关于自动化技术在机械设计制造中的运用探讨

2022-11-22窦兴玉

农业装备技术 2022年3期

关键词：集成化机械设计机械

窦兴玉

（1.鹤壁煤业技师学院，河南鹤壁 458030；2.鹤壁能源化工职业学院，河南鹤壁 458030）

自动化技术具有很多应用层面的优势，在机械设计制造产业发展中能够被充分运用，通过自动化技术在集成化、智能化、虚拟化设计制造以及高效化产品检测中的应用，推动了我国机械领域的高速发展，并且让行业竞争从劳动力资源竞争逐渐转变为科学技术层面的竞争。

1 自动化技术在机械设计制造中的应用优势

1.1 机械设计制造效率更高

自动化技术在机械领域的应用，可以发挥其效率优势。自动化技术可以将传统机械设计制造产业中需要人工完成的工作，通过自动化系统控制来完成。由于自动化系统可以始终保持一个高效运转状态，不会出现人工操作疲劳和工作效率降低的问题，从而显著提高了制造效率[1]。机械设计制造中，能够进行24 h 不间断的机械生产和加工，并且每个机械制造过程也可以无缝衔接，规避了制造过程中断造成的时间浪费问题。自动化技术在机械生产领域的运用，使得规模化和批量化生产成为可能。

1.2 机械设计制造节约成本

机械设计制造中，成本控制效果关系到经济效益情况，自动化技术的应用能够很好地节约成本，推动机械设计制造行业的稳步发展。自动化技术让相关企业可以在完成既定设计制造目标的前提下，雇佣更少的人力，消耗更少的物力和财力。机械设计环节中，可以通过设置参数来完成各种机械设计要求，这个过程通过自动化技术，能够同步完成多项设计内容，在最短时间内确定最佳的机械设计方案[2]。在制造环节中，通过自动化技术将所有生产制造环节进行优化，将那些非必要的环节删除，不仅可以提高制造效率，也大大降低了时间成本和资源成本。

1.3 机械设计制造质量提升

质量是机械设计制造产业发展的核心，在精密机械成为行业主流时，自动化技术就显示出更强大的优势[3]。通过将机械设计参数输入到制造生产系统中，可以完全按照既定的参数要求来完成生产任务，这个过程消除了传统制造中的人为因素干扰，只需要操作生产线上的设备，就能够规范精确地完成相关质量要求。

1.4 机械设计制造物料使用

机械设计制造领域中，物料的高效利用一直是一个研究重点。物料使用需要依据机械设计制造需求，但是在传统机械生产领域，很多物料废料也是一种较大的资源浪费。对于这些物料，如果可以进行重复使用，就能够提高生产资源利用率，为企业带来更多的效益[4]。这就需要在设计制造阶段，充分发挥自动化技术的优势，对于不同环节产生的物料废料数量、属性特征进行信息采集和分析，对比所有的机械生产用料要求，将废料与机械制造生产内容进行高度匹配，从而在自动化技术支持下，可以将某个环节的废料作为另外一个环节的原材料进行再加工。

2 自动化技术在机械设计制造中的应用路径

2.1 自动化技术在集成化设计制造中的应用

自动化技术在机械设计制造领域的应用越来越广泛，尤其是在集成化设计制造方面，自动化技术的优势得以全面展现。集成化设计制造，是基于集成思路和方法，在设计制造环节，将各种不同的功能模块进行兼容，使系统保持在一个高效、集成的运行状态下。传统的设计制造环节，由于设计、制造属于不同的工序过程，因此系统功能模块也是独立存在的。如设计环节的模块主要承担设计功能，无法搭载和兼容其他功能，制造环节也是一样，这样就造成了在机械设计制造工作中，人为将整个工作分割成两个阶段，这样会导致设计环节的数据信息无法直接被制造环节进行调用，需要增加一个数据进行传输环节，不仅延长了工作时间，也容易在数据信息交互时出现错误[5]。

集成化设计制造，则将设计与制造环节纳入到一个统一整体，所有工作都是在一个系统下完成，无需再次进行数据信息传输。制造环节可以直接进行设计数据的调用。自动化技术则是集成化系统运行的重要基础和依托，基于自动化技术，整个功能的兼容和匹配无需人工操作，只需要设定相关的参数和程序。在机械设计制造过程中，各功能模块之间的数据交互可以自动完成，并且在基于电子单元的功能基础上，进行设计制造功能的扩展和优化，按照具体的设计制造目标进行程序编辑等，使得机械设计制造过程更加可控。自动化技术让集成化目标得以实现，在原有功能模块基础上，通过集成系统将增加更多新功能，且不影响原有系统功能的运行。自动化技术在集成化设计制造中，对于较多较复杂的功能，可以优化流程控制模式，在不同功能兼容过程中，可以进行各项机械设计和制造指令程序的排列和执行，避免集成化系统运行出现功能冲突等情况。

2.2 自动化技术在智能化设计制造中的应用

智能化机械设计制造，是机械领域的重要发展方向。基于智能化模式，可以提高机械设计与制造过程的综合能力。智能化模式具有强大的学习功能，在机械设计制造数据信息支持下，可以通过数据分析和学习，使设计制造系统具有更多功能，如对机械设计制造环节中出现的问题予以自动分析和解决等，这样就大大减轻了设计制造人员的压力，同时也能够最大程度保证工作的有效开展。自动化技术作为智能技术的基础，在智能化发展中起到不可替代的重要作用。自动化技术可以支持机械设计制造过程中对于数据信息的把控，在智能化系统模拟人类思维进行学习时，可以自主调用相关的程序，并且对数据进行规律总结，从而形成智能化设计制造模式，让系统不再完全依赖于人工方式进行编程[6]。智能化系统在自动化技术支持下，能够显著增强设计制造处理能力，在面对复杂的过程性异常情况时，能够基于智能学习模式，调用整个不同的处理程序，使之成为一个新功能。每次的机械设计制造过程，都处于这样的智能化控制状态下，大大提升了机械设计制造实践水平。

2.3 自动化技术在虚拟化设计制造中的应用

机械设计制造过程中，自动化技术可以提供一个虚拟环境，将设计和制造过程在虚拟状态下仿真显示，这样有助于及时发现设计、制造环节中可能存在的不足。传统的机械设计制造，都是在真实制造环节才能够验证机械设计是否科学合理，但是这个阶段如果发现问题，无论是进行改进还是重新设计，都大大增加了机械设计制造成本，并且会造成较大的资源浪费。基于自动化技术的虚拟设计制造，可以利用计算机将整个过程在虚拟环境中模拟运行。虚拟化设计制造，让过程在真实发生前就可以被直接观察到。通过参数设定和模型建立，可以让机械设计和制造都仿真运行，这样仅需要观察计算机模型，就可以评价出机械设计是否存在缺陷，机械制造环节是否高效有序等[7]。在机械行业的开发过程中，虚拟化模式可以大大降低研发和试验成本，给研发人员更多的试错机会。即便机械设计不全面，也只需要进行模拟环境的参数调整，不断进行重复试验运行。自动化技术让整个过程可以在自动控制状态下完成，计算机系统会自动记录每次的虚拟运行数据，为机械设计制造人员提供分析依据。

2.4 自动化技术在高效化产品检测中的应用

机械设计制造中，对于产品质量需要进行严格检测。由于自动化技术支持下的流水线规模作业，让产品整体一致性有了较大的提升，这与传统机械生产中依赖人工方式、从而使产品质量受到人为因素影响的情况有较大不同。传统的机械制造，受到生产线操作人员技术、经验等因素影响，使得产品质量参差不齐。在自动化技术支持下，机械设计制造环节都在统一的参数控制下，所有产品的尺寸、形状等都是完全一样的，这就大大促进了机械制造的发展。在自动化技术驱动下，产品检测效率也更高。产品检测作为提高机械产品质量的关键，要对大量的产品进行全面检测，因此检测工序要与设计制造工序进行紧密衔接，自动调用设计制造参数，对比机械产品的规格、工艺等要素，从而准确判断产品质量是否达标。自动检测可以融入每个制造生产环节，这与传统产品检测一般只能在产品生产完成后统一进行有较大的不同。如在机械产品成型环节，就可以依据设计进行检测对比，在机械组装环节，可以根据机械设计构造，对组装质量和性能加以检测评价[8]。由于机械制造领域对产品的精度要求越来越高，高效化产品检测也成为重要的发展方向。将整个产品生产线作为自动化检测的对象，每个环节都纳入到检测系统中，这样可以最大程度地确保检测质量，消除产品质量缺陷。