有关机械设计及其自动化发展方向的探究

张民敬

（定州市技师学院，河北 定州 073000）

1 引言

劳动工具及其生产制造技术被认为是社会变革的重要标志。纵观人类发展，机械制造的发展经历了石器时代、蒸汽时代、电动时代，到现在机械制造设计开始走向自动化。如今，机械设计的发展方向聚焦在如何利用自动化替代简单又烦琐的工作，使人类从繁重的体力劳作中解放出来，机械制造设计自动化成为企业和国家的重要研究课题[1]。

2 机械制造设计自动化的含义

2.1 自动化

所谓自动化，是指人类在生产、生活、管理时，采用一定的技术装备和策略，减少人工干预，提高工作效率、效益和效果的过程。随着工业的不断发展和信息技术的兴起，自动控制技术逐渐广泛应用于工业生产、机械制造等多个社会领域。

2.2 机械制造自动化

机械制造自动化是机电一体化的发展延伸，指的是将智能自动化技术与机械制造技术融合，利用计算机编程等技术，协调操控机械加工，实现自动化生产的过程。

3 机械制造自动化的优势

机械制造自动化将机械制造技术、计算机技术、自动控制等高新技术有机结合在一起，如加入计算机编程技术，将加工制造程序设置到操作系统，使之自动对产品进行加工，与传统的机械制造技术相比，不但可以保证机械的质量，并且还提高了加工效率。同时，机械制造自动化可以对产品进行规模加工，有利于降低人工成本，保证产品数量，在一定程度上增加了企业的经济效益[2]。

机械制造自动化具有实时监控、自动检测、警报、自我保护等功能，针对生产过程中出现的过载、过流以及短路等突发情况，可以及时发现并停止运行，该功能大大降低了安全风险，保证了操作人员的人身安全，使得制造加工得以安全进行。

工艺流程的规范操控是保证工业产品质量的关键，因此，在实际制造过程中对加工参数有严格的要求。机械制造自动化系统的应用避免了人工操作的误差，使得加工参数的变量时刻保持稳定，为工业生产的良性运作提供了坚实的技术保障。

综上所述，机械制造自动化对于加强加工制造的安全系数，保证生产的高效、精确，具有十分重要的作用。

4 机械设计制造自动化的发展方向

机械设计制造自动化的发展空间广泛，在未来还有不小的优化空间，就其优点来讲，从整体发展的层面具有更加广泛的优势基础，特别是机械制造自动化的产品慢慢替代了传统的电子产品，而且机械制造自动化的产品还具有一些其他的功能需求和附加价值，都可以给社会增加一定的经济效益。下文主要对机械设计制造未来的发展方向进行了探讨[3]。

4.1 智能化

机械制造智能化指的是在控制系统的前提下，通过人工智能、运筹原理、计算机知识以及其他的一些创新思维方法，使得机械设计制造具备基本的判断能力、逻辑思维能力和自主决策能力。通俗来讲就是让机械自动化设备具备初级的逻辑思维和人工智能，能够进行自主判断，从而避免由于人为因素造成的安全事故，有效提高生产效率。随着人机互动的普及，机械设计智能化逐渐成为机械设计制造及其自动化发展的主要方向之一。

4.2 人机一体化

以上是以人工智能为主要手段的智能化机械制造系统，其虽然具有自动化、高效化及智能化等优点，但是智能化机械设备只是按照固定的操作步骤，进行类似人类的推理、判断及预测等活动，没有灵活应变的能力。而人机一体化的发展，催生了混合形态的智能系统，该系统以人为加工制造的主体，指挥和利用智能制造与加工设备。二者的有效互补使得生产效率大幅度提高。

4.3 模块化

目前，市面上的机械自动化产品种类繁多，同时生产厂家的生产质量有好有坏，因而研发具有标准机械接口、电气接口、动力接口、环境接口的机械自动化产品单元具有一定难度。然而，开发具有统一标准的机械设备是目前机械制造业获得可持续发展的关键所在。生产兼具智能减速、视觉、图像处理、识别和测距等功能模块的机械产品，有利于打开市场，在实现产品标准化制造的同时扩展生产规模。

机械设计模块化指的是对产品的功能和生产过程进行划分，生成多种专业化的独立模块，在产品的实际生产中，通过不同模块的组合，完成不同的生产工艺。其原理是利用产品结构的简化，达到维持制造结构稳定的目的。机械制造模块化的发展实现了不需再设计或制造新机械设备，就能完成不同类别产品的生产和生产工艺的进行，有效地提高了资源利用率，降低了生产成本。同时，机械设计制造及其自动化的模块化发展有利于增加设备的通用性，使得机械设备利用标准接口进行互换，有效提高了机械设备的使用率。

4.4 网络化

随着信息时代的不断推进，互联网技术逐渐普及到社会的各个行业领域，应用信息技术是目前机械生产制造业进行改革创新的必然趋势。其中，机械自动化产品实现网络化是机械生产制造业的重要发展方向。网络远程控制和监测技术可以为机械自动化提供不限时空的全方位监控，有利于保障生产活动的安全运行。目前，市面上有一种可以操控家用电器的智能软件，使人们可以在外实时控制家电，方便人们日常生活的同时，也在一定程度上避免了用电风险。这便是利用网络监控机械设备的成功案例，可以为机械制造和网络化发展提供有益的借鉴。

4.5 微型化

随着机械自动化技术的不断发展，目前已涉及微观领域，逐渐发展为微机械自动化技术。微机械自动化的生产对象主要为2cm左右的产品，现在开始向微米、纳米技术发展。微机械自动化设备的耗能少且操作灵活，有利于降低生产能耗，节约成本，在生物医疗、军事、信息等领域具有较大的应用优势。因此，微机械自动化技术是未来机械设计的重要发展方向之一，有待相关技术人员进一步开发研究。

4.6 人性化

人性化是未来机械自动化发展应该关注的重要问题，这是因为产品最终要服务的对象是人，产品与人的关系是机械自动化生产的重要关系。因此，对于机械自动化产品，我们应该赋予其智能、情感和人性。通过模拟生物机理，研制各种机械自动化产品。现代机械制造的人性化发展，使得机械设计制造及其自动化更加贴合市场和人们的实际需要，为机械制造业的可持续发展提供源源不断的动力。

5 结语

机械设计制造及其自动化技术有利于提升机械制造的生产效率，提高企业的经济效益，是推进我国现代化进程以及科学技术创新发展的重要手段。在当前社会机械制造产品的要求逐渐增长的形势下，我国必须创新开发机械设计技术，努力提高我国机械设计制造及其自动化水平，以满足我国机械制造业发展的需要，不断推动社会经济的发展。