机械自动化技术在机械制造中的应用思考

谭建新

摘要：随着数字技术的快速发展，越来越多的数字技术渗透到各个领域，其中机械制造属于重要领域，推动了机械自动化技术的快速发展。在机械制造中应用机械自动化技术，让人力操作从繁琐的机械制造流程中抽离出来，能将更多精力、资源集中在机械制造工艺更新与升级等领域，提升机械制造效率以及制造质量，从而提升企业的核心竞争力。基于此，本文围绕机械自动化技术在机械制造中的应用意义，对具体应用进行研究，以期为业内人士提供有价值的参考依据。

关键词：机械自动化；机械制造；应用

机械自动化技术是以数字技术为基础，结合生产需求、生产特点、生产目标，对各类设备进行操控，具有提升制造效率与制造质量、降低运维难度、节约能耗等重要意义。随着低耗、环保等绿色发展理念的不断深入，机械制造企业要优化机械制造标准、流程、工艺等各方面，才能满足日益增长的生产需求，这需要应用机械自动化技术，包括集成技术、数控技术、虚拟技术、柔性技术等。因此，在研究机械自动化技术具有一定的现实意义，有利于推动我国机械制造朝着更高层次的方向发展。

一、应用意义

（一）有利于提升制造效率以及制造质量

在机械制造中，应用自动化技术，能对制造流程、工艺、标准等各方面进行优化、更新以及升级，使其更贴近生产需求，从而提升制造效率与质量。具体是在编程技术的支持下，结合生产需求将制造程序录入到系统，让整个制造流程紧紧围绕程序有序开展，避免机械制造偏离预期目标，保障制造效率与质量。整个制造流程严格围绕程序开展，可以最大限度减少人力干扰；同时，基于程序控制的运作精度更高，在制造机密仪器等产品中发挥着重要的作用。此外，结合机械制造特点合理设置传感器，依托系统监控功能实时了解制造情况，有利于及时发现问题并解决，充分保障制造质量以及制造效率。

（二）有利于降低运维难度

信息系统、先进设备、数字技术等构成机械自动化体系。对于机械制造而言，设备能保持稳定状态就能高效完成制造任务，在机械自动化技术的支持下，运维难度会降低，主要是集成大数据、传感器等技术，使机械设备拥有自我监视、诊断、保护、预警等各项功能，例如，出现过压、过流等故障时，快速检查故障原因以及精准判断故障位置，为运维技术人员生成故障分析报告，使其结合故障影响范围及时选择关闭机械制造系统，让机械制造可以在短时间内恢复正常。利用大数据技术能全面分析和处理机械设备运行数据，判断设备稳定状态，并制定运维方案，降低设备发生故障的概率。

如今，越来越多的机械制造系统结合制造特点设计了故障预警模型，并借助大数据、云计算等技术全过程监控与分析设备运行状态，结合模型模拟分析以及历史故障数据，预测设备可能出现的故障，使运维具有前瞻性的特点，不仅能优化设备功能，还能延长设备的使用寿命，让机械制造系统更具有灵活性与可靠性。

（三）有利于节约能耗

在机械制造中应用自动化技术，能让设备功能更完善、更实用，包括自我补偿功能、自我校验功能、自我调节功能以及自我保护功能等，可有效节约机械制造过程中产生的能耗。对于自我调节功能而言，机械制造系统结合该功能可以快速判断是否超出能耗标准，一旦超出标准，系统程序会介入操控设备，合理关停部分设备，实现节约能耗的目标。同时，自动化技术让机械制造精度更有保障，劣质元件数量有效降低，因返工而投入的费用也随之减少。随着自动化技术的深入，机械系统逐渐朝着轻小型方向转型，与之相应的能源投入也会随之减少，以达到绿色、节能、环保、低耗的发展需求。

二、机械制造中机械自动化技术应用分析

（一）机械制造中集成技术的应用

机械制造系统在集成技术的支撑下可以实现优化升级，提升产品生命周期管理水平。具体来讲，可以细分辅助系统，包括辅助质控、辅助工艺规划、辅助测试等系统，全面收集、加工与应用机械制造全过程，为设计决策、生产制造等方面提供有价值的参考依据，致力于机械制造全生命周期各个环节高效、稳定的运转。同时，对全过程进行全局统揽，不仅能缩短新品生产周期、集约利用生产要素，还能优化机械制造体系。集成技术在机械制造中应用，全面集成技术、生产等系统，甚至已尝试集成人工智能，满足机械制造对生产要素的各种需求。

如图1所示，基于集成技术的车间制作过程管理结构模型，结合机械制造特点优化流程，基础是三层企业集成模型，让生产管理模式、战略方针更加科学、合理。同时，结合市场实际情况，调整机械制造方案，充分体现机械自动化技术的灵活性特征。

（二）机械制造中数控技术的应用

数控技术是通过数字信息技术操控机械设备，集现代控制技术、传感检测技术、网络通信技术于一身，并结合机械制造的实际需求，对软硬件模块进行灵活设计、优化以及调整。对于机械自动化技术而言，数控技术扮演着动力角色，因为数控技术能够让机械制造系统拥有开放性，计算机系统成为控制源，以机械制造实际情况为依据，对各个机械制造单元进行驱动控制；同时，还可以对机械制造单元进行重组，从而得到新的自动制造模块、控制模块，满足新的机械制造需求。

现阶段，数控技术在机械制造中的应用主要体现在数控机床，按照特定程序确保车床上的刀具能自动运转，实现精准加工元件的生产目标。数控机床能有效简化生产工序，缩短整个加工路线，但需要技术人员深入分析元件生产要求与图样，明确元件尺寸、特点、图形等各方面因素，以此为基础设计制造方案。同时，数控系统中包括直线插补、圆弧插补等功能，通过该功能可以计算元件轮廓上相近的几何元素坐标值，以此为依据进行编程，并检验程序，确保程序达标。以“数控车削自动化编程流程”为例，如图2所示，结合机械制造实际需求完成自动化编程后，企业自动开展车削加工活动，根据车削加工的实际需求优化编程，满足新的加工需求。

（三）机械制造中虚拟技术的应用

构建虚拟世界的信息技术指的是虚拟技术，主要以仿真系统为根本，模拟真实环境，借助众多信息技术搭建三维场景，以逼真的场景让人拥有真实感，包括想象、交互、沉浸等特征。在机械制造中应用虚拟技术，可以呈现技术人员脑海中想象的场景，例如，借助虚拟多维信息技术设计机械产品，优化机械制造流程，还可以基于理性探究以及感性认知，深入分析机械产品概念，这对优化产品以及提升制造水平有着重要的意义。以汽车制造为例，可以利用虚拟技术构建柱碰仿真分析模型，如图3所示。对于传统设计而言，图纸设计、铸模、评测、修改等环节投入的成本较多，会增加汽车新品研发的压力。当发生柱碰撞后，由于受力作用，装机部位会变形，并直接威胁汽车里侧的乘员，这就需要考量损伤，将结果作为性能评价指标。应用虚拟技术构建柱碰仿真分析模型，可以快速获得评价结果，为机械制造流程制定提供依据；同时，通过CAD、CAM等程序的支持，简化制造流程，也可以及时发现问题并进行调整，解决设计、制造等不合理问题。

此外，在机械制造中，机械装配属于非常重要的组成部分，主要按照需求将零部件组装到一起，最终获得预期产品，如果装配未能达标，就会影响产品质量。在机械制造装配环节中应用虚拟技术，可以在线模拟装配流程，检查装配方案，然后以解决装配问题为导向优化装配方案，确保方案达到预期要求。

（四）机械制造中柔性技术的应用

柔性技术集自动化技术、信息技术于一身，能改变设计、制造、运营相对独立的状态，在计算机技术、数据库技术的支持下，构建覆盖全过程机械制造的柔性控制网络，使机械制造结合客观环境变化进行改善，例如，按照机械制造新流程、新工艺、新要求、新理念等，调整与优化机械制造计划、机械制造资源等方面，并形成风险最低、投入最小的机械制造体系。柔性技术与刚性技术是相对的概念，基于刚性技术的机械制造虽然可以大批量生产，但存在生产模式单一化的问题，无法满足个性化需求。基于柔性技术的机械制造能让设备、工艺、制造等各个环节变得柔性，灵活完成任务。现阶段，柔性技术已构建多种类型的机械制造线，其中，FML（柔性制造性）较突出，如图4所示，整个生产线拥有CNC机床，具备加工中心通用率高的优势，与中小批量多种柔性生产线相比，FML对于物料搬运柔性机制的要求并不高，具体是通过分散型控制体系、离散型生产模式等，进行柔性化、自动化生产，满足各种生产需求。

三、结语

综上所述，机械自动化技术在机械制造中发挥着重要意义，有利于提升制造效率以及制造质量、降低运维难度、节约能耗等。具体可以将虚拟技术、集成技术、数控技术、柔性技术等应用于机械制造中，以此升级制造工艺，优化制造工序，让人工操作从繁重机械制造活动中抽离出来，充分提升制造效率与质量，促使机械制造企业健康发展。

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