浅论机械自动化的发展方向

李存利

摘要：本文针对我国机械自动化的产生、发展与应用现状，针对物资供输生产自动化、自动化、设备装配自动化等方面对机械自动化技术应用进行了探讨，指出其不断向高度集成化、智能化发展的前景。

1.机械自动化产生及定义

在1971年日本的《机械设计》杂志副刊上刊登了机电一体化这一名词，随着机电一体化的发展而被广泛的应用。美国机械工程师协会于1984年为现代机械下了如下定义：“由计算机信息网络协调与控制的，用于完成包括机械力、运动和能量流等动力学任务的机械和（或）机电部件相互联系的系统”。20世纪90年代国际机器与机构理论联合会，给出了这样的定义，机电一体化是精密机械工程、电子控制和系统思想在产品设计、制造过程中的协同结合。

2.机械自动化在生产制造中的应用现状

机械自动化技术实现机械自动化的理论基础是控制理论。控制理论是解决当今具有挑战性的社会生产与科技研究问题发挥了重要作用，是实现自动化控制的理论基础，其发展及应用将彻底改变人类传统生产、生存、生活和管理模式。机械自动化生产应用主要体现在以下方面。

2.1.生产自动化自动化的机械制造加工系统，可以自动持续进行重复工序的循环，同时还可以自动装卸机械组件。

2.2.信息自动化包括计算机辅助设计、辅助制造以及产品数据库系统管理等。计算机辅助设计是指通过计算机的图形设计软件及设备，辅助工程师进行机械部件及构造的设计工作；产品数据库系统管理是对计算机设计、生产制造过程中出现的数据信息进行系统化管理。

2.3.设备装配自动化设备装配自动化是将特定规格、形状的机械零配件按照设计预定的技术要求，通过搬运、组装、调试、试验、验收等步骤，自动组装为一套能够进行生产制造的工艺流水线。

2.4.物资供输自动化物资供输自动化管理可将机械制造系统中所需的各种原材料或成品输送到预定的相应位置。

2.5.检测自动化随着现代科学技术水平的不断发展和提高，各种新型材料和部件以及有特殊功能要求的新型复杂加工设备不断被应用到机械制造业中，使产品的检测技术和工作难度也不断增大，自动化检测技术必然被引入到机械制造中，现在应用相对较多的技术主要包括基于时序、电流信号、人工神经网络对刀具、组件磨损状态的识别检测以及多判断系统的智能设备诊断技术等。

3.机械自动化的优点和效益

随着机械自动化技术的快速发展，机械自动化产品有逐步取代传统机电产品趋势。与传统机电产品相比，机械自动化产品具有高的功能水平和附加值，它将给开发生产者和用户带来社会和经济效益。

3.1.改善劳动条件，有利于自动化生产

机械自动化产品自动化程度高，是知识密集型和技术密集型产品，是将人们从繁重的体力劳动中解放出来的重要途径，可以加速工厂自动化、办公自动化、农业自动化、交通自动化甚至是家庭自动化，从而可促进我国四个现代化的实现。

3.2.生产能力和工作质量的提升

机械自动化产品大都具有信息自动处理和自动控制功能，其控制和检测的灵敏度、精度以及范围都有很大程度的提高，通过自动化控制系统可精确地保证机械的执行机构按照设计的要求完成预定的动作，使之不受机械操作者主观因素的影响，从而实现最佳操作，保证最佳的工作质量和较高的产品合格率。同时，由于机械自动化产品实现了工作自动化，所以生产力大大提高。此外，由于机械自动化工作方式具有可通过调整软件来适应需求的良好柔性，特别适合于多品种、小批量产品的生产，是缩短产品开发周期、加速更新换代的重要途径。

3.3.使用安全性和可靠性提高

机械自动化产品一般都具有自动监视、报警、自动诊断等功能。在工作过程中，遇到过载、过压、过流、短路等电力故障时，能自动采取保护措施，避免和减少人身与设备事故，显著提高设备的使用安全性。机械自动化产品由于采用电子元器件，减少了机械产品中的可动构件和磨损部件，从而使其具有较高的灵敏度和可靠性，故障率降低，寿命得到了延长。

3.4.节约能源，减少耗材

节约能源是国家的战略目标，也是用户十分关心的问题。机械自动化产品通过采用低能耗驱动机构，最佳的调节控制，以提高设备的能源利用率，可达到明显的节能效果。由于多种学科的交叉融合，机械自动化系统的许多功能一方面从机械系统转移到微电子、计算机系统，另一方面从硬件系统转移到软件系统，从而使得机械自动化产品系统朝着轻小型方向发展，减少了材料消耗。

4.机械自动化的发展方向

近30多年我国研究机构及一些大中型企业虽对机械自动化发展方向这方面进行了大量研究，对这一技术的发展及应用做了大量工作，并取得了一定的成果。但与日本等先进国家相比，仍有相当差距。机械自动化在技术、工程系统方面已有很大的发展，但基础理论方面尚在发展中，还很不完备。今后的发展方向有如下几个方面。

4.1_机电一体化

机电一体化就是机械自动化的发展和延伸，传统的机械产品只有向机电一体化方向发展，才是机械工业发展的唯一出路。

4.2.具有复合功能，适用面广

机械自动化产品跳出了机电产品单技术、单功能的限制，具有复合功能和复合技术，使产品的功能水平和自动化程度大大提高。机械自动化产品一般具有自动化控制、自动补偿、自动校验、自动调整等功能。

4.3.智能化

智能化是21世纪机械自动化技术发展的一个重要发展方向。这里所说的“智能化”是对机器行为的描述，是在控制理论的基础上吸收人工智能。

5.总结

机械自动化在设计和制造上具有多功能、高质量、高可靠性，低能耗的意义，所以机械的设计、制造都是围绕着机械自动化来进行的。机械自动化技术所面临的共性关健技术是传感检测技术、信息处理技术、伺服驱动技术、自动化控制技术、接口技术、精密机械技术及系统总体技术等。所以说，机械自动化系统就是机电一体化系统。

参考文献：

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