机械自动化技术及其在机械制造中的应用研究

王宏 唐和业

摘要：在社会经济与科技不断发展的背景下，对机械制造产业生产能力提出新的挑战，为提高机械制造效率，实现机械制造技术自动化是必经之路。基于此，本文首先阐述了机械自动化技术在机械制造中的意义，继而围绕机械自动化四个方面，即计算机辅助设计、计算机辅助制造、柔性制造系统、计算机集成制造系统，展开机械自动化技术在机械制造中的应用途径分析，提高自动化技术应用水平。

关键词：机械自动化技术;机械制造;自动化技术应用

中图分类号：TH16                                       文献标识码：A                                文章编号：1674-957X（2021）07-0196-02

0  引言

在社会经济高速发展背景下，机械制造市场竞争呈现白热化趋势，机械制造产业的发展需积极运用机械自动化中各项技术，实现机械制造水平与效率的双向提高，为机械制造产业提供经济效益增长，但在机械自动化技术实际运用过程中，人们为真正了解到其在机械制造中的意义，对机械自动化技术应用方向不熟悉，导致机械制造水平与效率未显著提升，因此加大相关研究是极为必要的。

1  机械自动化技术在机械制造中的意义

机械自动化技术在发展过程中逐渐演变成集计算机辅助技术（CAD）、计算机辅助制造（CAM）、柔性制造系统（FMS）、计算机集成制造系统（CIMS）为一体的先进技术集合，随着社会生产要求的不断提高，机械制造实现自动化已迫在眉睫，在现阶段机械制造产业发展中，自动化技术的应用将成为行业发展重点[1]。

传统机械制造模式已无法完成社会高质量高效率目标，在近几年发展中，机械自动化技术实现了与计算机技术的充分融合，为机械制造发展注入新的活力，在此基础上，机械自动化在机械制造中体现出显著意义，具体表现在以下方面：①改变传统劳动力依赖现象，在传统机械制造模式下，主要依赖劳动力完成生产制造目标，虽在机械化生产中实现了生产技术的革新，但在现代信息技术环境下，机械自动化是促进机械生产制造进一步发展的有效方式;②促进机械生产规范化，在传统机械工程师实现生产设计时，受各种条件限制导致优化复杂，除机械制造设计外，继而实现机械制造操作优化;③提高市场竞争力，在现代国内外机械制造市场竞争逐渐尖锐的形势下，实现机械制造大规模自动化技术应用可提高机械制造生产水平与产业国际竞争力，促进社会经济增长。

2  机械制造中机械自动化技术的应用途径分析

为实现机械制造中机械自动化的正确应用，本文从实现CAM机械辅助设计、优化CAM人机交互制造、完善FMS柔性体系建设、形成CIMS集成管理方式四个角度进行应用途径分析，旨在为机械制造中运用自动化技术提供发展方向。

2.1 实现CAD机械辅助设计

计算机辅助设计是运用计算机实现机械设计工作，简称CAD，能够有效降低机械制造成本，在传统机械制造基础上提升生产力与效率，通过帮助设计工程师实现计算自动化与信息存储自动化，极大提高设计工程师设计效率与质量，继而保障机械制造水平，实现机械制造设计自动化能够使设计工程师的思维快速具象化，通过初级设计思路的效率提高，使设计工程师设计优化修改时间变得更加宽裕，能够有效提高机械制造设计合理性与规范性。

现阶段普遍使用Auto CAD、PRO/E、浩辰CAD等设计软件，通过对D代码的规范实现设计模具成型，运用自动化技术提高设计工程师绘制准确度，将机械标准件库中各类模型数据进行转换并导入CAD三维模型系统中，并可通过CAD软件实现机械制造设计二维与三维的形式转换，运用自动化技术实现设计建模是CAD软件的核心功能，将机械制造设计进行线框、实体、表面建模，通过机械模型的解构与重构，并实现了立体化展现。

在机械制造产业中，运用CAD自动化技术实现辅助可将机械产品、机械子装配、机械零部件进行可视化设计，并结合CAD軟件信息存储与修改的便利性使容错率得到提升，继而实现机械制造数据的最优化设计。例如汽车制造过程中，汽车整体结构与各部位质量能够直接影响汽车性能与行驶安全，设计工程师展开机械制造设计时运用CAD自动化技术实现汽车零件立体化设计，能够最大程度保障汽车质量，而通过CAD自动化技术完成汽车整体结构设计，能够实现汽车结构优化，并经过可视化设计后进行制造能够有效避免设计图纸与成品之间的差异，提高汽车整体性能，并杜绝制造后返工现象的出现。以汽车为机械制造案例进行分析不难看出，CAD自动化技术的应用极大提高机械制造设计效率与质量，实现成本降低与经济效益增高，因此可得知机械制造产业全面实现机械自动化是社会发展的必然趋势。

2.2 优化CAM人机交互制造

计算机辅助制造简称CAM，在机械制造产业中，运用电子信息技术进行机械数据分析与运用，继而完成对机床等设备的自动化管理，CAM计算机辅助制造作为直接影响机械制造质量的核心技术，具备仿真加工、数控编程、生产流程控制与规范等多种功能，可与CAD自动化设计实现联合信息交互，由CAD自动化设计完成计算机标准G代码，实现设计模型后转换成为NG代码并运用CAM技术送至机床完成加工制造，并通过自动化处理形成制造轨迹，在机械制造产业发展中逐渐形成操作规范，进一步提高机械自动化应用水平。CAM相较于CAD而言，更加注重各类制造工艺过程数据控制，而非设计数据掌握，CAM通过自动化技术完成机械零件、工具设定等多项实际制造加工流程优化，不断降低机械制造误差。

在机械制造产业中，CAM的运用主要体现在零部件加工、组装与整机配装、验收与包装、自动化仓储控制等方面，例如在进行机械部件组装制造时，需借助计算机完成基础组装工程设计，根据实际数据参数进行调整组装顺序与位置，在确保机械整体质量基础上提高组装精确度。CAM自动化技术是基于计算机软件进行机械制造的，因此为保障CAM技术的准确运用，需结合机械制造产业实际情况进行构建数据资料库，为机械自动化提供技术依据，在CAM实现自动化制造生产中可分为数控系统与编程系统，数控系统通过人机交互完成机械制造设计图导入、数据分析、制造参数导入等多项工作，传统机械制造机床是基于数控纸带与广电阅读器进行加工控制，实现机械自动化技术运用后，可通过计算机完成传统纸带与阅读器的工作，对机床刀具位置补偿、故障诊断、加工仿真对多项机械制造环节实现自动化转变，继而根据CAM编程系统完成机能、地址码的指令编号，例如NO15G00G49X073Y029T32程序代表意义为快速运动到点（73.29），二号刀取三号拨盘上刀补值，其中NO15指第15条质量，G00代表到点控制，而G49为刀补准备，X073与Y029代表X与Y坐标值，T32为刀具编号，运用计算机地址码完成机械自动化制造，提高机械生产效率[2]。

2.3 完善FMS柔性体系建设

柔性制造系统简称FMS，是通过中央计算器完成机床与传统的控制，能够实现机械设备与零件的传输，实现机械制造与加工的准确化操作，运用FMS自动化技术可实现物料与加工零件的自动装卸与运输，通过机器指令操作实现全面机械化操作，实现了人工成本的降低，并有效提高装卸与运输过程的准确度。

在机械制造过程中，FMS自动化技术主要体现在板类加工、箱体加工、轴类加工与盘类加工，但FMS最大价值体现在工件、刀具、毛坯等物料的储存与搬运过程中，通过托盘库与立体仓库完成物料存储，其中毛坯需生产制造工人将其放入FMS系统托盘夹具中，通过设定FMS指令完成指定位置运输与加工。FMS柔性化管理应用还可针对外界环境因素的变化实现自动化差异适应，通过指令撰写与导入实现实时更新数据，使机械制造能够根据市场变化进行适应性更改，能够切实保障自动化技术能够为机械制造产业创造经济效益。在当前FMS自动化技术发展中，已融合了人工智能技术实现了机械制造机器人，能够在其设定范围内实现机床输送与装卸工件，在传统机械制造工艺中，对于劳动力具有极大的依赖性，在当下信息化生产广泛应用的大环境下，机械制造管理人员需用发展的眼光看待自动化技术，充分结合时代新技术完成自身产品质量进步，虽短期内可能会出现成本提高现象，但在长久以往发展中，机械自动化技术的优势将会愈发显著，不断为机械制造产业创造经济收益。

柔性化主要特征是可以联系外部因素作用差异呈现出良好的适应能力。换言之，于柔性化应用中，所生产的产品能够有效适应整个市场变化特征。而现代机械制造业在实际发展中，需要联系终端用户的多样化需求，进行精准反应，从而针对机械制造产品结构属性以及产品类型进行合理调整。从该种角度分析，通过实现柔性化应用，能够帮助顺利解决相关问题，同时在保障必要生产柔性的同时，针对人机交互界面实施全面优化，同时在针对产品制造创建信息管理系统的同时从最大程度上发挥出计算机管理效益。基于先进技术支持下，敏捷制造逐渐成为柔性化应用发展主流趋势。

2.4 形成CIMS集成管理方式

从机械制造业角度分析，集成化即技术功能和技术经营的全面集成，基于信息技术支持下，计算机集成化制造可以促进企业参与制造整个过程实现全面优化。企业于实际经营管理中所涵盖各种动态集成可以促进企业内部动态集成为统一整体，进而强化其和全球化竞争中关键需求的全面融合。于机械制造技术实际发展中，通过合理应用自动化机械技术，可以在制造系统内顺利引入数控加工技术、企业信息管理系统、计算机辅助设计技术。当下以CAM和CAD为核心的CIMS工程应用方式初步实现了机械制造行业的全面覆盖，在未来发展中其能够成为制造产业发展主流之一。

CIMS为计算机集成制造系统，是在CAD与CAM技术基础上，将具有关联的各个子模块进行集合管理的新方式，通过计算机技术将分散的产品制造环节进行整合，使各机械制造环节不再孤立，从而形成统一整體，对于小批量生产的机械零件尤为适用，能够充分体现集成化经济效益管理与智能化制造[3]。CIMS集成自动化在一定程度内完成了机械设备的自动化控制与自动化调节，对于机械制造产业而言，各制造参数的变化均由数据体现，自动化集成管理相较于传统集成管理而言更易实现数据集中化，将制造信息进行资源信息的分析与重组，实现对市场需求的快速相应。机械自动化技术在集成管理发展中应始终围绕精密化制造展开，提高各零件制造精度，实现CMIS在自动化机械制造中的全面覆盖，提高整体经济效益增长与竞争力提高。

3  结束语

综上所述，在机械自动化技术革新背景下，对于促进机械制造生产水平与效率提升具有显著效果，由此可见，机械制造中广泛应用机械自动化技术是顺应社会进步的必要要求。在研究过程中，本文围绕自动化技术四个方面展开应用途径分析，以期为机械制造产业实现自动化发展提供方向，在保证产品制造质量基础上实现生产效率提升，以此促进机械制造产业的可持续稳定发展。

参考文献：

[1]黄日进.多元化分析视角下机械设计制造及自动化应用研究[J].科技视界，2020（19）：82-83.

[2]任军亮.智能型机械自动化应用趋势[J].湖北农机化，2020（11）：124-125.

[3]刘纲，付志刚.机械自动化技术应用与发展探究[J].内燃机与配件，2020（10）：227-228.