新形势下自动化技术在机械设计制造中的应用研究

陈至欢 刘云韩

摘要：本文以新形势下自动化技术在机械设计制造中的应用为讨论方向，针对自动化技术与机械自动化概念进行简要概述的基础上，分析了我国现阶段自动化技术在机械设计制造中的应用现状，结合新形势下自动化技术在机械设计制造中的应用价值，提出自动化技术在机械设计制造中的具体应用，对促进我国机械设计制造自动化发展具有现实意义。

Abstract： This article takes the application of automation technology in mechanical design and manufacturing under the new situation as the discussion direction， and analyzes the current application status of automation technology in mechanical design and manufacturing in my country on the basis of a brief overview of automation technology and mechanical automation concepts. Combined with the application value of automation technology in mechanical design and manufacturing under the new situation， the specific application of automation technology in mechanical design and manufacturing is proposed， which is of practical significance to promote the development of my country's mechanical design and manufacturing automation.

关键词：自动化技术;机械设计制造;应用研究

Key words： automation technology;mechanical design and manufacturing;application research

中图分类号：TP29                                      文献标识码：A                                  文章编号：1674-957X（2021）19-0155-02

0  引言

现代化、工业化社会发展趋势下自动化技术为我国机械制造领域发展提供有力支撑，满足机械设计制造生产流程化的基础上，对其设计流程、生产流程效率与质量提升提供有力帮助。从现阶段我国自动化技术在机械设计制造领域中应用分析来看，较比西方发达国家而言，我国在设计层面及自动化水平方面仍存在诸多不足，但随着现代化技术的革新与发展，机械制造业基于自动化技术实现智能化、集成化、数控化发展是顺应社会发展的必然趋势。

1  自动化技术与机械自动化的概念分析

1.1 自动化技术的概念

自动化技术是现代化、信息化社会发展下衍生的时代性产物，自动化技术泛指摆脱人力设计、生产、制造等一系列繁琐流程，基于自动化机器、系统、软件等工具完成生产任务。信息时代的到来，计算機和互联网的飞速发展，特别是计算机的出现，使得自动化真正融入到机器中，以计算机等高科技产品为主。它的开发成功，不仅为人们提供替代手工劳动的工具，而且为智能作业提供有力的帮助，使机器能够自动完成工作。

1.2 机械自动化的概念

严格意义上来说，机械自动化只是自动化技术中的一个分支，主要是指机器通过自动化技术来达到自动化生产的效果，从而真正实现高效率、高质量地连续作业，从而提高自动化程度，最大限度地节省人力、物力、财力。要实现机械自动化，必须将电气化与自动化技术相结合。20世纪初，机械自动化受到广泛的关注。随着市场需求的变化，机械自动化技术也在发生着巨大的变化，自动化生产系统也随之发生变化。在生产不同的产品时，只要对自动化系统进行适当的调整，就能满足生产要求，节约成本。因此，在现阶段，机械自动化不仅能满足社会发展的需要，还能增强系统的实用性和经济性。

1.3 机械制造自动化发展现状和作用

70年代将计算机技术引入机械制造系统，建立一套可替代的机械制造系统。在此基础上，我们取得巨大的进步。微机集成制造系统的开发和应用进一步促进机械制造业的发展，具体如下：

①机械自动化涉及到工业技术、机械技术、软件技术等，各国都积极开发应用技术来指导机械生产实现自动化。在机械制造业中应用自动化技术，具有自动化程度高、核心技术多、综合实力强等特点。从世界范围来看，机械自动化技术首先应用于社会生产的各个领域，面向世界，有很大的发展潜力，提高各国的经济综合实力。

②运用机械自动化技术，降低企业发生安全事故的概率，提高企业生产的经济效益和劳动效率。从总体上来看，机械制造企业数量众多，呈增长趋势，特别是改革开放以来，通过自主研发新技术、新设备，自动化程度不断提高，改变传统手工劳动占很大比例的现状，但由于缺乏先进的智能化设备，企业发展水平较低，自动化程度与发达国家差距逐渐缩小。例如，大型企业采用准时线（JIT）、敏捷制造（AM）、精益生产等先进管理思想和技术，采用计算机辅助设计技术，缩短工期，提高施工质量。制造行业多数实现柔性自动化，主要利用数控机床中心、加工中心、柔性制造系统和计算机集成制造系统来提高企业的自动化水平。

2  在机械设计制造领域内的实践应用

2.1 自动化技术在机械设计制造中应用的基本原则

①技术革新与产品的研发。从设备安装、技术创新、产品研发等方面，为OI制造和自动化设计提供机械安装、技术创新、产品研发等方面的共同进步，使相关产业不能只注重产品研发所带来的经济效益;注重技术创新与产品设计制造的共同进步。设计者可以研究开发信息化、智能化、自动化的新产品，并将信息技术与信息处理设备相结合，以提高处理效率和准确性。

②满足时代发展的需求。目前，机械产品智能化、自动化已经成为机械设计制造相关行业的发展趋势。因此，在当前工业领域的要求下，自动化设计和制造过程必须满足当前工业领域的需要，提高相关行业的市场竞争力，提高相关行业的市场竞争力，并注重智能化的创新，明确自动化、智能化是产业长远发展的必然趋势。

2.2 自动化技术在机械设计制造中应用

①集成化。自动化集成技术是指利用自动化技术将机械生产过程中的许多生产环节整合起来，从而形成一个相对独立的控制系统。集成制造系统又称计算机集成制造系统。在集成技术出现之前，大量的计算机辅助技术应用于机械设计和制造过程，包括设计制造、工艺策划、质量检验等。这几种工艺的完成虽需付出一定的努力，但在工时、人力成本、工作效率等方面并不明显。利用计算机集成技术，能够有效地整合各种独立的技术，从而建立一个数据分析和信息共享平台，保证工作的高效进行。

②智能化。智能化是机械制造行业历史发展的必然趋势，为实现自动化技术的智能应用，相关人员可以在具体生产过程中安装不同的传感器。此时，通过感应器采集到的信息可以实时反馈生产状态，员工可根据反馈的数据对生产过程进行监控、管理和优化。智能化生产方式能有效地帮助机械生产工作避免安全隐患，智能化生产也能为生产工作提供进一步的质量保证。

③网络化。要实现机械设计制造的自动化管理和控制，就必须把生产过程和信息网络技术有机地结合起来，充分发挥自动化技术应有的作用。近年来，随着计算机技术的不断发展，机械设计制造行业也需要与时代同步发展，以适应更加专业化的网络系统。改进生产过程中数据和信息的传递与交换，促进相关机械生产设备的自动化运行，推动机械设计制造领域自动化技术的良性发展。

④数控化。相对于传统的手工控制生产方式，数控技术的应用可以使机械设备在生产过程中更加高效地运行，有效地提高加工精度和质量。由于数控操作控制的复杂性，操作人员本身的技术水平也比较高。机械设计企业要积极引进人才，加强对现有技术人员的能力培养和管理，以避免由于人为不当而造成不必要的损失。

⑤虚拟化。虚拟化技术在机械制造业中得到广泛的应用。随着近年来技术的进步，其配套技术也应运而生，并在许多领域取得显著的成果。目前，在我国已成功应用于人工智能、信息存储、过程制造等虛拟化技术。机械自动化与虚拟化技术的结合，不仅可以实现机械制造过程的方法仿真，而且可以提高其在实际生产中的应用价值。在实践的初期，相关技术人员可以在第一时间对问题进行修复，以数据的形式提出问题的原因，并加以改进，以减少设备在实际运行过程中的维护时间，从而最大限度地保障操作人员的安全，避免危险事故的发生。虚拟技术与机械自动化的有效结合，可以节省研究过程中的时间和精力，降低生产前后的投入成本，从而提高生产率，保证企业收入的长期稳定增长。

⑥柔性化。灵活性自动化生产技术按照金字塔控制模型，将计算机作为整个信息控制中心，实现相应的产品生产过程监控。并负责集团生产的同时，实现计算机对生产的控制，向上位机汇报，实现信息传递。与信息技术设备相连，监测各生产端口信息，发送报告给上级，根据上位机指令进行调整。柔性自动化生产技术可有效地实现毛胚、加工工具、加工废料的转移和存储。全部采用电脑技术操作。利用柔性自动化技术对机床进行数据处理，提高设备的生产效率。

3  新形势下自动化技术在机械设计制造中的应用实例——以汽车制造设计为例

基于SAPERP制造执行系统，实现MES联网的智能设备，对制造过程进行实时监控和管理，通过计算机仿真技术对监控数据进行分析判断，并使用大量的焊接机器人、自动喷漆线等设备实现工厂智能化、柔性化、人性化生产。汽车的生产工艺主要包括焊接、冲压、涂装等工序。每道工序都有一定的风险因素。汽车制造行业中，冲压车间风险系数最高。因此，汽车制造工艺必须采用安全自动化技术。文章以冲压车间为例，由于冲压工艺是一项十分复杂的工作，在保证工人人身安全的前提下，必须采取相应的措施，确保整个车间的安全生产。安全门技术是目前主要应用于冲压车间的安全门和应急停车技术。安覆盖印花机进行危险作业时，可禁止员工进入危险区域，有效避免人员伤亡。紧急停机装置可以提高传统控制设备的安全性，防止人员伤亡。

该系统还实现了生产单位之间的主动协调，生产全过程数字化、可跟踪，极大地提高了生产管理的科学性和灵活性，为大规模的个性化生产奠定了基础。采用自动机械装配技术，使生产过程按照既定的技术路线和要求，同时通过调试、验收、改进生产设备等步骤，最终形成一条能够实现自动化生产的生产线。

4  结论

伴随着现代科学技术的不断发展和完善，我国机械工业对自动化的要求也越来越高。为此，应针对传统机械存在的某些不足，新机械产业应在设计方法和设计理念上进行革命性变革，有针对性地应用某些软件技术，以保证自动化技术的进一步发展，从而更好地推动我国机械设计制造企业的稳定发展。

参考文献：

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[3]王芳.新形势下自动化技术在机械设计制造中的应用[J].新型工业化，2021，11（02）：159-160，162.