自动化技术在机械设计制造中的应用

孙 力

（辽宁理工职业大学 辽宁 锦州 121000）

1 引言

自动化作为机械设计制造的核心内容，其不仅影响着人们的日常生活，对经济的发展也起着重要的作用。将先进自动化技术应用到机械设计制造当中，不仅可以有效提高企业生产效率及安全性，帮助企业控制人工成本，显著改善其经济效益，且还能够大大降低企业生产能耗，提高企业环保等级，促进机械制造行业整体健康稳步发展。为适应科技时代的发展，应在加强自动化技术应用的同时，积极采取有效措施突破国内自动化技术发展瓶颈，以更好地促进机械设计制造总体生产水平的提升。

2 自动化技术概述

作为一门新兴学科，自动化技术就是在计算机与信息技术的支持下，使机器和装置能够在极少人甚至是无人参与的情况下就可以正常作业并完成预定任务，其主要包含微电子技术、信息技术等各项先进技术。

机械自动化技术的发展起源于20世纪20年代，开始应用于机械制造冷加工过程中，随着技术的不断完善，机械制造行业的自动化程度也越来越高，之后便伴随着科学技术的不断发展而获得越来越广泛的应用，不仅有效提升了劳动生产的质量及效率，且极大地压缩了人力资源成本，大大提升了人类认识与改造世界的能力。与此同时，其在渗透到不同领域之后，又进一步与其他学科技术交叉形成了机械制造自动化技术、管理自动化技术、过程自动化技术以及教育自动化技术等，呈现出了多元化的发展态势。同样必须一提的是，该技术有着相当强大的拓展性能，不仅能够代替人类进行体力劳动，还能够辅助或代替人类进行脑力劳动。

自动化技术的应用大大提高了机械设计制造的自动化水平，并将推动后者进一步向着数字化、虚拟化和绿色化等方向前进[1]。具体来说，机械自动化技术的应用价值主要包括：（1）降低能源消耗，减少环境污染。充分响应国家发起的绿色低碳环保号召，大大降低企业生产过程所需能耗，有效减少环境污染，进而提高企业环保等级。（2）提高生产效率及安全水平。以自动化技术代替人工，不仅能够有效减少机械制造企业生产失误率，提高企业生产效率，还可以高度集成化生产控制系统有效排除安全隐患，切实提高企业生产过程安全程度。（3）改善企业经济效益。机械制造企业引入并应用自动化技术即可实现自动规划生产，从而在大大降低物料、人工以及时间成本的同时，切实提高产品质量，一箭双雕，有效提高企业经济效益。

机械设计制造过程复杂，产品零部件尺寸形状需要精准，材料使用方法也要科学，因此需要高水平的专业技术和丰富的实践经验作为支撑。作为先进生产力代表，自动化技术中即包含有多项创新性技术，包括互联网、计算机以及传感与遥控技术等，这些技术有效推动了机械设计制造的现代化与智能化发展，不仅实现了机器的自动化作业，而且有效提升了数据采集、处理以及传输的效率，为我国从工业大国迈向工业强国奠定了坚实的技术基础。

3 自动化技术在机械设计制造中的应用原则

自动化技术手段具备智能化、模块化以及虚拟化等优势，但在具体应用中仍需遵循以下几点原则：（1）注重创新的全面性。机械设计制造以技术作为支撑，因此，为夯实机械设计制造基础，需不断从智能化、信息化以及自动化等方面进行创新，以保证生产效益最大化。（2）注重匹配机械功能之需求。机械自动化设计制造以最大程度地发挥机械设备产品功能为核心，因此，需不断优化机械设备产品质量与功能，加速产品生产效率，以确保其作用得到最大程度的发挥[2-3]。（3）注重操作的便捷性。机械设备结构复杂，在具体的操作过程中，极易出现人为因素所致误差甚至事故，因此，实现机械设计制造自动化需要高度重视机械设计制造的可操作性，确保操作便捷。

4 自动化技术在机械设计制造中的具体应用分析

4.1 智能化技术的应用

在当前的机械设计制造行业中，智能化技术是应用最为广泛的自动化技术之一。具体而言，其应用主要包括以下三个方面：（1）生产管理环节中应用，常以智能化机械制造管理软件应用为其主要表现。应用多种智能化管理软件管控产品质量及整体生产质量，全面反映机械制造生产问题并通过相应智能化系统及时给出管理方案，切实提高企业生产管理水平。（2）生产设备应用，主要表现为智能生产设备应用。智能设备内部所带有的智能化系统可全面控制各个生产环节，分析生产所需人力物力，在设备运行过程中通过自身检测发现设备问题并做出预警与处理，实现生产线零人员参与，切实提高企业产品生产效率。如在机械设计制造现场采用传感器、数控机床、AGV智能物流设备以及工业机器人等智能生产设备，即可以借助设备本身所带有的机械控制器完成设备生产制造控制及工厂内物联网建设工作，实现机械设备的自动化控制与智能化制造。（3）生产产品应用。智能化技术的不断发展直接推高了大众对于智能化技术设备的应用要求。在该形势之下，企业通过将智能化系统应用于产品，从而很好地满足了用户使用需求并有力推动了相关产业发展，智能手机与智能家居的应用与普及即为一例。

4.2 模块化技术的应用

机械设备是多功能集合体，传统的机械设计制造因受技术限制，往往结合设备的多种功能进行集成化订制，从而导致产品种类单一、生产规格不高、开发难度大以及后期维护不足等问题。伴随着机械制造设计各项技术之发展，模块式生产方式应运而生。在模块化生产中，既可通过剪裁、增减数量等方式对CPU与PLC等模块进行标准化处理，有效改善标准单元开发问题，降低企业资金成本[4-5]；也可根据具体生产需求进行模块组合，实现有侧重点、分区域生产，从而提高机械设计制造效率，改善企业经济收益。此外，使用模块化理念进行机械设计制造，还可赋予全部设备以更强的通用性能，并通过设备功能的进一步完善推动产品规模的扩大，帮助企业实现可持续发展。

4.3 虚拟化技术的应用

虚拟技术可谓高新技术典型代表，其可以计算机与互联网技术为支撑，综合应用计算机图形学、人体行为学以及人机接口技术等手段，并利用传感设备为用户呈现三维逼真虚拟环境，使用户得以通过人机交互在该环境中获得逼真的使用体验。总的来说，虚拟技术具备四大特点：交互性、感知性、构想性、沉浸感；其系统包括五大元素：人、虚拟环境、虚拟环境发生器、传感器件以及作用器件，而这五大元素的交互应用也可以很好地改善用户使用感受。在机械设计制造中引入虚拟技术，可以有效提升技术组的问题解决能力。比如，在出现机械生产故障时，技术人员即可以应用虚拟技术进行全面排查与深度剖析，及时查找到问题根源并采取相应的解决措施，有效杜绝不合格产品的出现及生产资源的浪费。不过，由于该技术尚且处于研究阶段，还未实现广泛化应用，因此，相关人员一定要注重其与其他技术间的融合与互补，以更好地提升机械设备生产流程的自动优化能力及生产自检水平[6-7]。

5 结语

传统的机械设计制造方法主要包括理论计算、模型试验以及案例类比等，在设计与制造条件较为复杂的情况下，不仅会花费较长时间，且也难以保证产品质量。自动化技术在机械设计制造中的有效应用，可以降低生产成本、节约生产资源、提高企业生产效率与促进机械设计制造水平，从而提高企业的经济和社会效益，实现集智能化生产、模块化生产以及虚拟化生产的目标。