机械设计制造及其自动化的特点与优势

2022-02-06戴广志

大众标准化 2022年8期

戴广志

（江苏师范大学科文学院，江苏徐州 221132）

将自动化纳入机械设计过程对整个机械行业具有跨时代意义，并从展望和发展角度分析近年来开发和使用的一些新技术设备，如3D打印技术和电子商务。自动化是机械设计未来发展的主要途径，需要进行多层次、多角度的分析，以预测机械设计和自动化的未来发展，从而对机械设计行业产生积极影响。

1 机械设计制造及其自动化的特点

（1）与机械生产的协调，确保功能和适当性。随着科技的发展，传统的机械设计已不再能满足社会和市场的需要，而机械制造及其自动化则建立在传统机械设计行业的基础上，该行业将新的现代技术与机械制造的自动化和智能相结合，从而提高生产效率和控制能力，整合多层次和多因素分析机器所需的功能，并结合各种技术以满足功能需求，确保机械制造及其自动化设计的完整性和独立性，确保机器的完整性和准确性。

（2）机械设计和模型的制作及其自动化涉及广泛的技术领域。由于机械制造及其自动化需要更高的设计技术和更广泛的设计技术，需要各种设备和设备技术才能实现自动化，而且机械制造及其自动化需要一定的能量来维持运作，因此通常需要电动马达或内燃机。例如需要电动马达和螺旋桨来将电力转换成机械能源从而产生动力或推进机械操作的农业无人驾驶飞机。最后，机械制造及其自动化需要根据设计的程序或输入的参数自动存储信息，输入数据参数，然后进行机械操作。

2 机械设计制造及其自动化的优势

（1）效率高。机械设计效率的提高和关键特性的自动化也是优点之一。与传统制造业相比，机械设计和自动化所需人员编制大大减少，但生产过程更加有序，没有人为因素造成的延误，从而大大提高了机械生产力基于机器自动生产的机械模型制造和自动化可以改善这种情况。启用机器后，可以通过预定义的程序快速高效地进行生产，这将使生产作业标准化，减少人工成本和生产时间，并有效提高机械自动化的生产率。

（2）安全性。机械和手动工艺是传统机械设计中使用的主要手段。在实践中，如果出现人为错误，企业面临严重的经济损失和更大的风险。机械设计和自动化结合现代和科学的生产技术可以改善这种情况。工作人员不需要手动或机械操作，而是需要使用计算机程序远程控制机器，从而实现自动化机械生产。工作人员的工作条件得到改善，安全状况得到改善。尽管在机械设计和开发过程中可能会发生事故，但查明安全风险，并在发生事故时及时采取适当行动予以纠正，工作人员直接接触生产设备的机会大大减少，从而有效地确保了安全。

（3）机械设计的安全系数。传统的机械制造模式有许多缺点，其中最重要的是安全问题，因为传统的机械设计主要侧重于人力资源开发，安全风险是不可避免的。使用自动化技术提供一定程度的安全性，其主要成果是：智能自检自动化技术。在机械制造过程中，从控制系统到机械设备测试功能的自动化技术得到了更新，人类必须依靠自动化技术进行自我测试和故障修复，利用现代技术最有效地解决机械制造过程中的问题。

（4）提高机械制造的操作效率。即使在传统机械设计中有大量工人，工作量和生产效率也与效率不成比例。自动化技术的目的是优化机械设计的生产标准，减少劳动力，提高机械设计产品的质量。

（5）机械设计机械维修。合理利用机动技术在监测机械设计和制造用于维修测试机器的方面发挥着重要作用。自动化定期测试设备的运行状态，扫描分析可以确保设备处于最佳运行状态。只有机械设备的质量保证才能保证机械设计过程中的安全指数和产品质量。

（6）提高产品生产力。机械设计的机械制造及其自动化使机械制造自动化，并提高了传统机械制造的生产水平和缺陷。机械制造及其自动化可以减少工人的劳动强度和工作量，实现大规模机械生产，缩短机械制造时间，提高产品质量和生产率。机械设计和自动化制造产品使用机械设备，提高机械生产精度，防止出现不合格产品。

（7）降低机械生产成本。随着科学技术的不断发展，已经开发了节能结构，并将其应用于自动化机械生产设备，从而大大减少了机械制造的能耗和各种材料的使用，从而降低了机械产品的生产成本。机器制造过程中能源和资源的减少可以提高机器制造商的经济效益。

（8）提高机械制造中的安全性。在机械设计和制造中使用电子技术及其自动化可大大提高机械设备的灵敏度。产品制造失败时，机械设备会自动发出报警，并采取自我保护措施。一旦工人听到警报，就会及时采取适当措施纠正故障，从而避免事故发生，这保证了工人的生命安全和机器制造过程的安全。所有机械制造厂都必须遵守以人为本的安全生产原则。

（9）对提高机器运作效率的贡献。机械设计和自动化有助于在操作过程中避免许多外部因素，并确保外部环境基本保持最佳状态，从而大大提高操作效率。例如，农业无人驾驶飞机使用自动化技术，通过传感器系统分析环境和分析可能影响活动的因素，并及时提供信息，以确保活动的安全。

（10）确保机器继续承担最科学的责任。负载和负载的调整主要是在传统机器上手动进行的，但过度负载通常会降低工作效率并损坏机器本身，而且容易导致机械故障，并且过度负载会导致能源浪费。虽然机械制造及其自动化可以根据实际生产需要进行调整，以满足各种生产作业的需要，但通过计算机程序对不同类型的作业进行分析而进口有针对性的程序，自动化技术则可使机器发挥复制功能，可以通过自动化提供一定的内存和智能，并通过传感器或数据分析来适应最佳负载，从而确保能效和生产效率，同时避免因过载而导致的机械故障。

（11）应用广泛。随着时代的发展和工业化的进步，产品生产效率越来越高，这也意味着传统的工业生产模式不再满足当代的生产需要。这预示着机械制造自动化的趋势越来越明显。与传统生产相比，目前的机械制造逐渐扩大了其范围。

（12）设计人性化。传统的生产方法主要是劳动力，因此，对于一线工人来说，加班是最常见的。但是，机械设计的自动化取代了旧的手工模式，不仅降低了工作人员效率低下和工伤事故，而且在一定程度上保护了工作人员，减少了工作时间。虽然机械设计的自动化还不能完全避免错误，但通过建立事故预警系统和采取适当的补救措施，可以大大降低事故风险和错误率。对机械自动化的使用及其运作情况的分析表明，机械制造的自动化在某种程度上符合人类设计，以机械取代人类，并强调设计人类特征。

（13）环境保护。机械制造自动化是自然环境和自然资源管理程序设计过程的一部分。这些管制程序旨在管制所有制造活动，并有效减少资源浪费和环境污染。同时，生产过程中的资源浪费是一种非环境现象，可能导致资源浪费和环境污染。机械制造自动化可以降低生产过程中产生残留物的可能性，节省生产资源和时间符合科学发展。因此，机械制造自动化具有一定的环境保护。

（14）便利设备维修。机械制造自动化通常不需要在制造过程中定期更换特定部件，而只需要在机械制造过程中选择新的自动化程序。也就是说在生产时设备维护通过调整设备和采用自动化技术实现，可以提高生产效率和质量。

（15）监测能力强。机械设计及其自动化使用网络计算来控制操作，而传统机械设计则不同。在这一阶段，网络的巨大数据分析和计算能力确保了对机器状况的实时分析，并确保了科学可行的业务反馈，而这种反馈与传统机器完全不同。

（16）有效减少行动期间的安全风险。虽然机械设备一般会因机械本身等外部因素和人为环境因素而造成操作风险，但确实能够减少与机械设备操作有关的风险，避免因存在大量机械设备而造成的安全风险。

（17）比传统机器更智能的自动化。智力处于前沿——目前科学技术的守护者，从发展的角度分析未来的发展趋势，并进行前瞻性思考。智能和自动化是未来发展的两个必然结果和主要方向。智能自动化与机械设计和制造相结合，提高了多级机械设备的功能，大大减少了人力资源投入，并在一定程度上节约了能源和保护了环境。

（18）机械故障的预防和处理。机械生产过程中的故障是不可避免的，通常会影响生产过程。自动化机械设备可以避免一些故障，通过计算机实时监控和分析参数和机器运行状况，以及在数据参数发生波动或异常时进行实时分析和报警，并制定切合实际的维修和保养方案，大大延长了机器的使用寿命。

3 机械设计及其自动化的未来发展分析

机械制造和自动化的未来方向围绕四个方面：发展情报、使用数字技术、开发产品设计过程和环境方向。在现阶段将情报纳入机械制造需要不断整合情报的社会和经济价值，逐步形成固定的机械意识形态，形成反馈。数字化可以从整合海量数据和云计算开始，从而分析整个机械设计过程，例如在农业无人驾驶飞机投入使用后通过移动网络端口进行环境水文和干湿度分析，并通过以下方式提高机械功能。

在产品设计中使用BIM技术可以整合每个网面中的资料，并透过模拟实验分析产品效能和缺点，从而提供最佳化产品创新和最佳化的建设性建议。积极利用可再生和清洁能源作为环境保护的一部分，对产品创新和优化产生了积极影响。例如，“农业替代农业”（agricultural alternative agriculture）可用于分析照明以实现能源转换，使用太阳电磁板进行能量凝结和再生，从而实现能源节约。

（1）机电一体化。机械设计和制造及其自动化的未来趋势之一也是对其进行电气化，主要是机械设计系统的升级和自动化以及技术的改进。目前，电子技术已在某些行业开始应用，并取得了很好的成果。机械理论是以机械设计及其自动化为基础的，能够有效地将电子设备与机械设备相结合，从而使机械设备处于电子控制之下，形成了一个智能化、自动化的电子机械制造系统。在某种程度上，机电技术是机械设计及其自动化的延伸，为其未来发展提供了不可避免的动力。

（2）数字化。机械制造和数字化自动化可以大大提高生产效率和生产能力。数字化应用在工业发展中发挥着重要作用，因为它统一了声音、数据、技能、图像等复杂信息在数字信息中，因此，可以利用数字技术分析和处理这些信息，然后使用数字化模型模拟产品的所有设计、制造和生产过程，这有助于提前发现问题，避免因设计和制造错误而造成的重大业务损失，同时提高整体生产力和生产能力。

（3）虚拟化。在当前的机械设计过程中，通常需要使用图形来完成产品设计。在制造产品之前，设计师必须通过图形展示产品的特性和功能，然后从图形中生成样例，并在检查后开始批量生产。机械设计完成并自动化后，必须在图面上执行设计，然后使用CAD软件完成设计。当核查没有问题时，生产要求被引入自动控制系统，生产开始。这种做法造成大量人力和物力资源的消耗，并不能充分保证产品的质量。因此，机械设计及其自动化必须随着虚拟化的发展而发展。如果发现产品设计有缺陷，可以直接对计算机进行改进，如果没有问题，则将其引入自动控制系统。

（4）机械设备总体优化。鉴于我国目前机器制造的发展环境，国家的鼓励和支持使机器和设备制造部门取得了进步。因此，优化机械设计设备是未来发展的主要手段之一，由于目前机械制造的自动化和市场要求，大多数机械设备主要是大型机械，使得机械设备难以在运行过程中进行更换、改进和维护，破坏了机械设计公司的成本构成部分，充分应用现代信息技术有助于优化机械设计设备上的机器尺寸，并减少今后操作中不必要的困难，特别是维修方面的困难。

（5）机械设计的健康发展。在我国的工业发展中，机械材料的生产在提高我国经济水平和社会影响方面发挥着重要作用。机械设计目前被认为是社会发展的主要任务，同时加剧了目前生活环境的恶化，造成了严重的环境污染和接连不断的灾害。鉴于目前的环境状况，必须对机械制造工艺进行适当的改进，无论是由于设备操作造成的空气污染还是主要资源的污染，以确保采用无害环境的工艺并减少相关的污染。

（6）实现信息化。信息时代，计算机化正在普及，使企业能够接触更多的分销渠道，在网络上传播产品信息，从而使世界各地的客户能够足不出户掌握产品的优势和特点，并使企业能够提高知名度。此外，信息技术允许对整个产品生产过程进行严格监测，如果出现影响生产速度的情况，有关人员可以通过远程方式处理问题，查明问题的根本原因，并采取有效措施减少经济损失。