新形势下自动化技术在机械设计制造中的应用研究

欧振议

郴州七三二零化工有限公司 湖南 郴州 423015

引言

对于机械制造企业来说，自动化技术虽然能够为机械设备传统设计方法、制造技术的创新提供巨大帮助，但由于其本身具有较强的复杂性，在机械设计制造方面的应用领域也非常广，因此要想将自动化技术有效应用到机械设计制造中来，往往都有着较高的难度，而对于自动化技术应用的相关研究，自然也是十分必要的。

1 自动化技术在机械设计制造中的应用价值

1.1 提升设备整体性能

从机械制造企业的角度来看，自动化技术的应用价值主要体现在对机械设备整体性能的提升上。首先，从安全性的角度来看，由于自动化机械设备需要由专门的控制系统进行控制，而控制系统又能够借助相关仪表、传感器，实现对机械设备运行参数的实时检测，因此一旦机械设备运行状态出现异常，就能够立即被控制系统所识别，并向相关操作人员、维修人员发出警报，其运行稳定性与安全性都能够得到显著提升[1]。其次，在自动化技术的支持下，机械制造企业还能够通过运行模拟等方式，在机械设备设计、制造阶段，分别对机械设备质量展开全面、准确的检测，以便于及时发现机械设备的潜在质量问题，并及时采取针对性的改进措施，使机械产品质量性能得到保证。最后，由于自动化技术能够根据机械设备设计方案，将各项生产指标数字化，并严格按照数字化指标控制数控机床，对设备零件进行生产，因此机械设备零件的精度会得到充分保证，这对于机械设备性能提升同样是很有帮助的。

1.2 提高设备制造效率

在机械设备的设计、制造过程中，由于自动化技术能够应用到零件设计参数等方面的信息处理工作中，由专门的软件工具来自动完成，机械设备的制造也同样可以实现24小时持续的无人生产，因此无论是机械设备的设计效率还是生产制造效率，都会得到显著提升。另外，在自动化技术的支持下，机械制造企业还可以省略机械零件的反复实验环节，改为借助相关软件工具进行模拟实验，这同样能够使设备制造效率得到较大提升。

1.3 降低设计制造成本

在机械设计制造领域，自动化技术的应用价值还能够体现在对机械设备生产成本的控制上。例如在无人化生产模式下，机械制造企业虽然在前期需要投入较多资金用于采购设备，但从长期发展的角度来看，却能够大大降低机械设备制造的人力成本。而在各种软件工具的精确控制下，机械制造企业则能够实现对数控机床及其他生产设备的精确控制，有效避免不必要的原材料浪费及能源浪费[2]。

1.4 保证机械制造安全

现代机械产品的生产工艺、生产流程通常都比较复杂，如果采用传统生产设备来进行机械制造，其安全性往往很难得到保证，即便机械制造企业十分重视生产安全，能够从安全设备引进、工人安全教育等方面入手，做好安全隐患的防范控制工作，也同样无法从根本上解决机械制造的安全性问题，整个机械制造行业中的生产安全事故仍然时有发生。而在自动化技术的支持下，由于负责机械制造的数控机床可以由系统按预定程序进行自动控制，机械设备的整个生产流程基本都能够实现无人化、自动化，一线工人只需完成对数控机床的简单操控即可，因此无论是数控机床等生产设备的故障，还是工人的个人操作失误，基本都不会引发安全事故，更不会导致人员伤亡，而机械制造的安全性自然也能够得到保证。

1.5 推动机械产品创新

在激烈的市场竞争环境下，机械制造企业基本都需要准确把握市场变化，根据各类机械产品的实际市场需求来展开机械设计制造创新，提高机械产品与市场需求间的契合度，而自动化技术在机械设计制造中的应用，则恰恰能够对机械产品的创新起到推动作用。例如在机械产品市场需求发生变化后，设计人员需要尝试性的提出多种设计思路，并通过相关设计制造实践来对设计思路的可行性进行评估，但由于机械产品设计制造实践的成本普遍较高，因此其在设计思路上的创新往往会受到成本因素限制。而在自动化技术的支持下，设计人员则可以借助有关软件工具来构建机械产品的虚拟模型，将各种设计思路直观呈现出来，为创新设计思路的评估提供支持，使设计人员能够在无须担心成本的情况下，做出更多的产品设计创新探索与尝试。另外，面对一些特殊的机械产品性能要求，如果设计人员仅仅是从理论层面出发，对机械产品的设计思路加以创新，那么在机械产品制造出来并投入使用后，就很可能会出现性能不符合要求的情况，无法适应复杂且特殊的运行条件。而通过对自动化技术的应用，设计人员则可以在构建机械产品虚拟模型的同时，对特殊运行条件及机械产品运行状态进行模拟，准确判断出机械产品能否在特殊运行条件下正常运行，进而帮助设计人员取得更为突出的机械产品创新成果。

2 自动化技术在机械设计制造中的具体应用趋势

2.1 智能化

在机械设计制造领域，对于各种自动化技术的智能化应用，简单来说就是以计算机技术、软件编程技术、人工智能等技术手段为基础，对机械设备的各类生产设备展开人工智能化管理，同时也是对早期自动化技术的完善与升级。例如在机械设备的故障检测领域，就有不少企业利用专家系统等人工智能技术，建立了专门的故障智能评估系统，用于根据检测到的设备异常运行信息及常见故障数据，对故障位置、故障原因、故障严重程度等展开智能化分析，甚至是制定出大致的故障维修方案，为后续的故障维修工作提供参考。

2.2 柔性化

对于机械制造企业来说，自动化技术的柔性化应用，实际上就是以各种自动化技术为基础，将机械设备柔性化生产线建立起来，同时联结多个数控机床、自动运送装置及自动化信息管理系统，为机械设备的零件加工、装配、检测等生产环节提供支持，对企业的市场应变能力提升有着很大帮助[3]。例如在某类机械设备的市场需求发生较大变化后，企业就可以依托自动化信息管理系统的人机操作界面，对机械设备的生产环节、生产速度、设备生产数量等做出针对性调整，之后在由信息系统控制所有生产设备，完成对整个生产模式的转变，使企业的机械设备生产模式能够迅速适应市场变化，实现控制生产成本、改进设备质量性能等目的。

2.3 虚拟化

在机械设计制造领域，自动化技术的虚拟化应用同样是十分关键的，其不仅能够实现对机械设备实际生产可行性的准确预测，同时还可以对机械设备生产阶段可能出现的问题进行准确预估，有效降低机械制造企业的生产风险。例如在机械设备的设计阶段，就可以依托虚拟现实技术、3D技术等技术手段支持下的软件工具，对机械设备零件在特殊状态、环境条件下可能出现的变化进行模拟，同时依据模拟得到的数据来分析零件设计合理性，如果发现特殊状态下设备零件质量性能会出现变化，那么就说明在特殊运行环境影响下，设备零件可能损坏，设计人员需要及时对零件设计做出调整。

2.4 节能化

在可持续发展理念的长期影响下，当前机械制造行业对于节能环保的重视程度已经得到了极大提升，而对于机械制造企业来说，要想顺应整个行业的发展趋势，提高机械产品市场竞争力，自然也同样需要把握好自动化技术的节能化应用趋势，以降低机械设备及其生产过程中能源消耗、污染排放为目标，将自动化技术有效应用到机械设计制造领域。例如在机械产品的设计阶段，就可以借助有关软件工具，对机械产品的运行状态进行模拟，准确评估其在运行期间的能源消耗及污染排放情况，之后再通过有关设计参数、设计方案的优化，尽可能对机械设备能源消耗、污染排放加以控制，设计出节能环保性能更为突出的机械产品。而在机械产品的生产制造阶段，则可以将机械产品零部件生产加工所需的原材料明确下来，同时将这些数据输入到自动化的数控机床中，对机械产品生产制造期间的材料消耗进行严格控制，以有效杜绝不必要的材料浪费。

3 自动化技术在机械设计制造中的应用建议

3.1 推动核心技术发展

对于机械制造企业来说，由于机械产品自动化设计与制造所需要应用的技术非常多，而企业自动化技术水平又直接关系着生产能力、产品创新能力乃至整个企业的生存发展，因此要想实现对自动化技术的有效应用，就必须要将机械产品自动化设计、制造所需的核心技术转型，同时从技术研发工作入手，持续推进各项核心技术的创新发展，使企业能够在机械产品自动化设计、制造方面占据优势。例如对传感检测技术，应根据机械产品设计、制造需求，不断提升传感器在数据捕捉方面的精度，或是开发一些用于感知特殊数据的传感器，以获取更加全面、详细、精确的数据。而对于自动控制技术，则需要加强在人工智能领域的研究，针对机械产品制造过程中可能出现的各种问题，对人工智能技术支持下的数控机床控制系统展开全面优化，使数控机床的控制能够更加科学、智能。

3.2 合理引入技术设备

自动化技术在机械设计制造领域的应用，通常都需要依靠相关硬件生产设备、软件工具来实现。在机械制造行业竞争日趋激烈的背景下，当前机械制造企业虽然需要积极应用自动化技术，并借此来提升企业的核心竞争力，但由于机械产品自动化设计、制造所需的配套设备价格普遍较高，有关软件工具的购买或开发也同样需要较高前期投入，因此在引入这些硬件设备、软件工具时，企业还需充分考虑到企业技术水平、发展战略、资金状况等多方面因素，并据此制定出合理的技术、设备、软件工具引入计划，以免因盲目追求机械产品自动化设计制造而出现前期投入过高、设备与软件利用率不高等情况。

3.3 重视人力资源管理

对于机械制造企业来说，自动化技术的应用往往离不开相关专业技术人才的支持，只有引入了掌握传感检测、自动控制等各方面自动化技术的高素质技术人才，企业才能够顺利实现机械产品的自动化设计、制造，并将自动化技术的优势充分发挥出来。因此在对自动化技术的应用中，机械制造企业还需提高对人力资源管理的重视，积极与有关高等院校、职业院校、科研机构展开合作，共同培养更多符合企业人才需求的技术人才，为自动化技术的有效应用创造良好基础条件。

4 结束语

总而言之，对于自动化技术的应用，虽然在机械设计制造领域已经成为必然，但要想保证自动化技术应用的有效性，仍然需要准确把握其在生产成本控制、设计制造效率提升、整体性能提升等方面的应用价值，同时从智能化、柔性化、虚拟化、节能化几个方面入手，将自动化技术应用到机械设备的设计、生产实践中来，并在核心技术发展、技术设备引进、人才引进与培养等方面采取合适的自动化技术应用策略。