)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常數(shù)據(jù)，并進(jìn)行有針對(duì)性的控制和管理，完善機(jī)械設(shè)計(jì)制造的各個(gè)環(huán)節(jié)，提高企業(yè)的生產(chǎn)質(zhì)量和效率。

4 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化的發(fā)展

4.1 智能開(kāi)發(fā)

自動(dòng)化機(jī)械制造技術(shù)是近年來(lái)發(fā)展迅速的技術(shù)，通常采用計(jì)算機(jī)、系統(tǒng)技術(shù)、智能技術(shù)和其他現(xiàn)代技術(shù)來(lái)制造機(jī)器。它既是科學(xué)發(fā)展的重要體現(xiàn)，又是先進(jìn)的智能技術(shù)。智能化實(shí)質(zhì)上是人工智能與機(jī)械制造技術(shù)相結(jié)合的機(jī)械制造新技術(shù)，并將人工智能應(yīng)用于任何機(jī)械制造系統(tǒng)。它不僅可以有效地模擬人類科學(xué)專家的智力活動(dòng)，而且還可以替代部分專家完成的機(jī)器生產(chǎn)，提高生產(chǎn)效率和生產(chǎn)質(zhì)量。自動(dòng)化技術(shù)是機(jī)械智能化成為機(jī)械制造系統(tǒng)中的一種技術(shù)手段，既能對(duì)機(jī)械運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，又能有效的反映系統(tǒng)中存在的問(wèn)題并加以解決。在機(jī)械行業(yè)中應(yīng)用智能技術(shù)，可以有效地解決外部突發(fā)事件，保障整個(gè)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

4.2 探討微型化的發(fā)展方向

常規(guī)機(jī)械制造技術(shù)的應(yīng)用范圍越來(lái)越廣，這一情況隨著社會(huì)的發(fā)展而有所改善。20 世紀(jì)80年代末以來(lái)，機(jī)械制造技術(shù)逐漸衰退。它體現(xiàn)了微型化的概念，這個(gè)概念與現(xiàn)在的移動(dòng)電話類似，所以未來(lái)小型設(shè)備的機(jī)械結(jié)構(gòu)和制造有了理論基礎(chǔ)。與此同時(shí)，機(jī)械制造范圍更小，存儲(chǔ)和移動(dòng)更方便。在這種情況下，機(jī)械結(jié)構(gòu)與制造的發(fā)展更加靈活。

4.3 實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展

互聯(lián)網(wǎng)的興起，使其成為人們生產(chǎn)和生活的必需品，很多地方都有這種現(xiàn)象。機(jī)器設(shè)計(jì)和制造的自動(dòng)化發(fā)展也要與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相結(jié)合。利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，可同時(shí)發(fā)展自動(dòng)化與網(wǎng)絡(luò)化。機(jī)械設(shè)計(jì)制造自動(dòng)化的發(fā)展與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的結(jié)合，主要是利用互聯(lián)網(wǎng)來(lái)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制和監(jiān)控?？偟膩?lái)說(shuō)，將互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與機(jī)械設(shè)計(jì)制造自動(dòng)化技術(shù)相結(jié)合，可建立一套全自動(dòng)網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)，節(jié)省人力、物力。

5 結(jié)束語(yǔ)

總而言之，近年來(lái)，隨著科技的發(fā)展，尤其是自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，給我國(guó)社會(huì)生活的各個(gè)領(lǐng)域，尤其是機(jī)械設(shè)計(jì)制造領(lǐng)域帶來(lái)了新的活力，自動(dòng)化和智能化的發(fā)展，能夠反映出一個(gè)國(guó)家的機(jī)械工程和制造業(yè)的自動(dòng)化水平，因此我們應(yīng)不斷創(chuàng)新先進(jìn)技術(shù)，提高機(jī)械設(shè)計(jì)與生產(chǎn)的自動(dòng)化程度。