自動化機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)制造思路探索

鄒世平

摘 要：機(jī)械制造在工業(yè)發(fā)展中占據(jù)十分重要的位置，同時(shí)對于國家經(jīng)濟(jì)的發(fā)展也具有重要意義。新形勢下，機(jī)械制造不但在工業(yè)發(fā)展中起到?jīng)Q定性作用，并且與高新技術(shù)及農(nóng)業(yè)發(fā)展具有較為密切的關(guān)聯(lián)，尤其是自動化技術(shù)的應(yīng)用，更是將機(jī)械制造推向了一個(gè)新的發(fā)展高度。

關(guān)鍵詞：自動化;機(jī)械設(shè)計(jì);機(jī)械制造

1機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動化概念

機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動化這一理論構(gòu)想由歐美國家與20世紀(jì)初期提出，在歷經(jīng)兩次工業(yè)革命后的西方國家具有想到更遙遠(yuǎn)的地方探索，為提升社會總體生產(chǎn)率為之奮斗。但受限于信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的限制，20世紀(jì)初期并不能完全實(shí)現(xiàn)絕對意義上的自動化，大多數(shù)具有機(jī)械基礎(chǔ)的專業(yè)只采用傳統(tǒng)的物理方式來完成簡單的自動化邏輯加工生產(chǎn)運(yùn)算調(diào)試。隨著20世紀(jì)中期，微型電子計(jì)算機(jī)以及新型芯片材料—硅元素的提純技術(shù)發(fā)展，應(yīng)用微型控制設(shè)備的機(jī)械加工設(shè)備提升了自動化水平，同時(shí)也營造了大型工廠設(shè)備無人化、集成化統(tǒng)一管理的環(huán)境。機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動化衡量了一個(gè)國家制造業(yè)水平與綜合實(shí)力，其覆蓋廣泛，可滿足各種工業(yè)產(chǎn)物、軍用槍械、民用機(jī)械生產(chǎn)加工研發(fā)與制造。而這其中最難實(shí)現(xiàn)的是自動化流程，通過既定運(yùn)算程序與邏輯算法，讓機(jī)械手臂與機(jī)械構(gòu)建按照人為意愿或?qū)嶋H需要進(jìn)行工作，力求準(zhǔn)確、低能耗是自動化的核心要義。正是因?yàn)闄C(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動化理論的不斷豐富，更多專業(yè)人員貢獻(xiàn)出豐富經(jīng)驗(yàn)才能讓機(jī)械相關(guān)產(chǎn)業(yè)成本不斷降低，更多國家擁有了更具威懾力的大型武器，群眾也能以更低價(jià)格進(jìn)行更加頻繁的電子、交通設(shè)備更替。概括來說，機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動化促進(jìn)了社會的發(fā)展與變革，同時(shí)帶動了中下游產(chǎn)業(yè)的進(jìn)步，提升國家總體實(shí)力與競爭力埋設(shè)基礎(chǔ)。功能性越多、穩(wěn)定性越強(qiáng)的機(jī)械設(shè)備大多是知識產(chǎn)權(quán)高度集中的體現(xiàn)，這些智慧與研發(fā)結(jié)晶的產(chǎn)物豐富了貨物貿(mào)易理論，同時(shí)也拓展了技術(shù)輸出渠道，跨國科技制造技術(shù)企業(yè)如雨后春筍一樣不斷出現(xiàn)，從企業(yè)或公司發(fā)展的角度來看，掌握更為先進(jìn)的制造技術(shù)是在競爭日益繁雜激烈的市場中立于不敗之地的重要基石，從國家戰(zhàn)略層面來講，是保護(hù)國民，保護(hù)國家及政黨不被顛覆的重要保障。

2機(jī)械設(shè)計(jì)制造中自動化的應(yīng)用

2.1機(jī)械設(shè)計(jì)制造中集成化的應(yīng)用

當(dāng)前，在機(jī)械設(shè)計(jì)生產(chǎn)過程中，使用計(jì)算機(jī)集成系統(tǒng)能夠根據(jù)設(shè)計(jì)生產(chǎn)的制造流程進(jìn)行綜合化生產(chǎn)管理，并通過對各種分散自動化系統(tǒng)的高效整合，促成相對完善的生產(chǎn)制造體系，加強(qiáng)機(jī)械設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和營銷管理等多個(gè)環(huán)節(jié)間的聯(lián)系，實(shí)現(xiàn)對市場調(diào)研、產(chǎn)品設(shè)計(jì)和銷售、機(jī)械加工等過程有關(guān)信息資料的收集，滿足整體生產(chǎn)過程物料流與信息流之間的統(tǒng)一化管理的要求。針對機(jī)械部件的生產(chǎn)加工進(jìn)行舉例說明，根據(jù)NC代碼，需要把毛坯加工成符合相關(guān)尺寸和質(zhì)量要求的零件，接下來對零件進(jìn)行裝配，獲取相應(yīng)的機(jī)械部件。整體過程中包含眾多不同的環(huán)節(jié)，通過使用計(jì)算機(jī)集成化制造過程管理系統(tǒng)能夠完成對自動化機(jī)械設(shè)備生產(chǎn)關(guān)鍵數(shù)據(jù)信息的有效采集，主要包括材料儲運(yùn)工作站、加工工作站、質(zhì)量測量工作站、刀具管理工作站等，之后設(shè)備信息流和物料流之間就會相互交叉，信息集中化并向管理部門進(jìn)行反映，從而針對機(jī)械設(shè)備生產(chǎn)任務(wù)進(jìn)行集中性的管理和監(jiān)控。不同的智能化控制系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)不同的功能，并彼此協(xié)同完成特定的生產(chǎn)任務(wù)。

2.2機(jī)械設(shè)計(jì)制造中數(shù)控化的應(yīng)用

在機(jī)械設(shè)計(jì)制造過程中，應(yīng)用計(jì)算機(jī)輔助軟件，對數(shù)控仿真加以分析，并在虛擬現(xiàn)實(shí)的環(huán)境下針對各機(jī)械產(chǎn)品的尺寸、結(jié)構(gòu)和形狀等多方面實(shí)施直觀性展示，從而達(dá)到對生產(chǎn)產(chǎn)品特性的全面反映，這樣可為設(shè)計(jì)工作者圖紙的設(shè)計(jì)與修正提供一定的技術(shù)性支撐，進(jìn)而保證機(jī)械生產(chǎn)工作更加安全準(zhǔn)確。至于普通的二軸車床或三軸銑床，則可直接由數(shù)控系統(tǒng)和相應(yīng)的機(jī)械驅(qū)動裝置加以配置，僅需要針對刀具及其采用的裝夾方式與程序作一定的調(diào)整，便可以完成對于各種工件的批量加工。就機(jī)械控制層面來講，當(dāng)前通常應(yīng)用PLC確保其實(shí)現(xiàn)，因此通過該技術(shù)也可高效解決設(shè)備邏輯與開關(guān)間的控制問題，從而實(shí)現(xiàn)較高的加工精度與效果。機(jī)械設(shè)計(jì)與生產(chǎn)過程中，所使用的數(shù)控機(jī)床通常在結(jié)構(gòu)上存在一定差異，然而一般都包括數(shù)控機(jī)床、可編程單元、數(shù)控機(jī)床和控制中心等，當(dāng)輸入了一定的信號之后系統(tǒng)電路便會進(jìn)行驅(qū)動。對計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行分析處理之后，就可以獲取加工坐標(biāo)軸并輸入相應(yīng)分量，再經(jīng)過放大和轉(zhuǎn)換處理，在伺服電機(jī)等相應(yīng)控制設(shè)備中完成輸入，以此實(shí)現(xiàn)對加工機(jī)床動態(tài)的有效監(jiān)控。

2.3機(jī)械設(shè)計(jì)制造中柔性化的應(yīng)用

當(dāng)前，很多機(jī)械設(shè)計(jì)制造企業(yè)都已建設(shè)了相應(yīng)的柔性化生產(chǎn)線，通過使用電子凸輪和電子傳動齒輪取代相關(guān)的機(jī)械零件，從而高效實(shí)現(xiàn)軸間柔性連接。應(yīng)用快速高精度伺服裝置管理技術(shù)和現(xiàn)場通信計(jì)算機(jī)控制，能夠提高生產(chǎn)線上各個(gè)工序段裝置之間的相互耦合，從而提高各個(gè)生產(chǎn)線之間的關(guān)聯(lián)。通過使用相對單獨(dú)的PLC伺服控制器，也能夠針對各工序段設(shè)備和生產(chǎn)線進(jìn)行更加高效的管理。應(yīng)用于集成控制器，能夠使各控制器之間實(shí)時(shí)地進(jìn)行與機(jī)械設(shè)計(jì)制造中產(chǎn)品有關(guān)數(shù)據(jù)的有效傳遞，這樣便能夠在第一時(shí)間獲取產(chǎn)品相應(yīng)的生產(chǎn)狀況，從而強(qiáng)化生產(chǎn)制造過程信息管理系統(tǒng)和產(chǎn)品關(guān)系模型信息庫間的雙向通信能力，使機(jī)械設(shè)計(jì)與生產(chǎn)過程的柔性化管理工作得以良好進(jìn)行。針對柔性化產(chǎn)品，則主要依靠于自動化技術(shù)，但因?yàn)閱渭儜?yīng)用于機(jī)械零部件較易產(chǎn)生信號遲滯的缺陷，所以必須引入智能化裝置在瞬息間完成排產(chǎn)，以有效實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)規(guī)格的調(diào)試，這樣整個(gè)

2.4機(jī)械設(shè)計(jì)制造中智能化的應(yīng)用

2015年中國提出了“中國制造2025”戰(zhàn)略，2016年又發(fā)布了《智能制造發(fā)展規(guī)劃（2016—2020年）》，明確了機(jī)械制造智能化發(fā)展的方向。將自動化技術(shù)應(yīng)用其中，能夠在生產(chǎn)現(xiàn)場針對數(shù)控加工機(jī)床、傳感器等智能化相關(guān)生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行合理布設(shè)，實(shí)現(xiàn)對工廠中物聯(lián)網(wǎng)的有效創(chuàng)建，這樣便可針對機(jī)械設(shè)備進(jìn)行自動化控制，完成智能化生產(chǎn)過程。隨著網(wǎng)絡(luò)智能化的逐漸發(fā)展，數(shù)控系統(tǒng)模塊化設(shè)計(jì)得到有效實(shí)現(xiàn)，同時(shí)通過強(qiáng)化不同模塊之間的關(guān)聯(lián)，可實(shí)現(xiàn)群控系統(tǒng)的有效創(chuàng)建，然后根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)需求進(jìn)行智能化分析，編制合理的機(jī)械產(chǎn)品生產(chǎn)方案，并針對相關(guān)生產(chǎn)資料與信息及時(shí)進(jìn)行調(diào)整。

3結(jié)語

新的發(fā)展形勢下，機(jī)械設(shè)計(jì)制造和自動化之間的有效融合，不但確保了生產(chǎn)的高質(zhì)量，而且從整體上優(yōu)化了機(jī)械制造流程，保證了技術(shù)的高水平應(yīng)用，同時(shí)降低了機(jī)械生產(chǎn)成本，對經(jīng)濟(jì)的發(fā)展具有十分重要的意義。

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