机械自动化技术在机械制造中的运用探讨

张辉

山东省泰安技师学院，山东 泰安 271000

0 引言

机械自动化即在脱离人工帮助的情况下，机械能够独立完成一项生产工艺过程。该技术在机械制造行业发挥了巨大的作用，是现阶段较为先进的生产方式。机械自动化技术解放了人力资源，使得公司将人力资源集中到创新研发过程项目中。机械自动化技术还有利于机械制造发展的自动化供应链，不仅提高了生产的效率及安全性，还能提高生产过程的精度[1]。除此之外，机械自动化技术的使用还能够做到对生产周期的控制，从而控制生产成本。机械自动化技术对于机械制造业是一种本质上的提高，值得企业采纳。

1 机械自动化技术在机械制造中的应用现状

1.1 生产角度

我国自动化技术在机械领域已经得到了广泛的应用，该技术极大地推动了我国机械制造业的发展，使得我国机械产出提升到了一个新的水平，整个机械行业也日渐成熟。但是与发达国家相比，我国的机械自动化技术发展较晚，因此水平差距较为明显，虽然近些年来我国的机械自动化水平在某些领域已经达到了世界先进水平，但是在大多数领域依然处于落后状态，需要我国加大在机械自动化领域的投入。

1.2 制造技术角度

从制造技术的角度来说，我国的机械自动化技术发展迅速，在很多领域都取得了十分耀眼的成就，这也促使了我国的机械制造业的迅速发展；而机械制造业的迅速发展又会反哺机械自动化技术，两者相辅相成、互相促进。但是我国的机械自动化技术发展较晚，与美德等发达国家依然存在着明显的差距。这一问题得不到解决，那么我国的机械制造在与国外的竞争中难以取得优势，这也会导致我国的机械自动化技术得不到最好的资源，成长幅度受限[2]。

1.3 管理水平角度

我国在七十年的时间内完成了其他国家近百年的积累，在最初的发展阶段就是依靠机械行业的发展带动了生产力的提高。最初的阶段发展十分迅速，因为此时的机械技术较为基础，且没有过多的技术封锁，门槛较低。随着技术的发展，逐渐转向高端领域，外国的技术封锁变得十分严重。我国的管理部门虽然意识到了该问题，业作出了一定的努力，但是没有从根本上解决问题。这已经上升到了国家与国家之间的关系，不是单纯的一个部门可以解决的问题。我国只能加大自主研发的力度，帮助我国机械自动化技术的发展渡过难关。

2 我国机械制造自动化的发展趋势及重要性

2.1 我国机械制造自动化的发展趋势

2.1.1 数字化

从目前情况来看，数字化技术是机械自动化领域发展的核心内容之一，对于机械制造有着不可替代的作用。该内容本身就集合了制造技术、计算机管理等方面的知识，是一项综合性的复杂内容。其应用范围也十分广泛，包括数字化设计、数字化制造等。从机械制造方面来看，制造机械设备过程中设置的参数全部都是数字化的形式展现。从企业管理角度来看，企业管理人员也是通过数字化的数据来了解公司的实际运营情况。从市场营销角度看，销售人员需要统计市场数据，然后对数据进行详细的分析，以此作出销售策略。正是在这样的大环境之下，需要机械制造行业构建一个数字化的网络，将企业内的所有设备接入其中，方便企业管理，还能够提升工作效率，反映企业的真实运行状况[3]。

2.1.2 集成化

目前的机械自动化技术开始追求集成化发展，这也是本世纪最重要的课题。集成化技术其中囊括了计算基础、计算应用、生产系统等。多方面技术共同构成一个完整的整体，在系统下可以建立分系统辅助生产工作。集成化的发展程度越高，那么机械的体型就越小，精度也更高。并且集成化的发展能够开拓机械的应用范围，使得机械的受众更广，同时也使得机械自动化技术能够更加方便地应用于机械制造领域。

2.1.3 智能化

智能化即在制造过程中可以实现人机之间的双向互动，能够有效地提高机械制造的效率。该特性可以使用机械代替人工操作，人工只需要进行辅助判断即可。在未来的很长一段时间内，都是机械自动化技术追求的目标，社会上同样给予了该特性足够的关注，该方式可以有效地改善人工劳作的效率及机械制造成本。

如果将自动化、集成化、智能化等特性集合在一起，可以过程一套全新的高水平机械制造系统，使得我国的机械制造技术再上一个新的台阶。

2.2 我国机械制造自动化的重要性

（1）智能化算法提高了机械加工精度，在机械加工过程中，每个环节都可能影响到机械设备的最终效果。人工操作在生产过程中不可避免地会出现误差甚至人工操作失误的情况。在实际生产过程中，对于出现的误差要进行一层层地审查，严重地影响了机械生产的效率。机械自动化技术中的智能化算法可以替代人工进行机械生产，人工只需要设置好设备的属性即可，该方式可以有效地避免人工失误。除此之外，还可以通过算法对错误信息进行检查并修正。

（2）提高了工业生产效率，节约了成本。传统的工业生产技术大多是人工参与，生产精度难以与机械化设备相比。在机械制造过程中引入机械自动化技术，可以有效地减少人工误差。除此之外，机械自动化技术可以代替人工，减少人力资源的消耗，机械自动化的生产效率也远高于人工生产。不仅如此，经过了属性设置之后，机械自动化技术可以精确地执行设置的任务，减少资源的消耗与浪费。总体来说会降低机械设备的生产升本[4]。

3 机械自动化技术在机械制造中的运用

3.1 集成化应用

机械自动化技术的集成化发展一共经历了三个阶段，分别是：工程技术信息分系统、管理信息分系统和制造自动化分系统。工程技术信息分系统主要是依靠计算机技术，完成数据的分析工作，在释放情况下辅助机械制造工作。管理信息分系统包含的范围较广，如财务管理、经营管理等内容，在满足机械制造的需求之上，为企业管理提供保障。制造自动化分系统，主要包括工业机器人、计算机数控等内容，可以执行多项机械制造任务，并且由计算机辅助监控，可以保证机械制造的质量与效率，真正的提高了机械制造水平。综合来说，机械自动化技术就是抛弃了原有的生产结构方式，对生产步骤进行了优化充足，使得生产过程的误差更小、效率更高。甚至还可以纳入不同的生产元素，保证生产流程的完整性，该方式使得生产系统的性能大幅度的提高。但是在系统使用过程中，需要大量的数据进行支撑，因此系统还要负责数据收集与数据分析功能。通过该方式可以优化机械制造的资源分配，提高生产精度。集成化的应用也是我国机械制造业的迈入下一阶段的标志，合理地利用集成化技术，可以推动整个行业的发展。该内容也是诸多工程师及学者的主要研究方向，在未来还会有较大的发展。

在辊压机生产过程中，技术人员要收集信息，然后根据数据库中存留的信息制定设备数据的合理区间，在制造过程中物料粒度超标、安全销故障等都会影响到辊压机的质量。以处理安全销故障为例，该故障主要是指凸形块受到力的轴向分量大于碟形弹簧的弹力，使安全销损坏或碟形弹簧失效，会造成安全销频繁脱出、系统跳停。技术人员只要采集多次故障的数据，将其输入到计算机系统当中，计算机经过复杂的计算可以得出一个合理的误差范围。技术人员只需要根据计算出的误差设置好数据即可完成机械设备的生产。除此之外，还可以将多种信息存储到计算机当中，安排计算机对相似数据进行分析信息处理，帮助技术人员完成机械设备的制造方案。该系统可以融入人工智能与大数据处理技术，形成一种完善的信息处理系统。该系统能够有效地帮助企业提高生产效率及生产稳定性。在生产过程还谭家了系统报警功能，一旦某个环节出现了问题，可以及时报警并切断后续流程，将损失降到最低[5]。

3.2 柔性化应用

随着经济全球化的发展，市场变得越发复杂。现代的企业需要具备足够的应变能力，能够及时地反映客户需求，并且能够根据市场的变化，对产品的功能及结构进行适当的调整。此前的机械化及刚性化难以满足设备的需求，因此需要将柔性化的建设提上日程。柔性化是指对外界环境具备较强的适应能力。该能力需要对市场完成较为完善的调查及分析，以此为基础才能够对产品完成合适的调整。想要完成此类需求，需要将生产需求及制造联系起来，该过程需要计算机的协助，凭此间接地完成与市场需求的交流，并且完成生产过程。在该过程中要加强信息处理系统，不受时间距离的约束，使得外部市场信息能够及时地与企业生产部门对接，增强产品的灵活性，生产出符合市场要求的产品。

对此，国外提出了一种新的制造生产模式：敏捷制造，该生产模式具备高度柔滑特性。我国也及时引进并开发了对应的柔性制造系统：MFS系统。该系统经过实验后证明可以有效提高企业的生产效率与产品质量，不仅如此还能够保证企业按时交货，提高信息系统的可靠性。该技术的应用大量的节省了人力资源，一些较为危险、危害性大的操作全部可以交由自动化技术完成，保证员工的人身安全。随着实践的深入，早期提出的自动化、无人化已经初步实现。同时自动化技术的成本更加低廉，适应范围更广，可以满足中小型企业的需求，未来还有更广阔的发展空间。

3.3 虚拟化应用

在机械自动化基础上，可以适当地采纳虚拟制造技术。该技术具备综合性与虚拟性的特征，涉及了人工智能、计算机图像学、多媒体交互等知识。由其特征可知，该技术是一种新兴的技术，还没有得到发范围的使用。该技术使用场景如下，可以借助情境构建完成仿真场景的构建，可以用于各种问题的分析并且能够纠正其中的问题与缺陷，降低生产过程中问题发生的概率。除此之外，在机械装配过程中，可以利用虚拟技术进行分析，为后续的制造过程铺平道路，完成对省成本的控制。从目前的情况来看，需要将多种技术融合在一起才能够实现虚拟化的应用。除了生产方面的使用，该技术还可以用于数据信息的验证处理，是目前企业急需的技术。但是该技术还处于实验阶段，难以做到大规模的应用，现在很多公司引入的虚拟化应用也只是对机械设备进行简单的模拟，在检测过程中依然以人工为主，要依赖员工的经验进行数据的矫正。

在辊压机生产过程中，首先需要完成机架、轴承座等主要部件的生产。但是在生产之前，可以通过虚拟技术进行模拟，保证生产出的部件符合机械设备的需求。可以采用多媒体技术将主要部件转换为3D模型图，将其按照一定比例缩小，技术人员只需要通过计算机在数据库中筛选出符合的数据即可，虚拟系统就会自动生成需要的部件。例如输入轴承宽度700mm，轴承支撑中心距3200mm，数据库就会自动为该部件匹配出合适的轴承底座，并且会自动地调节误差范围。在重要部件选取完毕后，可以在虚拟环境中完成辊压机的组装。多媒体技术能够直观地展示出机械设备的组合过程，技术人员可以及时发现其中的问题并作出整改。人工智能可以将此类模拟过程中出现的问题纳入到数据库当中，一旦再次出现类似的情况，系统可以主动指出问题，有效降低检测时间与判断时间。

3.4 自动化检测应用

自动化检测技术包含的技术较多，对于机械自动化的技术水平存在一定的要求。许多企业将自动化检测技术应用到了具体的生产要求检测当中。该检测方式分为两种，一种是直接测量，一种是间接测量。在机械生产过程中，直接测量大多被应用到了尺寸测量、便面测量等方面。直接测量分为四种类型，分别是断续表面测量装置、圆测量装置、孔测量装置、平面测量装置。间接测量多是系统提前编写好的程序，根据生产要求完成检测功能，主要功能是控制系统中的刀具运行状况，完成对设备尺寸的测量。

在传统的测量过程中都是事后测量，这样会降低检测的有效性。目前已经发展出了一种实时动态测量技术，可以利用该技术完成实时的检测。如在项目创建阶段，可以将数码柔性坐标测试技术利用起来，提高项目检测的科学性与合理性。除此之外，还可以对涉及结构进行检测，并且能够完成对机械工件的定向测量。随着机械检测技术的发展，新型检测仪器的检测更加广泛。如早期的光学仪器检测范围只有几米，而目前的直线光栅仪器已经将检测范围扩展到了30m。使用一台识别就能对整个环节实现有效的监控。

从检测技术的原理来看，早期检测技术分为激光检测、超声波检测、红外检测，三种技术有效地提高了自动化的程度与精测精度。但是随着机械制造行业的发展，对于精度的要求越来越高，上述三种技术已经难以适应新的需求。目前已经发展了更加先进的技术，如纳米技术、微米技术、发射行同位素技术等，大大提高了自动化的检测精度，将检测范围提高到了微米级别。当然，检测技术并不局限于机械制造范畴，还可以用于环境检测、安全检测等多个领域。除了检测技术的纪检部，还将检测技术于智能化网络相结合，虽然目前处在实验接单，但还是取得了可喜的成绩，在多个环节中替代了人工检测。但是在一些关键性的检测环节，依然需要人工配合检测。于传统的检测方式相比，关键性的检测环节工作量也大幅度地降低，人工只需要配合进行决策即可，系统会自动地完成检测信息的收集，今后的发展阶段会向着更加智能的方向发展[6]。

4 结语

机械制造行业是我国的支柱产业，在经济发展中占据着重要的地位。机械自动化技术是推动机械制造行业可持续发展的重要手段，需要国家给予大力的支持。机械制造行业要加大对机械自动化技术的研发投入，借此提高企业的生产效率与产品质量，获得更快的发展。