自动化技术在机械设计制造中应用浅析
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摘要：机械制造在工业发展中占据十分重要的位置，同时对于国家经济的发展也具有重要意义。新形势下，机械制造不但在工业发展中起到决定性作用，并且与高新技术及农业发展具有较为密切的关联，尤其是自动化技术的应用，更是将机械制造推向了一个新的发展高度。基于此，笔者分析了自动化技术在机械设计制造中的作用，研究了该技术在机械设计制造中的应用及发展趋势，仅供参考。
关键词：新形势；机械设计制造；自动化技术
当前，计算机技术得到了比较普遍的应用，计算机技术的应用改变了人们的生活、学习与工作方式，极大地促进了社会经济的发展。尤其是在机械设计制造领域，自动化技术应用程度的高低俨然成为机械生产加工企业自身竞争力强弱的重要象征。在机械设计制造中，应用自动化技术不仅可以缩减企业的生产成本，同时可以提高企业产品生产质量，给企业创造更多经济效益。所以，当前众多科研人员致力于该领域的研究，确保机械设计制造和自动化技术有效融合，充分发挥机械设计制造的作用，并使之更好地服务于社会。
1机械设计制造中自动化技术的作用
1.1缩减生产成本
传统的机械设计制造技术应用尽管十分广泛，但是会导致部分生产加工材料的浪费，加大机械制造成本的投入，对于企业的长远发展十分不利[1]。在机械设计制造中，应用自动化技术，能够确保机械设计制造各道工序更加符合精细化的发展要求，例如，针对机械制造加工中出现的废料，可以予以合理应用，这样可以缩减制造加工成本，提升企业的经济收益。另外，合理应用自动化技术，能够改善机械设计制造中的一些不合理环节，保证机械原材料有更加良好的适应性，有效减少原材料产生的废弃物。因此，自动化技术不仅可以有效减轻工作人员的劳动强度，而且还可以有效节约能源。
1.2提升生产效率
在机械生产加工中应用自动化技术，可以显著提升机械制造的智能化水平，提高产品质量与工作效率，增强企业自身竞争力，扩大生产规模，为企业的良好发展提供助力。在机械生产加工中应用自动化技术，可以优化机械设计和制造流程，有效弥补机械设计制造中存在的不足，提高和改善产品质量，应用效果较为明显。
1.3改善机械使用情况
将自动化技术应用于机械设计制造中，针对机械设备进行监控及管理，能够使机械设备的使用状况得到一定的改善，推动企业的快速发展，提升企业工作效率。一方面，自动化技术是以计算机技术作为基础，能够利用程序的设置实现对机械装置操作的有效控制。从某种意义上讲，这样能够规避机械的人工性损伤，有效延长机械设备的使用寿命，缩减机械设备的加工制造成本，明显提高企业的经济效益[2]。另一方面，科学应用自动化技术能够强化对机械设计制造流程的监管，借助于对相关监控数据信息的细致分析，能够确保机械设备正常稳定运转，并实现对机械设备的良好维护。
2机械设计制造中自动化技术的应用
2.1集成化应用
针对一些比较复杂的机械产品，应用自动化技术进行加工，就可以实现各个生产系统间的有效配合，各个级别的机械生产系统间可以相互配合完成对产品的设计加工，从而优化了机械设计生产过程。当前，在机械设计生产过程中，使用计算机集成系统能够根据设计生产的制造流程进行综合化生产管理，并通过对各种分散自动化系统的高效整合，促成相对完善的生产制造体系，加强机械设计、生产和营销管理等多个环节间的联系，实现对市场调研、产品设计和销售、机械加工等过程有关信息资料的收集，满足整体生产过程物料流与信息流之间的统一化管理的要求[3]。针对机械部件的生产加工进行举例说明，根据NC代码，需要把毛坯加工成符合相关尺寸和质量要求的零件，接下来对零件进行装配，获取相应的机械部件。整体过程中包含众多不同的环节，通过使用计算机集成化制造过程管理系统能够完成对自动化机械设备生产关键数据信息的有效采集，主要包括材料储运工作站、加工工作站、质量测量工作站、刀具管理工作站等，之后设备信息流和物料流之间就会相互交叉，信息集中化并向管理部门进行反映，从而针对机械设备生产任务进行集中性的管理和监控。不同的智能化控制系统能够实现不同的功能，并彼此协同完成特定的生产任务。比如，在机械式立体停车装置的车盘边梁工艺制造流程中实现集成化控制系统的应用，由于车盘边梁材料为高冷弯薄壁钢材，需钻大量的连续钻孔，由激光切割器、自动输送线、电脑控制系统、自动平板机等联合组成了智能化生产线，计算机对各台生产设备的实际操作时间加以协调，对材料进料的响应速度加以控制，降低了设计人员的工作压力，减少了人力资源的投入，同时提升了生产效率。在机械制造中加强智能化技术的应用，可以极大地提高机械制造的集成化程度，并且创新机器产品加工过程，从而使机器产品加工具有较高的智能化水平。
2.2数控化应用
应用相关计算机软件实施自动编程过程，可以确保对数控加工生产过程的有效控制，满足机械设计制造自动化的要求。在机械设计制造过程中，应用计算机辅助软件，对数控仿真加以分析，并在虚拟现实的环境下针对各机械产品的尺寸、结构和形状等多方面实施直观性展示，从而达到对生产产品特性的全面反映，这样可为设计工作者图纸的设计与修正提供一定的技术性支撑，进而保证机械生产工作更加安全准确。至于普通的二轴车床或三轴铣床，则可直接由数控系统和相应的机械驱动装置加以配置，仅需要针对刀具及其采用的装夹方式与程序作一定的调整，便可以完成对于各种工件的批量加工。就机械控制层面来讲，当前通常应用PLC确保其实现，因此通过该技术也可高效解决设备逻辑与开关间的控制问题，从而实现较高的加工精度与效果。机械设计与生产过程中，所使用的数控机床通常在结构上存在一定差异，然而一般都包括数控机床、可编程单元、数控机床和控制中心等，当输入了一定的信号之后系统电路便会进行驱动[4]。对计算机系统进行分析处理之后，就可以获取加工坐标轴并输入相应分量，再经过放大和转换处理，在伺服电机等相应控制设备中完成输入，以此实现对加工机床动态的有效监控。
2.3柔性化应用
机械生产加工中应用自动化技术，可以确保机械产品柔性化生产的有效实现，也就是将机械设计制造技术和自动化技术进行有机结合，强化不同生产环节之间的关联，针对机械生产制造流程实施升级与优化。当前，很多机械设计制造企业都已建设了相应的柔性化生产线，通过使用电子凸轮和电子传动齿轮取代相关的机械零件，从而高效实现轴间柔性连接。应用快速高精度伺服装置管理技术和现场通信计算机控制，能够提高生产线上各个工序段装置之间的相互耦合，从而提高各个生产线之间的关联。通过使用相对单独的PLC伺服控制器，也能够针对各工序段设备和生产线进行更加高效的管理。应用于集成控制器，能够使各控制器之间实时地进行与机械设计制造中产品有关数据的有效传递，这样便能够在第一时间获取产品相应的生产状况，从而强化生产制造过程信息管理系统和产品关系模型信息库间的双向通信能力，使机械设计与生产过程的柔性化管理工作得以良好进行。针对柔性化产品，则主要依靠于自动化技术，但因为单纯应用于机械零部件较易产生信号迟滞的缺陷，所以必须引入智能化装置在瞬息间完成排产，以有效实现生产规格的调试，这样整个生产系统相应的恢复时间便会缩短，从而保证连续性生产，完成生产目标。例如，在机械式立体停车设备的钢框架生产中，可以将柔性化制造技术融入其中，通过同样的测量工位可以生产多个不同钢梁和钢板梁的产品。钢框架的生产流程主要包括：将材料输送至数控机床，然后按照图纸的尺寸加工锯材，接下来在九轴三维钻床中完成输入，能够一同进行三种孔的钻孔，完成对型钢的固定。使用红外线技术，针对型材的相关尺寸加以检测，将0点定好，其中一只机械手执行零件板的上料操作，能够自动实现检测过程，而且可以找到型钢上板材的定位；另一只机械手的工作是自动寻找等焊接点，进行焊接工作。在柔性生产线中，针对连接板的定位都是利用机械手完成的。
2.4智能化应用
2015年中国提出了“中国制造2025”战略，2016年又发布了《智能制造发展规划（2016—2020年）》，明确了机械制造智能化发展的方向。将自动化技术应用其中，能够在生产现场针对数控加工机床、传感器等智能化相关生产设备进行合理布设，实现对工厂中物联网的有效创建，这样便可针对机械设备进行自动化控制，完成智能化生产过程。随着网络智能化的逐渐发展，数控系统模块化设计得到有效实现，同时通过强化不同模块之间的关联，可实现群控系统的有效创建，然后根据实际生产需求进行智能化分析，编制合理的机械产品生产方案，并针对相关生产资料与信息及时进行调整[5]。例如，应用自适应技术，可以将自动识别负载等相关参数变化作为基础，实现对前馈控制数据信息和电机参数等相关数据信息的自适应运算，接下来利用自动编程对相关生产设备进行调节和控制。将自动化技术的应用作为基础，可以针对系统数据实施自动采集、分析及处理，工作人员能够结合系统所提供的相关数据，对结果与图像进行分析，给出相应的设计制造方案，确保客户的个性化需求得到满足。科学应用网络技术，可以确保不同生产设备控制端的有效连接，实现相关数据信息的共享，同时可以针对产品设计制造过程实施远程控制，确保了无人操作流程的有效实现，满足智能化生产的相应要求。
3新形势下机械制造自动化的发展趋势
3.1机械制造技术数字化
毋庸置疑，当前是信息化时代，计算机技术与通信技术得到了快速发展，并在数字制造领域得到了较为广泛的应用，企业的生产及经营管理也因此产生了一定的变化。机械制造业通过网络对相关信息进行公开，同时也借助网络进行市场的开发。在数字制造环境条件下，机械制造自动化技术通过网络技术平台以及产品开发虚拟数字平台，针对产品的生产及加工进行数字模拟，同时针对相关环节实施测试，这样可以确保所产生出的产品具有更强的市场适应性。
3.2虚拟技术水平提高
虚拟技术是21世纪诞生的一种重要技术，传统的虚拟技术是将模拟当作核心，对无限接近相应工作条件的过程加以模拟，然后完成对具体生产过程中可能会出现的问题的有效预测[6]。当前，机械设计制造领域中虚拟技术的应用，主要是预先对问题的原因加以分析，然后制定相关解决措施，有效规避故障问题，这样可以保证更高的生产效率以及产品质量。然而，目前针对虚拟技术的研究依然不够，各方面都有待改进。因此，相关技术工作者应从技术能力、理论基础等多方面予以提升，并结合相关科学技术，尽可能降低人为因素在其中的干扰性影响[7-8]。
3.3机电一体化
机电一体化是由计算机技术、机械生产加工技术、光学技术、信息技术等多门学科交叉而形成的。应用机电一体化技术，可以确保产品更加具有智能性、系统性和模块化等多方面的特点。新形势下，在机械设计制造中应用机电一体化技术是当前机械制造行业发展的重要方向，机电一体化技术具有无限广阔的发展空间，能够使产品的设计更为科学，显著提高企业的生产效率[9-10]。
4结束语
综上所述，新的发展形势下，机械设计制造和自动化技术之间的有效融合，不但确保了生产的高质量，而且从整体上优化了机械制造流程，保证了技术的高水平应用，同时降低了机械生产成本，对经济的发展具有十分重要的意义。借助先进的机械制造技术，经济的增长也会更加稳定。人们的生活及生产与机械设计制造行业之间存在着密切的关联，为了保证机械制造行业能够更加稳定发展，应对机械自动化技术进行更加深入的研究，为经济发展作出贡献。
作者:王静 单位:吕梁职业技术学院
