提高机械设计制造及其自动化的有效途径

高 洋

（华晨宝马汽车有限公司，辽宁沈阳 110000）

1 机械设计制造自动化的优势

机械设计与自动化技术是整个社会制造业的重要支柱，机械设计制造自动化技术结合了整个机械行业与其他行业的生产需求，通过改善自动化应用技术，从产品的设计到流水线批量生产，利用计算机技术与自动化技术，通过机械设计为产品生产线的基础，结合先进的设计与技术，克服传统制造过程中的技术瓶颈，提升机械生产水平。以先进的设计为基础，解决在传统生产过程中的不足，克服传统技术问题，实现产业快速高质量发展。通过机械设计与制造自动化的不断发展，实现了传统产业结构的转型，提升了相关生产企业的生产效率以及产品质量。通过自动化技术的大量应用与普及，相比于传统制造行业，机械设计制造自动化解放了大量的劳动力。未来，随着机械设计与自动化的普及，传统的生产方式逐渐向自动化转型，结合相应的人工智能技术的快速发展，为我国机械设计制造走向世界前端夯实基础。利用先进的计算机技术与远程网络技术，通过完善机械自动化的先进水平，提升机械工程行业的核心竞争力。将科学的理论和技术融入实际的生产过程中，实现更先进、科技含量更高的技术驱动。利用网络技术对市场变化时效性的保证，实时了解市场需求变化，研发生产更加适用的机械产品。

1.1 优化传统生产模式

出于传统技术存在一定的技术瓶颈，对工艺的把控不够严谨，导致在生产过程中经常会出现方法落后、工艺粗糙等技术瓶颈，严重时会影响产品的使用性能、导致整个机械产品性能低下、后期维修繁琐复杂，以至于产品的经济效应低下。随着信息技术的快速发展，人工智能与计算机产业的迅速发展，使得机械制造行业产生了更多的技术实施方案。而以往的传统生产模式依靠人为主观判断方式进行加工生产，不但效率低下且每个产品的工艺精准度粗糙，严重影响到整个机械设备的使用效率价值。结合人工智能，利用新型的生产技术，对机械制造生产过程进行优化，结合自动化技术形成了完全自动化的生产方式，克服了人工主观判断不足而产生的产品瑕疵等缺陷，提升了产品质量。

1.2 提高安全性

考虑到机械制造行业的专业性较强，需要大批拥有较强实践能力、掌握厚实理论知识的人才。在以往的生产过程中，大量的人员在流水线上进行生产，在机械设计制造过程中往往会存在大量的隐藏风险，容易引发安全事故。将自动化技术在落实生产的各个过程中，通过精准的计算机控制，大大提高了生产过程中的安全性，提高了零部件的生产精度，降低了安全事故的发生概率。

1.3 提升工业智能化程度

信息技术的不断发展深入，人工智能所涉及的领域越来越广泛，计算机技术对机械生产主要存在以下优势：①通过自动化技术与计算机编程紧密联系，从硬件与软件的紧密联系出发，提升机械制造的水平。②对生产过程中自动化模块的相应设置，实现参数化制造，保证产品的模型精度。

2 机械设计制造中的自动化技术应用

2.1 充分运用配套发展模式

随着现阶段工业产业结构的转型，工业发展速度加快，越来越多的企业注意到自动化技术对生产线带来的经济价值，通过落实自动化技术的创新与人才培养，掌握自动化技术的前沿技术，通过实践对专业人才进行规范化培训，主要存在以下几点：①针对新型机械产品开展理论剖析，从产品的根源出发进行探索与改进。②企业根据机械产品使用价值与用户需求，在企业内部推行集群发展的模式，使得专业人员了解多方面的知识，将不同学科进行穿插整合，形成企业人才培养的专业流程。③通过局部监控技术与计算机、自动化等方面的结合，形成一套适合于促进机械自动化生产效率的技术。

2.2 注重与环境的协调发展

对于环境保护已经是现阶段最为重要的社会热点之一。随着机械生产水平的大幅度提升，盲目追求生产效率与产品价值而疏忽了环境保护问题，给人类生存环境造成严重的挑战，对于土壤的重金属污染，以及空气粉尘的污染问题已经到了急需解决的时候。随着“绿水青山就是金山银山”的提出，对于机械制造行业而言，在实时设计与生产的过程中，不应以牺牲环境为代价，应注重环境保护，积极将环境保护落实在机械生产的过程中，提升相应的环保性能。在新时期产业布局变化的背景下，利用机械自动化技术生产的同时，紧密结合环境发展，对原材料的投入应注意环保与可持续性，提升机械产品的绿色性。

2.3 加强自动化与计算机网络技术的应用

随着计算机技术的快速发展，使用计算机进行相应的模型建立，现阶段对于机械设计已经出现了大量的模型软件，例如Soildwork、Pro E 以及AUTO CAD 等建模软件，克服了传统人工手绘所存在的相应弊端，如绘制效率低下、模型精准度不足等。软件还可以将所设计的产品进行相应的渲染，最大程度提升产品的可视化效应，对于后期产品的相关优化，在软件的三维模型中进行修改，在实际使用生产过程中，极大地促进了生产效率。通过自动化技术与计算机技术的高度结合，以新型的设计流程与工艺，结合软件的相应仿真与建模，最大程度贴近后期的使用和评价分析，以更加智能、更加快速、更加精准的生产方式，实现机械设计制造以及自动化生产的高水平提升。

2.4 加强网络技术的应用

随着互联网技术的发展，已经渗入到了各个领域，在机械设计工作中，网络技术也得到了广泛的应用，很大程度上推动了机械设计制造的自动化发展。目前，大数据信息技术开始在一些机械设计制造中得到推广，能够对机械设计制造中的数据和相关信息进行管理。还能对数据开展三维模拟分析，能够实现机械设计的3D 展示，同时很好地对设计进行模拟和效果比较，对设计方面的不足和缺陷进行一定的调整和改善。而为了确保设计流程中的互相融合，对其设计制造过程中的网络技术有较好的加强，能够很好地确保相关数据的采集、存储和利用过程中的网络安全，可以通过构建特定的数据库对这些数据进行整合，能够较好地根据这些数据实现机械的设计与制造。

2.5 加强自动化和智能化的融合

目前自动化技术朝着越来越深层次的方向不断发展，为了充分发挥机械设计制造过程中的自动化作用，需要很大程度上提高自动化技术与智能化技术的融合工作。目前，虽然自动化机械设计制造技术得到了较好的发展，但智能化水平程度还比较低。因此，对于智能化技术与自动化技术的融合成为了一个重点需要突破的地方。虽然数字控制技术得到了一定的发展，但是我国在这方面的技术上还存在着明显的不足，特别是在智能化控制系统方面的研发工作存在着很大的困难，对于智能化技术的投入不足和技术的缺失，导致智能化技术的发展具有较大的压力。

3 机械设计制造自动化未来的发展方向

3.1 性能发展方向

3.1.1 高速、高精度、高效化发展

在机械设备的设计和制造流程中，对于设备的精度、强度和性能方面都要进行严格的指标考核。随着自能化技术的不断发展，相继生产出了一些高速芯片、智能芯片、多控制系统、带高分辨率绝对式检测元件的交流数字伺服系统等。将这些芯片、元件和系统应用于机械设备中，机械设备的自动化能力就都会得到很好的体现，会很大程度上提高机械设备的运行效率，性能将得到很好的提高。

3.1.2 柔性化

机械设备性能的提高需要加强数控技术在设计制造环节过程中的应用，能够较好的发挥数控系统的柔性特点。同时，还可以对数控系统设计模块化的一些概念，对一些功能有很好的拓展性，对不同用户的需求都能较好的满足。此外，提高群控系统的柔性也能相应地促进数控系统的柔性化，对于数控系统而言，能够较好的解决整个生产流程的所有需求情况，充分发挥数控系统在机械设备中的优势。

3.1.3 工艺复合性与多轴化

通常机械设备的主要作用是满足人们日常生活中的生产加工，但是自动化技术的出现促进了复合加工朝着更高层次发展。此外，复合加工具有工序少、时间短的特点，将多种自动化技术进行结合能够实现功能的多轴化。例如，在数控技术的工艺复合化流程中，工件先经过机床的装夹，接着进行自动换刀的操作，然后再经过转主轴头这些流程，充分实现了工艺的复合性和多轴化。

3.1.4 实时智能化

在自动化技术发展的初级阶段，机械设备的实时系统只能应用在一些相对简单的情况下，通常只要是能够满足简单的任务调度就行了，对于工作效率能有较好的提高。随着自动化技术逐渐朝着深层次发展，而人工智能实现了实时系统的智能化控制，能够很好地实现使用数值模型对人类的行为进行相应的模拟。随着实时系统与人工智能的完美融合，那么人工智能就能够具有机械智能化的能力。

3.2 功能发展方向

3.2.1 用户界面图形化

在进行机械设计工作时，对于数控系统有了较多的应用。通常指的是数控系统与用户之间具有的对话接口，简而言之就是用户界面，能够根据不同的用户进行个性化的设计。此外，对于界面的不断深入研究，从而根据自动化技术不断创新出了虚拟现实技术、可视化技术、多媒体技术，使得机械设计过程中的用户界面设计有了更好的优势。图形用户界面使得对窗口和菜单进行相应操作就能实现相应的控制。同时，还具有用户界面的快速编程及三维彩色立体动态图形显示等功能。

3.2.2 科学计算可视化

科学计算可视化在自动化应用中发挥着非常重要的作用，实现了机械设计制造过程中科学计算的可视化。同时，还能对机械设计和制造过程中的各类数据进行一定的分析和处理工作，使得信息交流方式得到发展，不只是单一的交流方式，同时打破了传统文字和语言交流方式的局限，使得交流方式还可以通过图形、图像、动画等进行。当可视化技术实现了与虚拟环境的融合，能够对机械设计工作有很大创新，彻底实现设计过程的无图纸化，能够很大程度上减小机械设计的周期，同时对成本也能有较好降低。对于数控技术而言，可视化技术能够实现自动编程设计和相应的参数设定，能够很好地改善传统设计过程中出现的一系列问题。

3.2.3 插补和补偿方式多样化

在进行自动化设计的过程中，插补方式呈现出多样性的特点，通常有直线插补、螺纹插补等。同时对于自动化技术条件的补偿功能也呈现出多样性的特点，主要有间隙补偿、垂直度补偿等。

3.2.4 内装高性能PLC

通过将PLC 技术利用到设计制造工作中，对于控制方式具有很好的改变，充分实现了控制系统的自动化控制。同时，将PLC 控制模块利用到数控系统中能够通过相应的编程语言实现，使得系统能够进行在线调试和在线帮助。在使用PLC 模块进行自动化的设计工作时，可以对相应的程序进行修改，就能满足相应的需求。

4 结束语

通过实现机械设计的自动化技术应用，能够在设计制造过程中发挥较大的优势作用，对于传统设计中存在的不足有较好的解决，能够进一步推动行业的发展，同时也促进设计和制造业产生较大的经济效益。此外，自动化技术在机械设计方面的应用还具有较大的发展潜力，因此在机械设计和制造方面要加强先进自动化技术的配置，不断加强对于自动化技术的创新。