机械自动化在机械制造中的应用分析

陈蓉蓉，杨瑞静

（湖北寰安康华安全科技发展有限责任公司，湖北 武汉 430070）

随着我国信息技术发展水平的不断提升，自动化技术已经逐渐从电子行业转移到了机械制造领域，新时期机械设备需要依托信息技术进行性能优化。因此，为了全面提升机械制造的科学性和合理性，应用自动化技术实现优化具备可行性。本文应用理论分析法和文献研究法，综合探讨了机械自动化技术在机械制造中的实际应用。

1 相关理论分析

1.1 机械自动化概述

机械自动化主要是依托信息技术以及自动化技术进行机械设计，机器本身可以通过信息引导来完成一系列工作。从机械设计的角度来讲，机械设备本身的生产需要大量工序的协调，人工管理以及设备自动化运行是提升机械生产效率以及质量的根本保障，尤其是新时期的机械设备、零件更为精密，系统不断进行升级，自动化技术能够为机械产品的设计提供安全辅助作用。而从分类层面来讲，在机械制造的过程中，自动化技术的应用强调硬件智能管理、软件智能检测、系统自动化运转、各工序集成化管理等[1]。

1.2 机械自动化技术的发展历程

我国的机械自动化发展是一项随着社会生产水平以及信息技术创新不断进行改革的系统性工程，从其发展历程来讲，可以分为机械技术产生、动力机械发展、机械加工技术优化三个不同的阶段。

1.2.1 机械技术产生

机械技术是机械自动化技术产生的第一个环节，最初人们在石器时代能够制造并且使用各种石器工具，这被认为是机械自动化技术产生的前提条件。早期发明的机械工具往往用于农耕，比如谷物脱壳、水利工程、磨盘等等，早期的机械工具还是依靠人力才可以运行。发展至十七八世纪，由西方资本主义国家引领的产业革命以及工业革命成为世界机械设备发展的引导性革命，蒸汽机的出现使人们认识到了机械动力的多元性，并且逐步从纺织以及冶金行业进行拓展，形成了具备体系化的自动化产业。

1.2.2 动力机械发展

动力机械发展阶段，主要依托机械加工技术的不断改革实现传统的机械技术，单纯以手工技术以及金属仪器为主，而随着蒸汽机的出现，在采矿和冶金领域，由于机械技术需求量较大，需要进行系统优化以及性能升级，因此动力机械成为新时期机械自动化技术发展的辅助性阶段。该阶段业务要求越来越高，机械设备自身的应用价值也在逐步提升，为了进一步提升机械设备自身的运行性能，需要改变传统的动力供给方法，利用机械动力代替传统人力，能够为机械设备的运行提供更加稳定的保障。因此在第二个发展阶段中，动力机械的产生成了自动化技术优化的前提条件。

1.2.3 机械加工技术优化

在动力加工技术与机械制造融合之后，还需要结合人们的实际生产生活需求进行调控，随着新时期经济发展水平的不断提升，信息技术也迎来了新的发展，自动化技术依托互联网以及电子计算机技术得以形成，并且逐步在机械制造领域中进行了应用[2]。自动化技术的优化强调生产线系统自动调控、设备自动运行、生产运行体系自动监管。这种技术具有更强的时效性以及精准性，能够实现远程控制，同时也可以降低人力资本，极大地提升了机械生产的精细化程度。

2 机械自动化技术在机械制造中的具体应用

综合我国机械制造领域的发展现状，自动化技术已经成为提升机械制造生产效率和质量的根本保障，实现了成本优化以及资源节约，从具体的应用类型角度来讲，自动化技术在机械制造中的应用通常分为以下几种。

2.1 柔性自动化技术

机械制造工程本身具备较强的系统性特点，不同机械设备自身性能有较大差异性，那么机械制造生产线也需要解决不同的问题。这就强调机械自动化技术必须要具备灵活性和多样性，那么改变传统的硬性制造生产模板，打造柔性管理指标以及管理方向有助于提升机械制造生产的科学性，可以综合实际需求，合理调整其中的变量因素。因此，机械制造柔性自动化技术强调应变性和灵活性，满足不同类型机械制造的实际需求[3-4]。例如，在某不锈钢材质的电梯轿壁加工的过程中，传统的工序是通过剪板机下料，利用数控冲床进行冲折弯曲，然后再进行上下封头，加设钢筋进行焊接加固。该传统的生产体系具备较多的问题，一是人力成本投入较大，一条生产线至少需要8名工作人员同时进行监督和工作；二是对人的依赖性较强，整体质量不够稳定，涉及大量人工操作环节；三是效率不高。针对此现象，生产厂家积极采取自动化技术打造柔性生产线，确保能够为设备的生产提供更多的可调控空间，首先为柔性生产线设定了一套自动料库，配备了4台工业机器人，原有的数控冲床保留，增加了一台数控折弯机和一套自动清洗涂胶和压紧装置，配备了一台自动铆接机和辊筒式动力输送线。为了提升整体生产线的可调控性能，又配备了西门子总线控制系统。新型的柔线生产流程为自动料库自动上料，冲孔自动弯折系统快速进行运作；然后将制作好的成品自动清洁并涂胶，配备钢筋进行加固；最后封装上下封头，自动铆接。通过改良之后，柔性生产线可以结合具体的生产需求进行全方位调整，避免人工管理中存在的各项人为缺陷影响加工质量。另外，能够实现自动上料以及自动折弯，整体生产线可以实现流水线作业，解决了对于人员依赖程度较高的问题，提升了产品质量。

2.2 智能化自动技术

智能化自动技术强调依托信息技术以及计算机，打造“智脑”代替传统的人工控制系统[5]。从具体组成角度来讲，涉及了机械技术、自动化技术和人工智能技术，是多种技术融合发展的结果，可以全面提升机械制造生产的灵活性，可以实时监控生产线具体运行状态。与传统的机械生产相比，智能化自动技术的应用强调系统具备有序组织、信息监察、质量检测、环境监督的作用。当今全球制造强国均已基本实现了智能化生产线，并拥有自身独特的技术体系，开发了大量的智能系统，实现了机械生产线的智能化调控。例如，某铸造企业传统的生产线是依托人机交互系统来完成的，强调人员操作和机械设备的自动运行，虽然能够应用部分自动化技术实现系统优化，但是配料不稳定且效率较低，难以满足高端客户的实际需求，最主要的是其中的各项参数设定以及信息数据采集不够完善，无法实现整体生产线的可视化管理。而采用智能化自动技术进行转型之后，打造了自动化创新技术与绿色智能铸造相结合的新型生产体系，不仅可以提升产量，而且可以提高产品合格率[6]。从优化转型角度来讲，对传统的铸造生产流程的各项重点环节进行智能化改造，配备了配料工艺智能单元、熔炼工艺智能单元、浇筑工艺智能单元、清理智能单元、细节处理智能单元等五大智能模块，打造闭环系统，各个单元之间能够实现局部智能制造。同时也可以依托中心处理器进行各个工序之间的衔接和管理，最终能够实现产量管理、能源控制、质量检测、安全管理、排放管控，真正实现生产线全流程智能化管理[3]。

2.3 集成化自动技术

集成化主要指的是在机械制造生产的过程中合理管控各个细节，打造企业与企业、人与人、项目和项目之间的集成化控制，进一步缩短不同领域之间的差距，坚持与世界接轨，真正实现全性能优化、全流程控制的机械生产制造体系。集成化设计强调从单机到系统、从简单到复杂、从刚性到柔性，具备极强的复合性特点[7]。例如，在某农机产品生产的过程中，该设备主要应用于农耕、肥料管理领域，在生产制造的过程中，采取集成化自动控制的方式进行系统设计，主要形成一套综合性的生产系统，每一个系统在生产过程中和其他系统是相互关联的，能够全面提升设备生产的效率和质量；而这些集成化的要素不仅包含农耕过程中需要注意的种子间距、坏种检测、种植坑深度检测，还包含天气系统检测、病虫害检测等。在设备生产的过程中融入了全球定位系统、传感器技术等相关智能化技术体系以做好信息链接工作，能够科学合理地使用种子、农药、化肥，从而提升农业机械的整体价值。

2.4 虚拟化自动技术

虚拟化自动技术主要强调将既有的加工产品转化为数字模型，通过前期的质量调控以及系统分析了解机械设备各个零部件以及系统之间是否存在问题。同时，可以结合机械设备的动力性能以及相关活动构建仿真分析模型，及时发现其中的问题，调整生产方案和制造方案，通常应用在机械设备生产的前期阶段。能够真正确保产品一次生产制造成功，对于缩短生产周期、降低错误成本、提升产品综合质量有极强的促进作用[8]。例如，在汽车零部件制造的过程中，零部件测绘实践虚拟辅助技术便可以将实物作为模型，分析其中的各项动态要素，利用计算机虚拟技术来绘制图画以及动画，直接地分析模型的运行状态，了解零部件的各项细节。而这一过程可以直接应用到生产设备的自动调控系统中，通过前期的虚拟分析进行建模，将其作为后期生产的核心依据。另外，在当前的部分动力性设备生产的过程中，可以通过有限元技术构建运动系统的仿真模型，了解多个结构之间的动态仿真情况以及受力情况，更可以分析动荷载以及静荷载，从而全面增强机械制造生产的精准性。

3 应用前景及未来发展方向

在当前的机械制造领域，自动化技术在多种生产体系中，都具备较强的生产价值，不仅能够提升设备生产的科学性和有效性，更可以打造无人干预的智能生产线以及具备自动调控的集成化生产线，这种模式能够有效推动我国机械制造领域的发展，进一步提升产品制造的稳定性，从而真正服务于广大人民的生产、生活。另外，从我国机械自动化技术的实际发展层面来讲，我国和世界发达国家之间的发展水平存在着差距，这些差距将作为未来机械自动化技术生产创新和改革的主要方向，坚持为满足自身发展需求不断探索新的发展方向，这样才可以为机械自动化生产及制造提供良好保障[9]。

随着我国机械自动化技术的不断发展，在机械生产制造领域的应用优势逐步加大，在未来发展的过程中可以逐步从机械制造生产向机械科技研发、运行管理、应用研究等角度进行拓展。比如打造智能化的印刷机械、高性能数控车床、集成性的发电设备、高质量的工程机械等等。此外，还要注重对人员体系的培养，打造完善的人员团队，落实人员队伍的技能培训以及实践创新，这样才有利于实现机械制造领域的核心发展目标[10]。总的来讲，必须坚持实事求是，脚踏实地，不断地学习和研究，学习并借鉴世界其他国家的技术，努力提高我国机械自动化技术的核心竞争力。

4 结束语

综上所述，在机械制造领域，自动化技术本身具备较强的发展优势，当前既有的柔性技术、智能技术、集成技术、虚拟技术可以为机械制造发展提供坚实基础；而在未来发展的过程中，也需要注重技术升级、人才培养、科学创新，这样才能够为我国机械制造领域的自动化以及智能化转型奠定良好基础。