机械设计制造及其自动化的特点与优势研究

姜北晨 郝志勇

摘要： 机械设计制造及其自动化技术是工业生产领域中重要的应用技术，是国家科技水平的一种体现，代表了机械制造业生产水平的高低。随着机械设计制造及其自动化技术的应用，进一步促进了国家机械制造业的发展，使得机械制造业的生产水平得到了大幅度的提升。本文便以机械设计制造及其自动化技术的相关特点和优势为重点，进行一番研究探讨。

Abstract： Mechanical design， manufacturing and automation technology is an important application technology in the field of industrial production. It is an embodiment of the national scientific and technological level and represents the production level of mechanical manufacturing industry. With the application of mechanical design and manufacturing and automation technology， it further promotes the development of national machinery manufacturing industry， and greatly improves the production level of machinery manufacturing industry. This paper focuses on the relevant characteristics and advantages of mechanical design and manufacturing and its automation technology.

關键词： 机械设计制造及其自动化;技术特点;技术优势;发展趋势

Key words： mechanical design manufacturing and automation;technical features;technical advantages;development trend

中图分类号：TH122                                      文献标识码：A                                  文章编号：1674-957X（2021）24-0182-03

0  引言

工业化生产时代的社会经济的发展速度非常迅速。为满足社会高速发展的需求，工业生产必须保持着较高的生产效率。传统的机械设计制造业的效率水平与新时代的发展要求是严重不相符的。而机械设计制造及其自动化技术能够在保证生产质量的同时，缩减的机械制造的生产成本，使生产效得到有效提升，使机械制造具备了集成化、智能化等特点，从而满足了现代工业生产对综合生产效益的要求。所以，机械设计制造及其自动化技术已然成为未来机械制造业的应用潮流，因而得到了相关专业人员的高度重视。图1和图2分别为机械自动化生产车间和机械制造流水线的示意图。

1  机械设计制造及其自动化技术的主要优势

1.1 生产效率高

在实现自动化后，机械设计制造技术最大的技术优势便是在效率性方面的提升。在机械制造领域，生产效率可以看作是经济效益重要体现之一。传统的机械制造技术使得生产企业需要雇佣大批的劳动力，在经过一系列较为繁琐的机械操作后，才能完成产品的生产工作。在这一过程中，往往需要耗费大量的时间才能得到合格的产品。因此，采用传统机械制造技术的生产效率始终处于较低的水平。若生产设备的机械结构较为精密，则会对相关操作人员的操作技术提出了更严格的要求。以内燃机的机械制造为例，内燃机由气缸、曲轴箱、曲轴等多个零部件组成，其加工精度要求较高，一旦加工失误，极易导致内燃机设备无法正常组装和运行，从而造成该设备无法通过验收工序。所以，传统的机械制造技术需要每位工作人员在生产过程中，必须严格地遵守生产规则，按照操作标准进行按部就班的操作。

此外，较为繁琐的操作步骤，不仅增加了制造时间，还会加大失误操作的几率，不仅会给机械制造环节造成不同程度的影响，还会降低工作人员的人身安全性。有的时候，一个生产环节的失误，会导致整个生产过程的失败，使得工作人员的精力与投入的生产资料被白白浪费，进而造成整个生产成本在大幅度增加的同时，产能反而进一步的降低。

而自动化的机械生产技术则不需要大量的人工进行控制，其生产过程主要由计算机程序进行操控，这就使得自动化机械生产技术可以有效减少生产厂商在劳动力方面的支出。自动化生产程序的操作指令具有高度的精准化特征，可以操作相关设备进行标准化的生产，在重复性的生产操作中，几乎不会出现操作失误的问题。这一特点可以确保机械生产过程始终保持相同的生产速度，从而实现了生产质量与生产速度的双重保障。

1.2 安全性高

安全性是机械生产过程始终严格要求的一项工作标准，既包括生产工人的人身安全，也包括了产品的质量安全。相关行业必须以保证工作人员人身安全为前提条件，才能进行相关产品的生产活动。传统的机械生产使用的劳动工人较多，生产操作较多，给生产安全管理造成了一定的难度。由于缺乏自动化管理，生产设备的响应速度往往由操作工人所决定，一旦出现操作失误或故障问题，生产设备难以及时地停止，以避免事故问题的扩大，因而导致传统生产模式很容易发生一些较为严重的安全生产事故，不仅威胁到工人的人身安全，也严重影响了产品的质量安全。

机械设计制造及其自动化引入了自动化管理控制技术，实现了计算机程序对生产流水线的远程操控，负责生产工作的工人往往不需要身临一线便可以控制機械生产的全过程，从而在根本上提高了对工作人员的保护水平。随着自动化控制技术的使用，机械生产过程的各项操作精准度得到了大大的提升，从而有效避免了操作失误的发生。此外，自动化控制的机械设计制造可以对生产过程进行自动化检测与监控，能够自动查找故障问题，一旦在生产过程中发生故障或事故，可以在第一时间响应，立即暂停生产设备的运行，从而实现了对生产事故问题的及时控制，减少了事故问题带来的损失。

1.3 环保性高

机械制造行业在生产相关产品时，需要使用大量的原材料。为确保生产效益，需要控制其生产质量，避免出现大量的不合格产品，造成原材料的浪费。但是传统机械设计制造工艺的复琐性容易造成工作人员的操作失误，进而影响产品的生产质量，导致劳动力和生产资料的双重浪费，严重影响相关企业的生产效益，不符合我国所提倡的可持续发展和绿色发展的理念。机械设计与制造及其自动化技术在机械制造过程中大量应用自动化控制技术，能够确保制造加工过程的精确度，因而可以有效避免因操作失误而带来的生产缺陷问题，从而减少了生产过程对生产原材料的浪费。长期应用自动化的制机械造技术，所节约的生产资料是极为可观的，从而保障了相关制造企业的生产成本。

此外，机械加工制造过程在消耗原材料的同时，还会消耗大量的能源，并排放生产废物。大量不合格产品的出现不仅意味着生产成本的增加，也会导致能源消耗和废物排放量的增加。机械制造产生的废物若直接排放，会给当地环境造成非常严重的污染问题，以及一系列的后续影响。为保护当地自然环境，我国对机械制造业提出了严格的环保要求。为此，相关厂商在降低生产污染方面投入了大量的资金成本。机械设计制造及其自动化不仅可以实现对生产制造的精确化控制，还可以与先进的绿色生产技术相结合，实现对生产污染的精准控制和管理，有效减少生产过程所产生的废物排放量，为减少厂商的环保成本投入提供了巨大的帮助。

经过大量实际生产经验的积累和先进技术的改进，机械设计制造及其自动化技术的环保性功能得到了长足的发展，在保持高质量高效率的生产功能的同时，其节能减排效果变得更加突出。目前，节能性已经是机械设计制造及其自动化技术的重要功能之一，为推动机械制造行业的绿色发展作出了一定的贡献。

1.4 功能全面

传统的机械设计制造技术的应用模式较为单一，只能按照应用模式进行产品生产，如果改造的生产环节必将导致所有的生产任务受到影响。如果增添了新的应用功能，必须对加工精度进行重新校正，因此，传统机械设计制造技术增加其他应用功能往往面临较大的难度。

机械设计制造应用自动化技术后，首先可以减少设备测试难度，降低了增添新式生产模块的难度，从而利于机械设备的功能升级，使机械制造设备可以参与更多的生产环节。具备自动化功能的机械设计制造技术可以有效减少人工操作步骤，节省了人力资源。

2  机械设计制造及其自动化技术的主要特点

机械设计制造及其自动化是以传统机械设计制造技术为基础，融入了自动化、信息化等高新技术，是对传统技术的一次创新。机械设计制造及其自动化的出现，完美地替代了传统的机械设计制造技术，能够更加满足当前社会对机械制造业的要求。机械设计制造及其自动化主要拥有以下几大特征。

首先是具有较为明显的综合性特征。机械设计制造及其自动化涵盖了多项专业的技术知识，如机械专业、设计专业，以及自动化专业等等。由于融合了多个专业的知识，使得该技术与传统机械设计制造技术相比拥有较强的综合性。机械设计制造及其自动化的研究对象较广，既可以是工业设备，也可以是机械产品。在实际生产过程中，机械设计及其自动化技术的应用贯穿整个生产流程，从设计运行到生产制造，均可以使用该技术。

随着同信息技术、计算机技术和智能控制技术的应用，机械设计制造及其自动化的技术水平进一步得到了提升。目前，该技术已经成为机械制造行业不可或缺的应用技术。

其次是较强的系统性特征。机械设计制造及其自动化技术是传统机械制造技术与现代高新技术的融合，其应用技术已然十分成熟，并逐渐形成关于自身的系统工程，从而实现贯穿整个机械制造的全过程。较为典型的便是控制系统和检测系统，可以实现系统化的自动控制与检测。例如在内燃机的制造过程中，内燃机的结构复杂，零部件众多，传统的机械加工制造环节需要大量的人力进行监管，难以形成系统性的生产控制。而自动化的机械制造技术可以对内燃机的全部制造流程进行系统性控制，从而便于加工人员更加精确地控制内燃机各部分零件的加工情况和加工精度，保证了使内燃机的制造周期和制造质量。

第三是高度的自动化特征。传统机械设计制造的生产效率取决于操作人员的专业素质，生产效率不稳定，而机械设计制造及其自动化则主要利用自动化的机器设备代替了人工操作。除了必要的操作人员外，相关生产工作可以由大量的自动化设备来完成，从而实现了生产过程的机械自动化。例如，在制作内燃机等零部件众多的机械产品时，其加工流程是极为繁琐的，在应用自动化制造技术后，生产流水线的管理工作可由机械设备完成，从而极大地解放了生产力。

3  机械设计制造及其自动化的未来发展趋势

机械设计制造在与自动化技术结合后，给机械制造行业带来的变革是巨大的，是对传统机械制造业的一次颠覆。传统机械制造业庞大的劳动工人和繁琐的生产流程已经被自动化的生产流水线所代替，使机械制造业在保持高水平的生产效率的同时，进一步压缩了其生产成本。机械设计制造及其自动化技术在目前的机械制造领域有着无可比拟的地位，但对该技术的研究并未停下，随着社会科技的不断更新，机械设计制造及其自动化技术仍然有着很大的升级空间。根据现有的科技水平进行研究，未来的机械设计制造及其自动化技术的发展趋势主要有以下几大方向。

3.1 数字化发展

互联网信息技术是支持信息社会进一步发展的主流技术之一，因此，融合数字化信息技术必然成本机械设计制造进行技术升级的重要选择之一。机械制造进行数字化升级就是将机械制造与互联网技术相结合，实现机械制造的数字化管理。相关企业可以通过信息技术收集与机械制造相关的各种信息数据，经过数字化处理后，可以为机械设计、机械制造、机械产品销售，以及相关产品售后等工提供重要的信息支持，以便于机械制造企业实现对市场的把控。

3.2 智能化发展

人工智能是当前乃至未来社会研究的重点课题之一，鉴于智能技术的诸多优势，机械设计制造及其自动化必然会向着智能化方向而发展。智能化机械制造技术的人机互动将更加深入，不仅可以进一步帮助工人完成生产制造工作，还可以实现对机械制造过程的进一步优化。例如，智能化的机械制造技术在处理生产环节故障问题时会表现的更加高效快捷，能够实现故障问题的快速定位与处理。同时，借助智能技术可以提高对机械制造数据的分析处理能力，从而为机械制造的决策工作提供更为合理而准确的分析结果。

而智能化的机械设计制造又包括了人工智能、自动化、多功能化和集成化等多种技术。一旦智能化的机械设计制造及其自动化技术趋于成熟，机械生产企业可以使产品的生产效率获得质的提升，从而进一步为企业减轻生产经营负担。见图3。

3.3 精密化发展

超精密加工是机械制造行业未来发展的一大重要方向。在未来社会，信息化技术所发挥的作用更关键。作为未来关键技术的信息化技术也在不断的发展创新中，对于信息设备的精密程度有了更高的要求。为此，机械设计制造及其自动化技术必须顺应时代潮流，要满足精密设备的加工需求。目前，关于机械设备的超精密加工技术已经较为成熟，如超精密的铣削加工、磨削加工、特种加工等等。但是为了满足其他种类产品的超精密加工需求，机械设计制造及其自动化技术还需要不断的进行研究。

机械设计制造及其自动化的超精密加工主要有以下几个研究方向，分别是更高的加工精度与效率，微型化精密加工、大型化精密加工，以及智能化精密加工等等。其中，微型化精密加工具有较为典型的代表性。微型化的机械制造技术主要是利用纳米、微米等技术，使机械制造产品的体积进一步缩小，同时保证产品的加工精度，从而进一步降低机械制造的成本和能耗。目前，微型化加工技术已经应用于以航天工业为代表的多个行业领域。

3.4 生态化发展

绿色发展是社会发展前进的主流趋势，机械设计制造及其自动化的发展也受到了绿色发展理念的影响，将社会效益、生态效益等绿色发展理念作为该领域技术发展的前进方向之一。生态化的机械设计及其自动化技术主要体现在产品的制造、销售和回收等环节。在这些环节中，生态化的机械制造将最大限度地降低对能源的消耗，并最大化地利用社会资源。例如，更加精准地控制设计程序和生产程序，以最大化利用各种生产资料进行生产，解决机械加工制造过程中能耗高的问题。生态化的机械制造技术在设计过程中将更加注重产品的环保性，同时也兼顾经济性和实用性。

3.5 虚拟化发展

目前，虚拟化是机械设计制造及其自动化在未来应用一个不可忽视的发展方向。机械设计制造的虚拟化发展主要是将虚拟技术与机械制造技术相结合，利用计算机和虚拟技术完成各种机械设计，将机械产品的三维图像从计算机中显示出来。机械设计人员可以利用虚拟技术对图纸设计进行相关的修改和完善，并分析成品的加工质量。利用虚拟技术模拟产品的加工制造可以在不使用实际生产资源的条件下，对加工制造过程进行反复检查分析，从而确定最佳的加工制造流程。

3.6 机电一体化发展

机械生产企业如果只生产较为单一的零件，则无法充分发挥企业的生产效能，从而导致企业难以适应现代社会的发展趋势。面对较大的生存压力，很多从事机械生产的企业所采取的应对措施就是增加产品的生产种类，或者生产附加价值更高的产品，如机电产品。为了满足机电产品的生产需求，机械设计制造及其自动化技术也会向着机电一体化的方向而发展，需要对相关生产技术和设备进行改造创新，以实现机械生产与电子科技的完美结合。

4  结束语

机械设计制造及其自动化技术的出现有力地促进了社会经济和科技的发展。这一技术为推动现代工业的发展进步作出了巨大的贡献。社会科技从停下前进的步伐，机械设计制造及其自动化技术同样需要不断的进行深入研究和创新，以确保该技术的诸多特点和优势得以始终保持，而不被时代发展所淘汰。为此，要基于机械设计制造及其自动化技术的现有特点和优势，对其进行技术创新，要结合當下先进的技术手段，加快其技术改造。

参考文献：

[1]肖传军，张博.机械设计制造及其自动化的特点与优势探讨[J].机械管理开发，2021，36（07）：294-295.

[2]张绪勇.机械设计制造及其自动化的特点优势与发展趋势探究[J].中国设备工程，2021（14）：100-101.

[3]王晚英.机械设计制造及其自动化的特点及优势探讨[J].内燃机与配件，2021（12）：196-197.

[4]张小宇，邓长城，朱可可，王惠震，石鑫.机械设计制造及其自动化的特点与优势[J].时代汽车，2021（11）：158-159.