自动化技术在机械设计制造中的应用研究

喻士松

摘要：随着我国经济和科学实力的飞速发展，制造业的强大成为了首要目标，所以机械自动化的目标也更加明确，本文主要探讨自动化技术在机械设计制造领域的应用，首先介绍了自动化技术的概念，其次分四个种类介绍了自动化技术在机械设计制造中的实际应用，旨在分析强调自动化技术对于机械制造的重要作用。

关键词：机械自动化；组成；应用；绿色

自动化技术和机械设计制造紧密相连，互相联系，推动着工业的发展。以往的机械设计制造技术只是单纯的绘制图纸、设计工艺流程、加工制造、装配、生产，但是随着上个世纪半导体行业的迅速发展，计算机技术得以发展，机械设计制造已经不再停留在传统的机械设计制造领域，其升级转型成为了机械自动化，自动化技术在机械行业发挥出了强大的优势，推动着机械设计制造行业迅速前进，因此，机械设计制造行业中也涌现出了一批批新兴名词，如先进制造技术、柔性制造、集成制造等，这些词汇都体现了自动化技术在机械行业的应用，而且是机械设计制造发展的方向，制造业是一个国家的支柱，所以自动化技术在机械设计制造行业的应用非常重要，本文也是结合我国的实际情况加以分析。

1 概述机械自动化及其组成部分

1.1 机械自动化的概述

机械自动化技术在当今的工业生产中随处可见，最常见的是流水线式生产，以往的流水线生产需要很多工人站在各个工位进行手工操作，但是目前一条流水线几乎不需要人工，产品的生产和运输全部由计算机自动操作和决策，其中可编程逻辑控制器（简称PLC）在自动化生产线中就起到了很重要的作用，因此大大提高了效率。

机械自动化通俗易懂地说就是让机械设备能够在没有人工干预的情况下自动运行，根据人工事先设置好的程序命令等进行操作和生产。自动化技术在机械设计制造行业的应用主要就是体现在自动化控制和管理方面，相比于传统机械制造大大提高了科学性和可用性，对于整个行业的生产都是具有里程碑式的意义的。

自动化技术应用于机械设计制造行业带来的优势也非常多，如提高生产产品的质量、降低产品生产周期、产品的更新换代时间更短、人工的劳动强度大大降低、工作环境也更加安全和卫生等。自动化技术在机械设计制造领域的应用是一个重要的不可改变的方向，对于机械行业的发展不可缺失。

1.2 机械自动化技术的组成

机械自动化技术的控制核心是自动化单元，自动化技术的发展也是基于计算机技术的发展而发展的，当人类发明计算机之后，人们进行计算的速度大大提高，因此也能够实现机器代人进行计算和控制，后续在上世纪末，各种控制芯片，例如单片机、微机、PLC等均出现在工业领域，大大提高了機械设计制造的自动化程度，而这些芯片就是自动化单元，其涉及到很多学科的知识，主要包括以下几个部分：（1）传感器，传感器的作用就相当于人体的感觉器官，主要作用是搜集外部信号，而在机械自动化中所体现的作用即监测外部信号以及机器自身的各个部分的信号，信号种类多样，如角位移、角速度、角加速度、振动等。（2）作用单元，其相当于人类的执行器，如手臂等，直接进行任务和工作的执行。（3）程序单元，程序在计算机内部是指令和数据的集合，程序是人事先赋予计算机的，作用是告诉计算机进行什么样的控制，做一件事分为哪几步，程序的好坏很重要，直接决定了计算机执行的效率，因此程序是核心。（4）控制单元，控制单元作用主要是调节作用单元按照程序指令进行相应的动作，此外还需要结合传感器传来的信号进行控制，其相当于整个计算机的司令部，是整个机器的“大脑”。（5）制定单元，制定单元与传感器直接连接，负责处理传感器的信号，然后传递给控制单元，，其在整个计算机中也是体现着不可替代的作用。

2 自动化技术在机械制造中的应用

自动化技术在机械制造中的应用非常广泛，本文主要将这些应用分为四类进行叙述，即高度集成化的应用、智能机械制造的应用、柔性自动化的应用、虚拟化的应用。

2.1 高度集成化的应用

机械制造现在追求一种高度集成化，即集成制造，集成制造即将一个产品进行设计制造的全生命周期的各个阶段都整合起来，结合计算机技术和数据库技术，让整个产品的设计制造高度集成化，各个生命周期联系更为紧密，便于进行修改和开发，也提高了产品的更新换代效率，相比于之前各个阶段单独进行设计制造能够让各个生产阶段不再过度独立。高度集成化的主要体现就是计算机辅助技术，如计算机辅助设计（CAD）、计算机辅助制造（CAM）、计算机辅助工艺规划（CAPP）、计算机辅助测试（CAT）、计算机辅助质量控制（CAQ）等，这些计算机辅助技术结合数据库进行数据管理，通过计算机网络技术，把企业的生产、营销和售后联系在一起，使产品更加能够抵制市场变化，整个企业也成为了一个大的系统，将机械制造企业的所有生产要素和信息数据、经营管理工作等科学的集成为一个整体。

2.2 智能机械制造的应用

随着目前计算机技术、信息技术的飞速发展，人工智能也成为了研究的热点，智能化成为了各行各业的一个目标，特别是机械行业，智能机械制造这个名词也出现在了这一领域，成为这一领域的前进目标和方向。这一方向涉及众多学科，如控制学、数学、人工智能技术、信息技术等，学科和学科之间额交叉渗透能够实现很多创新，目前人工智能技术已经达到了比较高的水平，如阿尔法狗、小度机器人等，这些人工智能产品的体现为机械制造领域融入智能化的因素提供了方向，更多的机械制造和生产都在往这个方向发展，如机器人搬运、焊接等，机器在进行运行的时候由一定的算法可以自我进行推理和运算，最后自我决策，这样省去了更多的人力，让机械制造生产的出错率更低，而且生产制造更加安全。

2.3 柔性自动化应用

柔性自动化，通过字面进行解释即自动化技术在机械设计制造领域的应用能够让机械产品的设计制造更加柔性灵活，能够方面随时对一些特殊情况做出反应，如机械产品生产过程中客户突然需要更换结构或者新增功能等，此时，若是传统机械设计制造行业，则需要全部重新进行设计制造，这样费时费力还不经济，但是对于柔性自动化系统，这些问题都迎刃而解，机械产品的生产制造得以柔性化，其在生命周期中能够被科学优化和调整，因此柔性自动化对于机械设计制造有着很重要的作用。

柔性自动化系统需要结合计算机技术、信息技术等对整个产品的信息进行处理，将产品信息管理得当，加上合适的人工管理，进而更好的确保产品质量，满足客户和市场需求。

2.4 虚拟化的应用

虚拟化的应用可以简称为仿真，机械设计制造产品进行实际制造之前，为了节省财力物力，通常利用计算机软件进行产品的仿真验证，如飞机在制造之前进行虚拟风洞实验，机器在进行实际制造之前进行力学仿真分析等，这样的仿真技术可以提高产品的生产效率，降低生产制造周期，还可以发现设计过程中可能出现的错误并及时改正，减少损失。

3 结束语

自动化技术在机械设计制造领域的应用十分广泛，其不仅降低了成本，还提高了生产效率，提高了产品质量，让机械行业更进一步发展，营造更加安全和可靠的工作环境，降低工人劳动强度，也提高了企业的经济实力，自动化技术在机械设计制造领域的应用将不断发展，不断进步。

参考文献

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[2] 文小平. 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（7）.

[3] 牛军平. 新形势下自动化技术在机械设计制造中的应用研讨[J]. 门窗，2017（3）：118-118.

（作者单位：淮安市计量测试中心）