自动化技术在机械设计及制造领域的应用

陈小坤

江西铜业集团建设有限公司 江西 南昌 330000

引言

近些年，伴随科技水平的持续提高，机械行业已然全方位普及了自动化技术，通过对该技术的引进，促使机械有关公司取得了更多的经济收益。所以，从企业发展的角度来看，务必要结合自身具体状况，对目前的机械设计制造自动化技术展开更加深入的研究与创新，保证公司具备更大的发展前景，从而持续提升机械生产制造效率与质量水平。

1 自动化技术在机械设计及制造领域应用的重要性

1.1 提升产品质量和一致性

自动化技术能够消除人为因素的影响，提高产品的制造精度和一致性。机械设计和制造过程中的自动化系统可以准确执行各项任务，避免了人为错误和变异，从而确保产品质量的稳定性与可靠性。

1.2 加强安全性和工作环境

自动化技术在机械设计和制造过程中能够承担一些危险、粗重和烦琐的工作，减少工人的直接接触，从而降低了意外事故的风险。此外，自动化系统还可以优化工作流程，改善工作环境，提高员工的工作舒适度和安全性[1]。

1.3 加快产品开发周期

自动化技术可以在机械设计和制造的各个阶段提供更快速、高效的解决方案。通过使用自动化软件和机器人，可以加速设计过程、优化生产计划、缩短交货周期，使企业能够更快地将新产品推向市场，并增强市场竞争力。

1.4 实现定制化生产

自动化技术的灵活性和可编程性使得机械设计和制造能够更好地满足客户的个性化需求。通过灵活的自动化系统，企业可以根据客户要求定制产品，提供多样化的选择，满足市场细分需求，增加市场份额。

2 自动化技术在机械设计及制造中的应用

2.1 自动化技术在机械制造中的智能化应用

随着科技的不断进步，智能化设备嵌入到机械设计及制造过程中，不仅提高了生产效率和质量，还使整个生产过程更加灵活和可控。

在一体化生产方面，智能化应用涵盖了机械设计、制造、装配等各个环节。通过智能化的设备和系统，可以实现自动化操作、无人看管生产以及信息化管理。例如，在设计阶段，智能化软件可以模拟和优化产品设计，提高设计效率和产品质量。在制造阶段，智能化设备能够根据预设参数自动调节工艺参数和加工流程，确保产品的一致性和精度。在装配阶段，智能化机器人和自动化设备可以自动完成零件的装配和测试，减少人力成本和操作错误的可能性。

智能化设备还具备自我监控和调整的能力，能够实时检测生产过程中的异常情况，并做出相应的调整。通过传感器和监控系统，智能化设备可以监测温度、压力、振动等参数，及时预警并调整工艺参数，确保设备的稳定运行和产品质量的稳定性。这种自我监控和调整的功能在无人看管的情况下，能够保证设备的高效运行和生产品质的稳定性[2]。

智能化设备能通过机器学习和人工智能技术，赋予判断甄别和思考能力，可以根据预设的规则和算法，自动判断产品的质量问题，进行故障诊断和修复。例如，在质量检测方面，智能化设备可以通过图像识别和数据分析，自动辨别产品表面的缺陷和不良，提前做出判定和报警。在发生故障时，智能化设备可以分析故障原因，并提供相应的解决方案，减少停机时间和维修成本。

为了更好地应用智能化技术，需要根据具体需求进行合理的设置和调整。首先，必须明确制定智能化设备的工作流程和操作指令，确保设备按照预期进行工作。其次，需要对智能化系统进行定期维护和更新，保持其高效运行和适应新需求的能力。另外，通过高端仪器设备和先进的软件应用，可以进一步提升智能化设备的性能和功能，实现更精确、高效的机械设计及制造。

2.2 集成化应用

作为计算机综合体系的一部分，计算机集成化系统通过提供管理、制造、设计和质量监控等辅助功能，为机械设计行业的发展带来了诸多便利。通过有效的资源规划和协调，集成化系统可以降低加工成本，优化生产过程，从而提高企业的经济效益。通过集成化生产，企业能够减少冗余和浪费，实现资源的最大利用，提高生产效率和产能。集成化系统借助自动化技术和现代前沿电子信息技术等手段，实现智能化处理出厂质量和生产过程的自动化监控，从而提高产品的一致性和可靠性，使得企业能够更好地监控和管理产品质量，提供高品质的产品，增强市场竞争力[3]。

要想实现集成化生产，需要在机械设计的各个环节进行全面规划。在产品制作、规划、设计开发等方面，要充分考虑集成化的要求，减少研发时间和成本，并确保研发质量和效率。通过全面规划，可以降低开发过程中的风险和错误，提高产品的创新性和市场适应性，有效控制企业的资金成本。自动化技术在集成化生产中发挥着重要作用，能够优化设备工作机构，解决生产过程中的人工劳动和烦琐问题，提高生产效率和品质稳定性。我国相关行业应该积极进行自动化技术的研发与引进，以满足集成化生产的需求。通过引入先进的自动化技术，企业能够不断提升生产水平，加强竞争力，实现更高的价值创造。

2.3 加强自动化与计算机网络技术的应用

随着机械设计制造水平的不断提高，自动化技术作为关键的生产力手段需要与计算机网络技术密切结合，形成全新的设计制造工艺和模式。这种综合应用能够进一步提升生产效率和质量，实现对生产过程的智能化管理。①计算机网络技术可以将设计、加工、装配等环节相互连接起来，实现实时数据传输和监控，促进各个环节之间的协同和自动化控制。如此一来，在整个生产流程中可以实现更高程度的智能化操作，并能够根据实时需求进行灵活调整和优化，提高了生产的灵活性和响应速度。②目前，传统的手工绘图方式已逐渐被计算机辅助设计取代，设计师可以直接在计算机界面上进行设计，通过绘图工具和功能模块的调用快速创建复杂的机械零部件和装配体。通过对计算机技术的应用，不仅大大提高了设计效率，还减少了设计错误和重复工作的可能性。③在设计工作完成后，利用计算机网络技术，设计方案可以方便快捷地在不同部门和团队之间进行共享和交流。不论是跨地域合作还是内部团队协同，通过网络传输设计数据和模型，各个环节的参与者都能够及时获取和使用相关信息。当需要变更设计方案时，只需在软件中进行修改，所有相关人员都能够快速获知并进行相应调整，从而避免因为手工绘图而带来的耗时和错误。④通过三维建模和虚拟现实技术，设计师、工程师甚至客户能够在虚拟环境中直接感知和交互。设计方案可以以逼真的形式展示，包括外观、功能和装配方式等，从而使得评估和优化设计变得更加直观且准确，可有效减少设计修改的次数和成本[4]。

2.4 无线与机械生产监控网络的结合应用

监控和管理人员可以通过计算机终端对生产过程进行实时监控，以此掌握生产设备的运行状态、工艺参数的变化以及产品质量的数据。这些数据可以通过无线传输技术即时更新到自动控制系统，实现对生产过程的实时响应和控制。如果发现生产中的异常情况，监控系统会及时发出报警信号，提醒操作人员及时采取相应的措施，减少生产事故的发生。利用无线网络技术，还可实现对机械生产每个环节的管理。通过无线传感器，可以将机械设备的工作状态、温度、湿度等数据与监控系统连接在一起，监控和管理人员无须亲临现场，就能够随时了解设备的运行状况。同时，监管人员可以远程监控和调整工艺参数，实现对机械生产过程的精确控制。例如，通过无线监控系统，操作人员可以实时了解设备的运行效率和能耗情况，及时调整生产计划，提高机械生产的效率和质量。

而在5G无线覆盖的应用下，机械加工生产中的无线与监控网络结合应用更加强大和智能化。5G网络的高速、低延迟的特点，使得监控数据的传输更加快速和稳定。这意味着监控和管理人员可以随时随地通过移动终端对生产过程进行监控和管理，可以使用智能手机或平板电脑连接到无线监控系统，实时查看生产数据、分析工艺参数，甚至进行远程操作。5G技术的广泛覆盖还可以将各个机械设备和传感器连接成一个巨大的网络，实现设备之间的信息共享和协同操作，进一步提高机械生产的智能化水平。

2.5 虚拟化模式在自动化技术中的应用

虚拟化仿真系统通过模拟真实情况，使得工程师和操作人员能够在虚拟环境中进行各种实验和测试。此种虚拟化环境能够帮助工作人员找出潜在的问题，并针对这些问题制定解决方案。在机械制造中，可以通过虚拟仿真系统模拟产品的生产过程，检测可能存在的设计缺陷或生产线上的问题，并及时进行调整和改进，有助于提前发现和解决潜在的生产风险，减少因此带来的延误和损失。通过结合传感器和虚拟环境的互动，可以在虚拟环境中创建具有视觉、嗅觉、听觉等感知能力的真实场景。工作人员可以与虚拟环境进行交互，并通过观察、感受和操作获取真实的反馈。这有助于判断产品合格与否，减少因人为因素而产生的误判，并提高测验的准确性和可靠性。通过虚拟化网络技术，企业可以降低生产成本，提高产品质量，增强竞争力。尽管我国在虚拟自动化技术方面与其他国家还存在一定差距，但是其在自动化技术领域具有广阔的前景。随着科技的不断进步和创新，我国机械设计的专家学者正积极开展虚拟化网络技术的研发和应用探索。通过加大投入和研究力度，我们有望缩小与其他国家的差距，实现虚拟自动化技术的快速发展。

3 自动化技术在机械设计制造领域有效应用的建议

3.1 提高自动化技术的集成水平

除了创新和引入先进技术，机械设计制造企业还应注重提高自动化技术的集成水平。通过将不同的自动化设备、系统和工艺流程进行整合和优化，实现信息的互联互通和实时数据的监控与分析，以进一步提高生产效率和质量。

3.2 加强与相关行业的合作与交流

机械设计制造领域的自动化技术涉及多个专业领域，为了有效应用这些技术，企业应加强与相关行业的合作与交流。与自动化设备供应商、软件开发公司、智能传感器制造商等建立合作关系，共同研发解决方案，分享经验与技术，共同推动自动化技术在机械设计制造领域的创新与应用[5]。

3.3 进行智能化改造和升级

随着人工智能和物联网技术的快速发展，机械设计制造企业可以考虑对现有设备进行智能化改造和升级。通过添加智能传感器、自动控制系统和数据分析平台等，实现设备的自动监测、故障诊断和远程控制，提高生产效率、降低成本，并为实现工业互联网的目标奠定基础。

3.4 引导市场需求，掌握技术发展方向

机械设计制造企业应积极引导市场需求，关注用户反馈和行业动态，及时调整技术研发方向。通过与市场接轨，了解市场需求，主动创新和优化自动化技术，满足不断变化的市场需求，提升企业竞争力。

4 结束语

当前，社会经济持续发展，机械设备的适用面越来越广，在机械制造与设计领域对于自动化技术的依赖程度也在逐渐提升。基于对自动化技术的使用，显著提升了机械设计和制造的水平，降低了生产成本。若想促使自动化技术在此领域更好的融合，相关公司就必须要加强对自动化技术的创新与研究，积极研发与引进更加先进的技术。并且，也要加强对专业性人才的培养，提升机械生产设计流程的自动化程度，以此促进国内机械设计与制造行业迈向更高层次的发展阶段。