多元化分析下机械设计制造应用

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摘要:随着工业革命的到来，社会平均生产率得到显著提升，更加智能化、高效化的机械设备投入到实际应用以及机械加工制造场景，依托于控制设备的联动性使用，为减轻工作人员任务量提升总体效率提供必要保障，本文立足于机械设计制造及自动化概念对其应用现状与多元应用特点进行较为系统分析，为促进机械加工行业发展与进步献言献策。

关键词:机械设计制造及自动化；多元化；概念与应用

0引言

作为世界范围内的传统制造业，机械为提高生产效率，简化生产工艺流程做出突出性贡献，过去机械加工工艺设计师往往采用含碳量较高的钢铁与各种柔性材料混合配比，进行机械生产加工，但其使用寿命相对较短，无法满足长时间加工要求，同时运动与配合精度无法达到预设标准。随着工业机床的研发与制造，更多能够生产“机器”的机器得以面世，可批量生产高精度、长寿命机械设备，让社会平均生产率得到质的飞升。同时，在机床面世的同时，单片机以及微型控制设备得以与机械设备相互配合，让更多钢铁机器拥有了视觉与触觉，能够实现动态加工、无人加工，让自动化这一伟大构想从理论变成现实。纵观全球社会发展进程，机械设备的有效利用解放了生产力，同时提升了设备整体性。本文将从机械设计制造及自动化多角度应用出发，对其概念及发展状况进行系统分析与论述，为丰富其理论基础贡献力量。

1机械设计制造及自动化概念以及发展状况

1.1机械设计制造及自动化概念

机械设计制造及自动化这一理论构想由欧美国家与20世纪初期提出，在历经两次工业革命后的西方国家具有想到更遥远的地方探索，为提升社会总体生产率为之奋斗。但受限于信息技术产业发展的限制，20世纪初期并不能完全实现绝对意义上的自动化，大多数具有机械基础的专业只采用传统的物理方式来完成简单的自动化逻辑加工生产运算调试。随着20世纪中期，微型电子计算机以及新型芯片材料—硅元素的提纯技术发展，应用微型控制设备的机械加工设备提升了自动化水平，同时也营造了大型工厂设备无人化、集成化统一管理的环境。机械设计制造及自动化衡量了一个国家制造业水平与综合实力，其覆盖广泛，可满足各种工业产物、军用枪械、民用机械生产加工研发与制造。而这其中最难实现的是自动化流程，通过既定运算程序与逻辑算法，让机械手臂与机械构建按照人为意愿或实际需要进行工作，力求准确、低能耗是自动化的核心要义。正是因为机械设计制造及自动化理论的不断丰富，更多专业人员贡献出丰富经验才能让机械相关产业成本不断降低，更多国家拥有了更具威慑力的大型武器，群众也能以更低价格进行更加频繁的电子、交通设备更替。概括来说，机械设计制造及自动化促进了社会的发展与变革，同时带动了中下游产业的进步，提升国家总体实力与竞争力埋设基础。功能性越多、稳定性越强的机械设备大多是知识产权高度集中的体现，这些智慧与研发结晶的产物丰富了货物贸易理论，同时也拓展了技术输出渠道，跨国科技制造技术企业如雨后春笋一样不断出现，从企业或公司发展的角度来看，掌握更为先进的制造技术是在竞争日益繁杂激烈的市场中立于不败之地的重要基石，从国家战略层面来讲，是保护国民，保护国家及政党不被颠覆的重要保障。

1.2机械设计制造及自动化发展状况

越来越多发达国家将发展生产制造业作为实现国民经济生产总值实现跃升发展的关键技术，加快资金投入与人才培养是提升机械设计制造及自动化水平的重要途径。对于发达国家来说，其人口稀少，但对机械设备依赖性较强，大型机械加工车间需加快生产步伐努力达到供需平衡，但由于机械生产设备功能相对单一，操作人员往往进行机械化劳作，久而久之其工作耐心就随之丧失。利用机械设计制造及自动化可以有效避免因为工作长期劳作产生的倦怠感，提升工作效率同时，有效降低成本。满足国内需求的同时能将更加高端的自动化设备进行出口，丰富贸易出口方式，提升产品竞争力的关键做法。对于发展中国家而言，利用机械设计制造及自动化技术理论可丰富产业结构，拉动与机械相关的材料行业与维修行业飞速发展，为创造更多就业提供必要基础。发展中国家往往拥有大型人口红利，有效引导更多青年学子投入到学习机械加工生产自动化理论进程中是促进行业变革与发展的有效途径，正是因为有了更多人的努力，其发展速度才能不断提升。

2机械设计制造及自动化的多元化应用技术分析

2.1利用机械设计制造及自动化进行组装自动化

在群众对机械功能、使用寿命等多方面需求不断提升的广大背景下，大多机械设备由多个零件组成，作为机械运动最小单元体，其总装需系统性与精准性装配。对于细小的精密器械，其组装需上百个准确的安装顺序，如此繁杂的安装顺序无法通过一个人来完成，以一个人负责一步加工工序看似不够现实，在进退维谷的情况下，利用机械设计制造及自动化技术与工艺流程进行加工与装配可提升零件的整体性与组装正确性，为相关生产制造厂家降低返修率，保证总体装配质量提供必要基础。对于大型构件，其体积与质量大多超过单一劳动者承受范围，利用成型组装设备不但能提供准确的侧向支撑，工业焊接机器人与自动水平仪的联动使用将简化整个组装过程，避免由于工作人员的疏漏以及个人误判导致组装出现错误情况。对于组装工序来讲，利用自动化设备可极大提升单位时间内组装机器数量，为企业实现提质增效的转型目标提供更加切实可行的理论基础。

2.2利用机械设计制造及自动化技术实现柔性自动化

机械并非是冷冰冰的钢铁机械，而是能够解决群众实际需要，满足实际需求的工具，其在设计与研发阶段就已经考虑到人类人体工学以及不同使用工况。但多种多样的需求并不能通过一次设计与研发完全满足，需技术人员进行后期改造创新不断完善其具体功能。柔性自动化是与改款、创新紧密相连的技术，在过去，机械经过改款时往往伴随着生产线的演替与更换而进行，而生产线整体性变动对于任何一家从事制造业的公司与企业都是一笔不小的开支，所以在机械设计制造及自动化没有实现普及以及突破性进展的时代，大多机械设备更新周期较长，群众无法获得更加先进的机械设备，所以社会发展速度较慢。利用机械设计制造及自动化进行柔性加工时，只需进行将自动化控制设备进行重新编程，重新定义，同时将生产线进行部分改造即可实现对生产升级改造任务，与传统将生产线进行整体性替换相比，其少了繁琐性，同时可以有效降低生产线全部更换的成本，提升了机器设备更新速度，促进行业与社会的发展，满足不同群众分阶段需求。

2.3集成化技术

机械设计制造及自动化是保证机器加工生产高度集成化的重要基础，高度集成化带来高互换性、低故障率与良好密封性能。高度集成化的机器加工设备无论从单一零件生产加工制造还是最终装配测试角度考虑都无法通过个人完成。利用机械设计制造及自动化提升了机器加工的整体性，能够胜任在多场景加工任务，同时有效隔绝了空气中潮湿水蒸气以及空气中风沙侵入机器设备内部，为机器核心大脑提供密封空间。利用机械设计制造及自动化达成集成化加工可将机器内部空间利用率提升至历史最高水平，为实现多元功能布设基础。高度集成化技术应用可避免假冒伪劣情况存在，提升工艺加工水平，使加工技术迈向更高台阶。

2.4智能化技术

在国家智能制造时代号召下，利用机械设计制造及自动化将加快实现这一目标速度，不断带领我国向着工业制造强国迈进。智能化相对于机器加工设备而言，是否具有人的感官、思维过程是判度智能化等级的关键，智能化与机械设计制造及自动化联动性使用可避免出现错误，同时将加工数据进行实时回传，通过机器手落脚点以及逻辑进程判度加工是否达到工程标准。智能化加工技术以形如CAD、CAXA等工艺设计软件为主要指挥棒，将设计研发好的电子图纸导入至自动加工设备内，其可精确汇算出其最短路径，以最短时间完成对磨具加工，为工艺设计人员提供最为坚实可靠的设计成果，同时也是对错综复杂数据检测。如图1所示，其利用CAD软件进行剖面整体性绘画，其阶梯轴位置，同心圆半径情况以及打孔情况让人一目了然，便于专业人员进行观察生产。与人工绘制相比，利用CAD等二维软件绘制在计算机内部具有较强通用性，将更为具体的二维图纸可专业拟合为三维图纸，为智能制造提供必要基础。在泵轴轴肩处，其垂直度要求与公差尺寸做出详细标记，以靠近轴部端盖为例，其垂直度不应超过0.05，在其内部利用最大公差进行测定，实现清晰与具体有效结合。同时设定表面粗糙度Ra为25或12.5，根据不同加工断面采用不同工艺进行车削加工，提升表面光泽的同时避免了不必要的磨损。

2.5数控加工技术

数控加工机床是具有开创性意义的产物，利用数字联动技术可实现精准加工，避免因人作用产生加工扰动，对机械构件造成不同情况干扰。数控加工技术的出现为激光增材减材技术应用开辟道路，为丰富批量化生产提供必要基础，数控加工技术凭借其广泛性与通用性受到了更多加工生产单位的欢迎与喜爱，其不但可以进行正常的切削加工还可进行激光焊接与矫正，正是因为此类生产设备的普及使用，将机械设计制造及自动化从理论变为更为具体的现实。

3机械设计制造及自动化的多元化应用领域

3.1电气领域应用

机械设计制造及自动化在电气自动化领域得到极其广泛的应用，从每家每户的自动化空气漏电开关还是大型变电站对窃电盗电检测无一不蕴含着自动化机械设计制造，作为保证民生工程的重要资源，只有为百姓提供更为安全电能，保证使用连续性才是提升居民生活质量的关键。但庞大的电力运输网能够有效辐射所有居民区，对每条线路进行人工实时动态的检测绝非通过人工方式就可完成，只有利用自动化检测设备以及漏电机械设备才能实现全天候监测，为群众营造更加适宜的使用环境贡献更多力量，同时推动电气自动化进程发展。技术人员可通过机械设计制造及自动化预警结果精确判断出事位置，直达病灶提升故障维修速度，于个人于公司都为一举两得的关键技术。

3.2工业工程制造领域

工业工程制造领域以关照群众需求以及设计美感作为重要基础，其可有效提升机械设计的设计感，让机械功能活灵活现，为提升机械设备销量埋设基础。但设计是正向过程，是从无到有的过程，在整个过程中需花费大量资金与人力物力，相关设计人员寻求设计灵感往往需要花费大量时间。而现阶段，以汽车造型自动化设计为例，油泥模型自动加工程序出现将简化工业设计步骤，根据其可塑性可重复加工特性可实现对其重复加工，便于工作人员寻求灵感，缩短了灵感从无到有的时间进程。工业工程往往还承接超大型设备设计与制造，一体化与成型化加工将数据具体化，确定化，无论对后续加工而或拼接提供重要且精确的保障。

3.3农业领域

在农业制造领域，机械设计制造及自动化的普及将批量化种植这一梦想得以实现，利用无人机以及无人驾驶自动化收割设备可降低耕地繁琐性，避免了农田拥有者焚烧田地造成对大气的污染，可将农田产量提升至历史最高值。农业领域关乎国家战略储备以及群众饭碗问题，利用多渠道多技术联动可保证粮食生产迈向全新高度，避免因自然原因造成亩产量波动。

4机械设计制造及自动化的多元化应用优势

4.1提升系统稳定性

自动化技术能够提升机械设计制造的系统稳定性，保证其生产质量，由于自动化控制能够使制造系统依照既定的程序设计完成产品的生产制造，可以有效避免因人为操作失误导致产品不合格的现象，自动化系统稳定性极强，使用良好的性价比，可以缩短产品制造时间，操作方法上也更加方便、简易，因此能够保障产品的实际性能。稳定关乎整个生产进程，更加稳定的设备可提升使用时间，为相关加工企业节约开支，提升设备综合利用率。

4.2加强制造安全性

自动化技术能够改善应用环境，对生产数据、设备参数进行精细化管理，提升数据精确性，确保加工质量满足安全标准。例如在机械制造过程中，工作人员可利用自动化技术控制加工指令，还可以对机械设备进行监督与监测，确保当发现故障、安全问题时能够采取合理的解决方案，避免事故隐患的进一步扩大。机械加工安全问题是全球问题，值得全球政府以及相关组织加以重视。如今的世界就是一个网状的由众多设备紧密相连的信息通道，每个人无论在工作中都与手机或人际关系网紧密相连，信息与数据正是在通过机械加工假设的桥梁飞速传递与交接，如果信息安全发生漏洞，最直接的影响就是群众多元信息被泄露，其行踪、身份、身高、财产、关系圈等信息直接会打包被窃取，在信息化时代，传统的通过七个人交叉性网状的理论如今已经被缩小到两个人，而一旦机械加工安全产生漏洞，相当于受灾区所有公民的所有信息被无情贩卖。同时机械加工信息也决定了一个国家总体安全，对于军事机密以及重要战略储备资源等信息，拥有国总是较劲脑筋去隐藏使其作为一个国家最核心利益，如果国家核心利益在他国眼中形如傀儡，随意监视，即可引发恶意战争，同时威胁全球政治环境的整体性安全，所以综上所述，机械加工安全极为重要。

4.3降低资源成本

传统机械设计制造在管理方式上略显粗放，容易受人为、环境等多方因素影响，无法切实保障指令的实施，而自动化技术条件下实现了机械设计与制造流程的全方位监管，使传统管理方式得以完善与优化，保证各项资源合理运用，减少了浪费、乱用等现象，从而达到降低成本费用的目的。5总结在工业不断发展进步的今天，机械设计制造及自动化得到广泛应用，更多高校开设相关课程，每年为全社会培养了大量专业技术型人才，机械设计制造及自动化同时作为衡量一个国家综合实力的关键得到全球任何，其拥有技术多元化、应用领域多元化以及应用优势多元化特点，只有加大对人才的培养与资金投入，为社会营造出更加良好的加工环境才能拓展机械设计制造及自动化应用，不断促进行业发展。

参考文献

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[2]潘峰，肖乙科.多元化分析视角下机械设计制造及自动化应用探讨[J].湖北农机化，2019（18）：14.

[3]黄日进.多元化分析视角下机械设计制造及自动化应用研究[J].科技视界，2020（19）：82-83.

作者:陈毫 单位:郑州科技学: