机械自动化在机械制造中的应用研究

2024-01-06刘杨

防爆电机 2023年5期

刘杨

(佳木斯防爆电机研究所有限公司,黑龙江佳木斯 154005)

0 引言

机械自动化技术使用数字、电子技术对机器设备进行有效的控制,使其可以完成高水平生产、高效率生产的多方面要求。从而达到提升生产质量、提升机械制造能力、提升生产效率等多方面的要求。随着现代机械制造领域对工艺、技术、流程的高要求,传统的机械控制、管理方式已经无法满足现代机械生产的实际需求,为了进一步发挥机械制造对生产力的推动作用,需要进一步加强机械自动化在机械制造中的应用,从而实现控制制造误差、实现绿色制造、提升制造水平等多方面的目标。

1 机械自动化在机械制造中的应用方向

1.1 提高机械制造能力

机械制造能力、水平的不断提升是行业发展的主要方向,机械自动化技术运用其可编程、标准化控制方式,进一步提升了机械制造的能力。针对不同的机械制造需求,事先针对设备的控制进行编程,使其具有标准性和极强的目的性,从而有效减少因控制精准度等问题造成的机械制造效果不佳现象。同时,精准的编程控制可以进一步提升机械设备运行的精度,从而有效提升设备的制造生产能力。相较于传统的机械制造工艺,机械自动化可以有效避免在生产过程中因人为操控等原因所造成的干扰,从而保障生产加工的精密性,为机械制造的质量和加工能力提供良好的基础[1]。此外,进一步利用机械自动化技术,还可以对生产与制造过程进行全过程、动态监控,并在此前提下,对机械制造过程进行精密的管理。并使用智能程序对设备生产、制造过程进行纠偏,从而进一步保障机械制造能力的多方面要求。

1.2 降低机械制造管理、运维难度

传感器、大数据、智能技术的加持下,机械制造管理、运维的过程中,可以采取动态全过程监控的方式收集机械设备运行中的各项数据,系统管理员可以根据数据客观判断机械设备的工作状态,从而在管理运维的过程中能够更准确的找到机器设备存在的问题。而在进一步运用智能技术的情况下,可以对机械设备的运行状态进行自我诊断,发送相应的警报,在面对过流、过载等影响机械设备运行的问题时,能够保障系统及时的应对,并通过主动切断故障区域的方式,避免故障的进一步扩大[2]。同时也可以根据实际的生产需求,选择性的启停机械设备,从而保证机械生产系统始终维持在最佳的工作状态,为进一步延长设备的使用寿命、提升设备的生产指标做出良好的保障。

1.3 提升生产效益

机械自动化技术的应用可以有效提升机械制造的生产能力,从而提升生产效益。在此基础上,标准化的机械制造过程可以提升机械制造的质量水平,提升良品率,避免因相关问题导致的成本浪费现象,从而达到提升生产效益的目的。除此之外,在利用自动化技术的过程中,可以分析生产系统的生产情况,对生产过程进行合理的控制,改变生产线的运转速度,确保生产线保持节能的工作状态,从而实现节约能耗的目的[3]。而在运维管理的过程中,机械自动化技术的应用还可以有效减少人力成本的支出,避免相关问题对机械制造的经济效益带来的不良影响。

2 机械自动化在机械制造中的实际应用

2.1 数控技术的应用

数控技术在机械制造过程中的应用较为常见,利用传感器、数字信息技术、网络通信、电子科技等技术,针对机械制造的实际需求灵活设计软硬件,从而有效提升设备的工作水平。在生产的过程中可以全程使用计算机设备,通过远程控制方式实现自动化或者手动操作与管理的目的。自动化操作管理的过程中,可以使用软件的方式进行控制,而在编程的过程中可以对生产过程进行模拟,选择相应的模块以及加工方式构成自动化控制软件,并进一步利用高速的电子控制手段,确保各个控制模块能够高效、准确的运行,使设备能够按照设计人员预期的方式执行生产与加工动作。例如现代机械制造中常用的数控车床,车床的刀具、载具、控制方式都能够按照软件设计人员的编程展开工件的加工,车床的加工会按照数字程序进行自动运转,精确完成每一个工件的高精度加工[4]。同时,编程时还可以模拟车床的工作情况,从而对加工程序的合理性、有效性进行验证,避免编程问题导致的生产加工问题。此外,数控车床还可以根据管理人员导入的原件尺寸、设计图纸,自动展开工件加工方式的分析,并利用相应的参数来建立加工的几何坐标值,有效降低加工程序编程的难度,从而进一步提升数控车床加工的可靠性。现阶段数控车床的加工已经能够达到0.002～0.003mm的加工精度,在未来的技术发展过程中,势必能够达到更高精度、高效率的生产加工要求。

2.2 虚拟技术应用

虚拟技术是对现实机械制造生产加工过程的模拟,利用各种信息搭建能够达到仿真目的的机械制造、加工场景,并从多方面的角度保证这一个虚拟的机械制造过程能够为现实中的机械制造生产加工提供相应的参考依据。该技术在应用的过程中可以利用CAM、CAD等技术建立机械设备加工模型,并在模拟仿真的过程中对机械制造的过程进行虚拟再现,例如在汽车制造的过程中,设计人员可以根据汽车制造的实际生产场景进行图纸的设计,使用CAD、3DMax等软件建立实体模型,然后对其的铸模过程、生产制造、加工过程进行仿真和模拟,根据虚拟场景中汽车制造遇到的问题展开相应的调整。从而使虚拟生产、加工过程能够为现实中的汽车制造提供良好的参考依据。虚拟技术的应用可以有效减少数据、铸模等过程中投入的时间、材料成本,不需要实际生产试验品就可以达到提升设计水平的目的[5]。有效简化了机械设计、制造的流程,为机械制造水平的发展与提升提供了良好的保障。在此基础上,利用VR/AR技术可以将虚拟场景与现实的机械制造场景进行互动,从而更有效地模拟机械加工过程,而计算机技术的有效支持可以保障人工检查方式较难发现的碰撞、冲突、结构问题得到及时的提示与预警,并通过文本、视频、图表等方式记录模拟仿真的过程,为持续优化、改进机械制造流程提供可靠的数据支持。

2.3 柔性制造技术的应用

在机械制造的过程中,受制于材料、设备等客观因素的影响,单一的机械制造生产线很难完成机械制造的全过程。柔性技术的应用可以有效提升机械设备的中、小批量生产能力,特别是具有较高生产难度的零件加工过程中,不同的企业使用的生产设备有较大的不同,而生产设备的限制会导致企业只能加工一个或者几个类似的零件。而柔性制造技术的应用,可以根据产品的需求来调整设备的加工模式,使机械制造设备能够根据不同的零件展开生产与加工。同时也可以根据加工对象、材料的变化对生产的工艺流程进行调整,从而丰富机械设备的应用面。在应用柔性制造技术的过程中,这些设备的生产系统不仅可以对旧有的生产系统进行有效的继承,还可以迅速经济性的调整生产方向,从而有效应对机械制造行业飞速发展的现状。而在设备维护和扩展的过程中,柔性制造技术的应用可以帮助企业灵活的应对各种生产故障、生产需求,并采用多种方式进行查询和处理,从而使机械制造系统的完整性、稳定性得到有效的加强。例如在钣金加工的过程中,柔性制造系统的应用可以对钣金制造过程进行持续的补充和调整,例如采用柔性冲切复合技术的S4生产系统,一体化的直角剪可以解决模具冲切过程中对板材厚度、材质等多方面的要求,一次性的加工长度可以提升到传统模具切刀的3倍左右,还进一步提升了加工的效率。

2.4 智能与集成化的应用

机械制造行业的未来发展方向是属于智能技术与集成化技术的。智能技术进一步提升了机械设备制造的自动化水平,同时现代信息技术的发展,使智能技术在机械制造的数据分析、质量管理、设计、维护等多个环节中都发挥了积极的作用。例如在前期设计的过程中,对数据的分析可以快速挖掘设计的内容,智能分析其的合理性以及可行性,从而辅助设计人员调整设计方案。在质量管理的过程中,智能技术通过全过程动态的监控以及智能化的判断来保障质量管理的精度。例如在零件加工过程中,智能技术通过视频等传感器对工件的大小、形状、状态进行智能判断,从而准确掌握其的加工精度,并通过智能控制实现良好的加工效果。智能技术的应用可以有效提升机械制造的加工能力,实现真正的自动化,在与集成技术进行有效的结合后,可以进一步保障机械制造能力的有效提升[6]。例如采用CIMS集成管理技术和智能技术的应用过程中,可以对生产制造的全过程进行全面分析,分析过程中产生的各种数据,从而在决策的过程中发挥重要的作用。同时,集成技术与智能技术的应用可以进一步发挥现代机械制造的“并行”能力,使不同的制造过程能够得到统一管理,从而集约利用各种生产要素,达到提升机械制造能力、水平的目的。