自动化技术在机械设计制造中的应用研究

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　　【摘 要】科学技术是第一生产力，随着科学技术的不断进步，以及现代科技在各产业领域的不断渗透，实现了社会生产力的快速提高，带动了全球经济发展。本文以自动化技术在机械设计制造中的应用为研究内容，通过阐述机械自动化的同时，对其意义加以分析，结合自动化技术在机械设计制造中的具体应用案例，加深人们对机械设计制造自动化的认识。
　　【关键词】自动化技术;机械设计制造;应用;电子信息技术
　　中图分类号： TH16;TH122 文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2019）12-0151-002
　　DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.12.072
　　【Abstract】Science and technology are the primary productive forces. With the continuous progress of science and technology and the continuous penetration of modern science and technology in various industrial fields， the rapid improvement of social productive forces has been realized and the global economic development has been promoted. In this paper， the application of automation technology in mechanical design and manufacturing is the research content. By elaborating on mechanical automation， its significance is analyzed. Combined with the specific application cases of automation technology in mechanical design and manufacturing， people can deepen their understanding of mechanical design and manufacturing automation.
　　【Key words】Automation technology;Mechanical design and manufacturing;Application;Electronic information technology
　　0 引言
　　基于电子信息技术在机械设计制造领域的广泛应用，改变了传统机械设计制造的模式，促进了以机械设计制造自动化为代表的产业革命。自20世纪60年代起，我国开始尝试引进机械设计制造自动化技术，但是，由于多方面因素的制约，导致我国在相关技术领域起步较晚，与欧美发达国家间的差距逐渐增加。改革开放以来，通过引进、仿制和自主研发的方式，我国在自动化技术领域取得了重大突破，机械设计制造自动化技术有着明显提高，推动了自动化技术在机械设计制造领域的应用。
　　1 机械设计制造自动化概述
　　所谓机械设计制造自动化，并不是完全意义上的“自动化”，其中在设计阶段需要人的介入，加工过程则是依据前期编制的程序依次执行。由此可以看出，机械设计制造自动化技术降低了企业的人力成本支出，提高了生产效率，使企业的竞争力得到加强。
　　当前，我国机械设计制造自动化技术已经处于世界领先水平，尽管与德国、美国、日本等国家存在些许差距，但是，这一差距却在随着时间的推移而不断减小。
　　2 机械设计制造自动化的意义及组成
　　在过去较长的一段时间里，传统机械设计制造技术为社会发展做出了巨大贡献，然而，随着社会的快速发展，传统机械设计制造技术的生产力已经无法满足人们日益增长的需求，供需矛盾日益严峻。在此情况下，通过将自动化技术与机械设计制造的融合，将自动化技术大量应用到机械设计制造的整个过程及各个环节中，则完成了传统机械设计制造工业的革命性改变。自动化技术在机械设计制造中的有效融合，能对产品设计到生产的整个过程进行全方位的实时监控，将有效生产信息进行收集和数据处理，确保机械设备始终处于正常的运转程序，自动化监控技术的有效运用，能在设备出现故障或问题的第一时间及时发现问题并进行纠正。不僅会大大提高精细程度和设计制造的水准，对设计制造的不足之处进行智能化的改进和提升，弥补传统机械设计制造效率较低的缺陷。而且还能打破机械设计制造的劳动密集型特点，摒弃高耗资高成本额度粗放型模式，为机械设计制造企业节约了成本。也改善了机械设计制造的产品质量与效益，为机械设计制造企业指明了新的发展方向。此外，还能提升机械设计制造企业的综合实力和核心的竞争力。
　　从技术实现的角度来看，机械设计制造自动化技术是一项系统性的工程，其涉及专业技术理论知识较为复杂，在系统组成方面主要包括四个部分：传感器单元、控制单元、程序单元、动作单元。其中，传感器单元是用来感知外部参数信息变化，并将相关参数变化量传输至控制单元中，进而由程序单元确认下一步动作，经控制单元将指令传送至动作单元，完成整个机械加工过程。
　　3 自动化技术在机械设计制造中的应用举例
　　在现代机械设计制造领域，自动化技术的应用较为普遍，除常见的集成化技术、数控技术、计算机综合制造系统、柔性自动化生产技术以外，还包括在特殊机械加工制造领域的自动检测补偿加工技术。
　　3.1 计算机综合制造系统
　　在机械设计制造与计算机技术融合的早期，受信息系统集成技术的影响，计算机技术的应用也仅限于单元化模块方面，而无法实现系统化的应用，机械设计制造效率依然偏低。随着研究人员对计算机技术在辅助设计、控制领域应用的深入研究，相对独立的机械设计制造过程进行了多次整合，最终形成了可以进行信息共享和指令传输的计算机综合制造系统。 　　以加工中心为例，作为数控加工平台的高端设备，它实现了自动化技术的集成应用，在输入程序之后，该加工中心能够根据程序中的设置，调动其中的各个单元，以较高的效率和质量完成整个生产过程，最大程度地保障产品的质量。
　　3.2 柔性自动化生产技术
　　在机械设计制造领域，由于加工产品的不同，设计人员需要对相关程序进行调整，这不仅增加了人力成本投入，同时也降低了生产效率，对此，英国首次提出了柔性自动化技术，并将其应用于机械设计制造领域。
　　所谓柔性自动化生产技术，是指基于产品生产信息的数字化设计加工，实现了对不同产品生产要素的适应性调整，在产品加工制造过程中，能够根据加工产品的特征的变化进行排序，减少非必要的程序与生产要素更改，并且，针对其中出现的问题，也可以选择最佳的解决方案，通过计算机控制单元的各项指令，完成整个生产过程的重新组织。
　　在柔性自动化生产技术中，计算机控制单元起着大脑的作用，遵照金字塔控制模型的设计，中央计算机负责对底层各单元收集到的信息进行整理、分析，并对各单元接口信息进行实时监测，以此作为中央计算机信息决策的依据。例如，在加工同一外观的不同材质产品时，设计人员仅需要更改原材料材质信息，其余相关内容的调整，则由中央计算机完成。
　　不仅如此，柔性自动化技术能够针对机械设计制造过程中的毛坯工件、加工工具等进行转运与存储，实现了机械设计制造流程的全部自动化，大大提高了机械设计制造效率。
　　3.3 自动检测补偿加工技术
　　机械设计制造自动化技术中的传感器单元保证了加工的精度，它类似于人的眼睛，能够将加工对象参数的变化及时反馈至中央计算机，由中央计算机确认加工过程是否完成，产品质量是否满足要求，而这一切，都需要用到以传感器为核心的自动检测补偿技术。
　　自动检测补偿加工技术解决了传统机械加工过程中人为误差对加工精度造成的影响，通过安装在各关键节点上的传感器反馈来的信息，中央计算机能够准确判定产品质量是否合格，并且，针对不合格的产品，则由中央计算机进行程序编辑，满足要求的次品可以进行二次补偿加工，使其质量达到要求。然而，对于无法进行二次补偿加工的次品，中央计算机则会根据加工过程中的数据记录情况，查明导致次品的原因，并在程序中对设计人员加以提示，由此使精准度得到保证。
　　4 自动化技术与机械设计制造融合的发展方向
　　科学技术的不断发展，推动着机械设计制造自动化技术的不断创新，自动化技术与传统机械设计制造的融合程度也在随之加深，从当前机械设计制造自动化技术的实际应用来看，其未来将朝着智能化与网络化的方向发展。
　　4.1 智能化的机械设计制造自动化技术
　　所谓智能化，仅仅是对机械设计制造过程中的程序编辑步骤进行了简化，利用三维建模的方式，结合用户提出的具体要求，由中央计算机自动生成加工程序，并进行在线仿真，确认程序的正确性。
　　然而，智能化的机械设计制造自动化技术需要依托建模设计手段，并需要较为完善的机械设计加工数据库提供必要的数据支撑，否则，机械设计加工自动化技术的智能化将无从谈起。
　　4.2 机械设计制造技术的网络化
　　这里所提到的网络化，是建立在互联网的基础上形成的远程无人机械设计制造技术，设计人员通过在线编程技术，根据客户的需求，经互联网将程序传输至机械设计加工设备的中央计算机中，通过在线监视软件，实时了解机械设计加工的全过程，同事能够进行远程人工干预。
　　目前，受互联网安全因素的影响，機械设计制造技术的网络化仅停留在局域网的层面，在相对开放的互联网上依然无法实现。随着网络信息安全技术的发展，基于互联网技术的机械设计制造自动化技术网络化将最终成为现实。
　　5 总结
　　自动化技术在机械设计制造领域的应用并不仅以上几个方面，科学技术的不断发展，将逐渐扩大两者融合的范围，实现传统机械设计制造效率与质量的提高，实现相关企业效益的最大化。机械设计制造水平是一个国家综合国力的标志，加快自动化技术在机械设计制造中的应用普及，是我国经济发展的必然要求，对新时期社会主义现代化建设有着极为重要的意义。
　　【参考文献】
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　　[2]尹有华，荆华，蔡兴转.浅谈自动化技术在机械设计制造中的应用[J].黑龙江科技信息.2015（17）.
　　[3]李昊.自动化技术在机械设计制造中的应用研究[J].信息化建设.2016（07）.
　　作者简介：
　　刘林（1997.06.27—），男，苗族，贵州黄平人，六盘水师范学院，在校学生，机械电子工程。
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