机械设计制造自动化的设计理念及其经济效益分析

赵伟华

（郑州环球重工机械有限公司，河南 郑州 450000）

一、机械设计及其自动化的含义

从基础定义上来说，机械设计就是根据用户的使用要求对专用机械的工作原理、结构、运动方式、力和能量的传递方式、各个零件的材料和形状尺寸、润滑方法等进行构思、分析和计算并将其转化为具体的描述以作为制造依据的工作过程。

机械工业是为国民经济发展提供硬性设施的基础性工业，它随着科学技术的发展而发展。机械设计自动化以自然科学、技术科学为理论基础，结合生产实践中的技术经验，试图研究和解决在机械设计过程中有关开发、设计、制造、安装、运用等自动化方面的问题。机械设计制造及其自动化是机械行业未来的发展趋势，结合机器设备与电子技术，产品的开发正在逐步的得到完善，新兴的交叉学科技术在机械自动化的机械行业中包括产品结构，功能结构和成分，生产方法和管理系统，工业生产等等多个方面，机械设备和机械技术的开发已经成为机械制造技术的重点。

二、机械设计制造及自动化的设计理念

（一）根据机器的功能要求开发

不同产品对机械设备的要求也不一样，如今倡导小批量的生产就是根据客户的不同需要生产不同规模的产品，产品之间的功能差异，造成了对机器功能更大的考验。对于机械制造与自动化的设计中，必须根据机器本身的功能，通过计算机操作使用，使机器可以灵活的被使用。

机械自动化系统是一个综合概念，包括机电一体化技术和机电一体化产品的各个方面。作为一个产品，也包含了设计，制造和特定的功能，以满足要求，和其内部结构的有机联系的。

（二）利用先进技术不断创新

不同产品的功能和系统都不一样，据此可以将产品分类，投入市场以后，对每一类产品的销售使用情况作市场调差，分析出具备什么功能的产品被大多数人接受，然后分析原因，利用先进的科学技术着力成产开发，通过对产品原料的处理、加工，保证产品的质量和外形。

三、机械自动化系统带来的优势和经济效益

在我国科技的快速发展的带动下，近年来国内的机械自动化发展迅速，机械自动化产品被大多数人认可，大有取代传统机电产品的趋势，和过去使用的机电类产品不同的是机械自动化产品在功能使用上更加稳定，一些先进技术的融入也大大提高了产品的附加值，这些特点都为产品生产者带来了巨大的社会效益和经济效益。

（一）工作效率和产品质量的双重提高

现代机械自动化技术具备自动控制和自动修复能力，对生产产品的控制要求更加精确，检测更加灵敏，在生产过程中对产品的精确度要求更加仔细，保证了产品的质量。机械自动化技术同时也大大提高了工作的效率，有机器代替人力劳动，对操作的控制更加简单，通过计算机技术可以实现机械统一操作，只需要在操作室对每个机器的正常运作进行监控，调整，保证机器的正常运作。现代机械自动化技术的使用大大提高了产品的合格率和机械设备的稳定性。此外，由于机械自动化工作可以通过调整软件，以适应良好的柔韧性，特别适合于小批量多品种的生产要求，缩短产品的开发周期，加快更换。

（二）降低了生产设备的安全隐患

机械自动化的运用，首先就是要保证生产设备的安全性和稳定性，对生产中出现的危险状况进行提前控制，在各个环节都应该有相应的监控设施，对生产设备的运作实现自动报警、自动诊断。在机器工作当中，如果遇到过载、过压、过流、短路等突发的电力故障时，可以自动转换到安全的工作模式或直接切断电路，避免出现不必要的工作人员和大型设备事故。机械自动化设备本身采用了更多的电子元器件，替代了可动构件和易摩擦部件，所以在生产过程中也降低了事故的可能性，保证生产可靠性的同时也延长了设备的寿命。

（三）调整和维修方便，使用性能改善

机械自动化产品的安装和调试，通过变更控制程序，实现工作方式的改变，以适应不同用户的需求的目标以及不断变化的现场参数。这些控制程序可以通过各种方式输入到控制系统中的机械自动化产品，而不需要改变任何产品中的元件和零件。对于机械自动化的存储功能的主要产物，可以预先存储在一些不同配套的程序执行，并针对不同的对象，然后根据给定的代码信号输入到指定的程序中工作。机械自动化产品的自动检测和自动监测功能可以在出现故障后自动采取措施，保证在其稳定工作过程并解决故障使工作恢复正常。由于机械自动化产品，通常使用程序来控制和数字显示，操作按钮的数目和处理显著减少，使得操作大大简化和方便。机械自动化产品的工作过程中，根据预先设定的程序逐步由电子控制系统，该系统可以重复，以实现所有的行动命令。高级机械自动化产品，通过数学模型，以及外界对被控对象的参数变化随机找到自己的最佳工作程序，自动优化操作。

（四）产品功能更加齐全

机械自动化产品远远超越了机电产品的功能，由简单的单功能已经逐步过渡到一种产品多种功能的效果，使消费者节约成本的同时也大大提高了产品的使用灵活性。现在市场中出现的很多复合产品其实就是在产品生产的技术特点上具有相似功能的产品相互结合，生产出复合功能的产品，这样在使用的时候就大大提高了操作的灵便性。

（五）生产自动化，减低人力劳动

机械自动化产品的自动化程度正在不断提高，人们已经从沉重的体力劳动中慢慢的解放出来，不仅工业在实现自动化，农业的自动化几年来也得到了大幅度提高，自动化操作是一个大趋势，各个领域都在追求自动化模式，甚至部分产品的生产有望彻底摆脱人力劳动，这为我国实现现代化发展带来新的动力。

（六）节约能源，减少耗材

一次能源和二次能源的节约是国家指定的战略目标，也是所有企业和用户十分关心的问题，通过使用低功耗驱动机构的机械自动化产品，优化调整控制，设备，提高能源利用效率，可以实现显著的节能效果。同时，机械自动化系统融入了多种学科的知识，许多功能已经由机电转变为计算机系统，软件系统，另一方面，从硬件系统转移到软件系统，使机械自动化产品，降低材料消耗并促进了向小型设备的发展。

因此，机械自动化技术和产品的应用，将会给生产部分和使用单位带来双赢的机会，并带来了显著的社会和经济效益。正因如此，世界各国，无论是德国、美国、英国等这些发达的国家还是在亚洲等发展中国家都在大力发展和推动机械自动化术。