我国机械设计制造及自动化发展方向初探

2018-09-20姚雪飞

价值工程 2018年29期

姚雪飞

摘要：机械设计制造及自动化技术的发展，为我国工业化发展提供巨大的动力，充分发挥各种技术的优势、整合各种优质资源，实现产品质量的不断提升，也将劳动力从繁重的工作中解放出来。在各行各业的制造过程中，充分发挥了科学控制效果，使得产品制造的质量、多样性、效率得到最大程度保障。基于此，本文将对我国机械设计制造及自动化技术的发展方向进行研究，希望这种优势能够延续到更多行业中。

Abstract： The development of mechanical design， manufacturing and automation technology provides tremendous impetus for the development of China's industrialization， gives full play to the advantages of various technologies， integrates various high-quality resources， and continuously improves the quality of products， and also frees the labor force from the heavy work. In the manufacturing process of all walks of life， the scientific control effect is fully exerted， so that the quality， diversity and efficiency of product manufacturing are guaranteed to the greatest extent. Based on this， this paper will study the development direction of China's mechanical design and manufacturing and automation technology， and hope that this advantage can be extended to more industries.

关键词：机械设计制造及自动化；发展方向；工业化

Key words： mechanical design，manufacturing and automation；development direction；industrialization

中图分类号：F407.4 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2018）29-0210-02

0 引言

机械设计制造及自动化同各种先进技术的运用有着密切的关系，在实际生产应用中，自动化是机械设计制造及自动化控制生产制造的主要方式，传统生产工艺中操作失误频率过多，自动化能够有效降低失误次数、提高生产安全系数等，使得机械制造产业生产效率和质量得到有效提高。机械设计制造及自动化技术通过控制计算机程序来达到改变加工方式、加工不同产品的目的，计算机的科学控制有利于保证机械始终处于最佳工作负荷状态，确保生产过程的安全性和稳定性。

1 在农业领域的应用发展

机械设计制造及自动化技术在我国农业领域的应用具有非常重要的促进作用，一方面有利于促进我国农业生产，另一方面对于我国农业经济建设也有着关键作用。农业人口大国一直是我国的标签，农村地域面积广阔，但农业发展一直以来依靠人力劳动资源，使得劳动效率和质量比较低。如果能够将机械设计制造及自动化技术应用到农业发展过程中，那么对于发展我国智慧化农业而言将是一个契机，小型、微型芯片的出现也将为我国农业机械化及自动化产品实现完全的智能化和自动化提供了更大空间，电子设备的完善将会带动我国农业机械化装备能适应更多的不利环境，以往设计出来的自动收割机、播种机对农田农地的位置条件有非常严格的要求，如果地理环境条件比较差，自动化机械设备就无法发挥自身作用，有了计算机技术的辅助，为我国农业发展带来更多的便利性。

2 在工业领域的应用发展

机械设计制造及自动化技术在工业领域的应用发展前景更为广阔，因为本身机械设计制造及自动化技术就是工业发展的产物，以机电一体化系统为例，该系统可以用于较为复杂的生产环境中，对提高企业生产效率和产品设計质量均有十分重要的促进作用。机电一体化在未来发展过程中，将逐渐向智能化的方向发展，所谓的智能化就是承载了人类智力因素的加入，可以根据条件变化、数据分析、概率解析等对产品生产活动进行全方位模拟，使其动作误差控制在最小范围内，全面提升机械控制效果；机电一体化将朝着体积小、功能多的方向发展，通过半导体蚀刻技术制造出亚微米级的机械元件，就可以实现机械和电子的融合，使得微机机电一体化产品能够用于军事、生物医疗等更多行业；光机电一体化的发展也成为重要方向之一，利用光学的技术优势，使得机电系统中各种子系统的感知力更加灵敏，如此一来在处理相关信息时就会更加快速、高效，从而实现提高机械设计制造质量和效率的目标；人格化也是机械设计制造及自动化发展的重要方向之一，模拟人类的性格、使得自动化产品具备更高水平的人格力。

以电动汽车驱动电机自动化控制技术软件设计为例，电动汽车的核心部件是电机驱动系统，其主要任务是将蓄电池的电能转变成车轮所需的动能，或把车轮所产生的动能送回蓄电池，完成整个电气部分的自动化控制任务。所以电动汽车驱动电子自动化控制需要完成的硬件系统设计内容包括油门踏板信号调理电路、电池电压信息号调理电路、电机电流信号调理电路、DSP电源电路、DSP通信电路、ROM晶振电路等、驱动隔离电路、故障保护电路以及位置信息号采集电路等。至此，电动汽车驱动电机自动化控制硬件系统设计就已经基本完成了，接下来就需要进行软件方面的设计，自动化控制软件设计示意图如图1所示。

在上述自动化控制系统中，主程序主要作用是初始化各个模块系统，包括系统参数的预设、中断逻辑的设置、转子位置的检测等，同时还要与控制面板连接窗口通信，及时获取电机的转速、转向等关键信息；中断程序主要是针对系统服务中断故障进行科学自动化的分析模块，收集关于中断故障的信息，为排除故障提供可靠的依据；其他程序主要是自动化的换向调节和转速计算，电机转速的测量对于电动汽车自动化控制发展而言是一个非常重要的环节，这种电机在未来将会成为保护生态环境、节能减排汽车发展的重要支撑。

3 在集成虚拟化技术领域的应用发展

机械设计及自动化技术在机械电子集成电路中的应用发展主要是促进电子设备产生更有效的控制和管理，即通过机械设备，将电力系统中的控制电路、驱动电路以及功率电路等集成在一起，但在此过程中需要注意集成后避免各种电路之间的相互干扰，否则将无法达到预期的发展效果。以插卡技术为例，在机械设计制造及自动化技术的支撑下，研发出一种插卡式的集成技术，将控制电路装置设计在系统的外部，通过插卡的方式完成集成电路的连接，使得各种电路之间不会产生不良干扰，酒店中插卡开关就是很好的产品。采用插卡的电路结构，能够有效避免封装元件数量大的问题，有效避免控制电路与模块一体化相互干扰等问题，是集成虚拟技术领域发展的重要方向。

4 虚拟化应用发展

在传统产品设计过程中，设计人员需要进行图纸设计、方案确认、CAD绘制最终精确的图纸，如果将机械设计制造及自动化技术应用到产品设计过程中，就能够实现产品设计虚拟化，避免人为设计过程中产生的数据误差、大大缩短产品设计周期、有效提高产品设计效率和质量等。比如在建筑设计行业，将CAD技术与CAPP等计算机技术在一起，实现计算机操作系统的智能化和虚拟化，通过高速的自动化绘图模式，在制图过程中出现错误可以及时提醒设计人员，以及时修正错误，在计算机技术的仿真下，减少机械设备的实际操作频率，使得最终得到的图纸更加精准。由于机械制作过程是一个非常严格、严肃的过程，所以在机械设计制造及自动化的每个应用环节都需要格外谨慎，生产虚拟化就可以很大程度上降低巨额的经济成本，同时把握产品设计尺寸、质量等。

5 与大数据产业结合应用发展

在云计算和计算机技术不断发展的时代下，机械设计制造及自动化技术与大数据产业的结合已经成为必然趋势，在数据收集、数据分析以及数据处理等方面，机械设计制造及自动化技术都能够发挥很重要的作用，有利于推动自动化产业发展。在智能传感器、智能仪表、工业网络技术的应用中加入大数据分析技术，可以节省更多数据计算过程，使得以往的数据分析更有效率、質量，避免在机械制造过程中产生浪费行为。比如交通产业的设备自动化，在大数据背景下发展智慧交通，即在传统交通系统的基础上，应用大数据和自动化技术，将传感器、监控视频以及GPS定位系统技术结合在一起，通过对交通数据信息的全面分析和处理，实现对当前交通数据信息的实时传递、并对未来一段时间内的交通状况进行有效预测，为人们的出行提供更多参考依据。

6 基于互联网+的应用发展

随着互联网技术的发展，互联网+已经成为各行各业发展的主要模式，将机械设计制造机自动化发展与互联网+融合在一起，有利于提升设备数据信息安全、提高数据分析的有效性和及时性。基于互联网+的机械设计制造及自动化能够实现对数据信息的动态安全测评，为生产计划的顺利实施提供最大程度保障，并自动制定应急处理方案，使得生产过程更加稳定，从而实现机械设计制造及自动化数据信息的自动防护。

7 结语

综上所述，笔者分别从在农业领域的应用发展、在工业领域的应用发展、在集成虚拟化技术领域的应用发展、虚拟化应用发展、与大数据产业结合应用发展以及基于互联网+的应用发展六大方面对我国机械设计制造及自动化发展方向进行研究，希望能够充分发挥机械设计制造及自动化的智能作用，为我国工业、农业、互联网等行业的发展起到一定促进作用。