机械设计制造及其自动化发展方向研究

邵秋林

（重庆顺安爆破器材有限公司，重庆 400700）

机械设计制造主要针对机械设备的工作原理、结构、运动方式，并通过分析和计算各种零件尺寸等，为机械设备制造提供具体依据。同时机械设计制造水平与计算机技术及系统科学等密切相关，随着近年来科学技术的快速发展，为机械设计制造理论和方法更新和拓展提供了有力支撑。同时通过电子技术及新兴学科的充分引入，使机械制造技术的自动化发展受到广泛关注和重视，加大了生态化、智能化、微型化等先进机械技术及设备研发力度，这也是机械设计制造未来发展的重要趋势。

1 机械设计制造及自动化发展理念

1.1 基于机械设备功能要求

由于制作的产品不同，相应的对机械设备要求也有所不同，并且机械设计制造应根据客户的具体需求，对不同性能及规模的产品进行的制作，因此产品的功能差异对机械设备提出了更高的要求。因此机械制造与自动化需要对设备功能进行充分考虑，对计算机技术加强引入，使机械设备运行更加灵活。另外通过机械自动化系统的运用，充分发挥机电一体化技术优势，对机电一体化产品设计、特定功能实现、制造等环节加强重视，使设备内部结构有机结合，确保设备使用要求得以有效满足。

1.2 充分利用先进技术

由于不同产品的系统及功能各不相同，可基于产品系统和功能进行分类，并对市场中每类产品的销售及使用情况进行全面调查和了解，有利于进一步掌握消费者更青睐的产品功能，在此基础上对原因进行深入分析，并通过先进科学技术的引入，加大产品开发力度，其中包括了产品原料加工、处理，以及机械设备功能增强等。除了增强机械自动化系统主要功能外，还需要确保机械自动化系统具备检测功能、动力功能、构造功能、控制功能等其他内部功能。因此为了促进机械设备功能的不断增强，需要对各种机械自动化产品加强分析和设计，不断拓宽开发、创新思想[1]。

2 机械自动化系统应用优势分析

2.1 生产效率提高

通过自动化控制系统的应用，其中包括控制自动化及信息自动化等技术。①能够使产品制造生产中操作失误有效减少，使控制更加便捷，同时机械设备能够依照事先设定的制作流程进行作业，使生产效率有效提升。②通过模拟仿真技术的应用，能够使生产环节不断改善和优化，使操作自动化得以实现的同时，使产品质量有效提升。③利用计算机编程，能够使产品更加多元化，加快产品更新换代速度。

2.2 系统调整、维修更加便捷

在机械自动化系统中，通过计算机技术等先进技术的引入，能够根据产品需求，对设备进行安装和调试，并对制造产品质量予以保证。①通过对控制程序进行有效调整，在无需拆除机器部件的情况下，使控制系统内部功能更加多样化。②需要提高自动化产品的设备存储能力，在设备中对每种产品型号进行存储，有利于使用时进行有效调用和执行，使自动化生产得以实现。③通过检测技术的应用，能够对故障进行自动修复，使设备运行的稳定性得以保障。④通过电子技术的引入，能够使机械设备的生产开关数量有效减少，同时依据预先设定工作内容，系统能够实现自动循环和转换，使生产效率及操作便捷性有效提高。

2.3 安全隐患减少

通过机械自动化系统的应用，能够使生产设备运行安全性和稳定性有效提升，并能够对生产过程中存在的危险状况进行提前控制，并针对每个环节进行监控设置，一旦生产设备运作中存在故障，能够实现自动诊断和报警，如机器运转过程中，如存在过载、过流、过压、短路等电力故障，可通过新工作模式转换的方式，对电路进行及时切断。另外通过机械自动化系统的应用，能够使大型设备事故发生几率大幅度减少，对设备中可动部件及容易摩擦的零件进行有效替换，使事故发生可能性减少，提高机械生产的安全性和可靠性。

3 现代机械自动化系统应用效益分析

随着高新技术的快速发展和进步，极大地推动了机械自动化的技术创新和改革。传统机械产品已无法适应时代发展要求，产品逐渐朝着多功能、小体积、集成化方向发展，并且传统机械产品不断由新机械产品所替代，成为了机械制造技术未来发展的必然趋势。现阶段越来越多的企业对产品生产开发增强了重视，提高产品的功能性和附加值，使产品市场竞争力不断增强[2]。另外产品不断更新换代，能够为机械制造业提供新的发展动力，也为经济快速发展起到促进作用。现代机械自动化系统优势主要体现在以下几方面。

3.1 有效提升工作效率和产品质量

通过对现代机械自动化技术的应用，利用自动控制及自动修复功能，对产品生产加强控制，提高产品质量检测的精确性和灵敏性，更好满足生产要求，使产品质量得以有效保障。同时通过机械自动化技术的应用，能够使人力劳动被机器运行所替代，使工作效率大幅度提升。操作控制更加简便，利用计算机技术，使操作人员能够对所有设备运行状态进行实时监控和调整，实现机械统一操作的同时，使设备运行稳定性及产品合格率有效提升。另外在机械自动化运行中，借助相关软件能够提高生产制造的柔韧性和适用性，尤其是针对多品种、小批量生产要求，能够使产品开发周期有效缩减，产品生产更换速度加快。

3.2 提高设备运行可靠性和安全性

在机械自动化生产中，通过自动监测、自动诊断、自动报警、自动保护等功能的实现，能够及时发现设备运行过程中存在的过压、过载、过流等情况，一旦出现电源短路故障能够及时进行防护和处理，使设备事故发生几率有效减少，设备使用安全性和可靠性有效提升。同时在机械自动化生产中，通过电子装置的运用，使机械设备中可动部件及零件之间的磨损有效减少，可靠性和灵敏度有效提升，使用寿命延长。

3.3 有利改善产品使用性能、便于后续维修调整

通过对机械自动化系统安装及调试，并对控制程序进行合理变更，对现场参数进行调整，能够使生产方式更好地应对不同用户的使用需求。①在机械自动化产品的控制系统中，通过控制程序的有效输入，能够无需对机械设备中任何零部件进行改变，可利用机械自动化存储功能，能够对相配套的程序执行进行预先存储，在相应对象的指定程序中输入给定的代码信号，使其能够实现自动化运作。②机械自动化系统能够利用自动监测及自动检测功能，及时发现和处理运行故障，对运行稳定性予以保障[3]。③在机械自动化产品中，利用程序控制及数字显示，大幅度减少操作按钮数目，使操作更加简便。④利用预先设定程序，能够采用电子控制系统对机械自动化系统的所有行动进行命令和控制，并在高级机械自动化系统中，利用数学模型对被控对象参数变化进行准确把控，使操作自动实现最优化。

3.4 实现产品功能多元化

在机械自动化系统中，通过电气技术与机械技术的有效融合，有效发挥两者的应用优势，使机械设备功能更加多元化，使机械设备自动化程度不断提高，并且有利于可操作性及实用性增强。同时机械设备所具备的可自动调整功能，使其使用更加简单，设备需要结合外围环境变化，通过自动调整保证工作状态及自我保护的最优化。提高机械设备的可适用性，保证其能够在不同环境下，应用于不同位置。

3.5 人力劳动价值提升

通过加大技术研发力度、不断汇集专业知识，促进机械自动化产品的可持续发展。同时在生产过程中，能够使人力劳动投入成本有效节约，提高人力劳动价值。在现代化生产中，通过机械自动化产品的积极引入，能够使工作效率有效提升，推进我国现代化建设和发展。

3.6 能源节约

在国家发展战略中，能源节约成为重要目标之一，同时也是社会各界关注的重要问题。在机械自动化系统中，应对低功耗驱动机构加大研发力度，对控制设备进行调整和优化，使能源利用效率有效提升，使节能效果得以实现。同时在机械自动化系统中，加强学科知识及先进技术的引入，使从机电系统向计算机系统，从硬件系统向软件系统转变，使产品逐步向小型自动化机械设备方面发展，并使材料消耗有效降低。所以通过机械自动化系统及技术的研发应用和发展，能够使生产企业和使用企业的经济效益及社会效益有效提升，进而实现双赢。

4 机械设计制造及其自动化发展方向探究

4.1 生态化

目前随着人们生态环境保护意识的增强，在机械设计制造及自动化发展中加强了绿色生态理念的引入，通过新型产品设计，使资源利用实现最大化。在产品设计时，需要确保产品能够符合环境保护需求，并使产品基本功能及经济性要求得以满足，确保绿色产品具有的特定使用功能，同时对人们的身心健康及周边环境不会造成任何损害。因此生态化发展也是现代化机械设计制造的未来发展趋势，使资源损耗最大程度减少。

4.2 智能化

在机械设计制造及自动化发展中，通过计算机辅助技术和人工智能技术有效结合，使其能够更好地为机械制造行业服务。其中对于CAD 技术的应用，与人工智能及专家系统有效结合，充分发挥CAD 系统的创造性。对基于计算机技术的整体模型进行有效构建，使现代机械的智能化、集成化特点得以体现。同时通过计算机系统集成，借助智能化方式，对机械产品工况进行描述，并保证机械产品设计方案的最佳化[4]。

4.3 系统化和定量化

在机械设计制造及自动化发展中，对传统设计方式进行优化，使设计更具逻辑性、科学性和理性，促进系统化、定量化的新型设计方法的形成。其中针对机械设备的整体系统设计，可利用计算机技术，有效协调人与环境之间的关系。对总系统进行合理划分，多个子系统之间的关系通过现代设计理论和方法的应用进行有效协调，能够使系统化目标得以实现。如采用传统设计方法，由于其主要依赖设计人员自身经验，以及静态化分析方式，而机械产品功能设计及后续使用通常处于随机动态的环境下，传统设计方式无法进行动态化定量设计，难以全面、真实反映实际工况。因此机械设计的系统化及定量化也是未来趋势，能够充分考虑零部件及材料损伤，并在机械设备设计中引入数学归纳法和有限元法，使机械设备设计成功率有效提升。

4.4 微型化

随着科学技术的不断发展，以及微电子设备的不断研发和进步，我国机械自动化逐步朝着微观领域方向发展。其中小型机械自动化产品具有灵活性强、能耗少等优势，在医疗、军事、科研、生物技术等高端领域得到广泛应用。另外在机械微型化发展过程中，需要对微机械技术加大研究力度，对微机械产品进行研发，并对精细加工法加强应用。超精密技术包括了光刻、蚀刻两种，在机械自动化中加以应用，能够使其更好地顺应时代要求，逐步向微米、纳米领域发展。

4.5 模块化

在机械自动化生产中，模块化过程较为复杂。由于机械自动化产品的生产厂家较多、产品种类繁杂，对其标准化电气接口、机械接口、境接口、动力接口、环等进行研制和开发难度较高。如对集电动机、智能减速等一体的动力单元，具有图像处理、视觉识别及测距等功能的控制单元，能够完成典型操作的各种机械装置等进行研发，作为标准单元在新产品快速开发和生产中加以利用，并能够使生产规模不断扩大。另外在系统化、标准化的机械自动化生产中，通过电气产品的模块化生产，能够对机械自动化企业的可持续发展起到有效推动作用。

5 结语

在我国机械设计制造及自动化发展中，需要对国外先进科学技术进行积极借鉴和学习，并对自身经验及教训进行总结和汲取，对低成本、高效率自动化技术加大研发力度，从而使机械设计制造及自动化能够朝着智能化、生态化、定量化、系统化、微型化等方面发展，使生产技术能够不断普及的同时，进一步促进我国机械自动化实现高质量、高效率、高速度发展。