试论自动化技术在机械设计制造中的应用

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  摘 要:我国的经济社会不断发展,科学技术水平也在不断提升。随着网络信息技术的飞速发展,自动化技术应运而生,并实现了和机械制造行业的密切结合。将自动化技术应用在机械设计制造中,可以优化机械设计,提高制造水平,因此应该扩大自动化技术的应用范围。本文具体探讨了自动化技术在机械设计制造中的应用。
  关键词:自动化技术;机械设计制造;应用
  进入新世纪以来,我国的社会主义市场经济持续繁荣,机械制造行业迎来了前所未有的发展机遇和挑战。在机械制造行业中,机械设计和制造是重点,将自动化技术应用在机械设计和制造中,可以提高生产经营效率,促进行业的可持续发展。为了充分发挥现代化技术的价值,促进自动化技术和机械设计制造的融合势在必行。
  1 机械自动化技术的简要介绍
  1.1 具体内涵
  机械自动化技术,是指和人工操作相对的信息化操作技术。这种技术以网络信息技术作为基础,可以对数据信息集中处理,发送控制指令,完成具体操作。与人工操作方式相比,自动化技术受外界的干扰更小,而且精确度更高,任务完成效果更好。我国的经济社会不断发展,网络信息技术不断普及,自动化技术的应用范围也越来越广泛。将自动化技术应用在机械设计制造中,具有以下几种应用优势:第一,自动化技术可以优化机械制造行业的人力物力资源配置,节省生产成本,收获更多的经济效益[1]。第二,自动化技术可以提高机械制造行业的生产经营效益,实现机械制造行业的可持续发展。
  1.2 组成要素
  我国的网络信息技术正处在发展阶段,自动化技术以网络信息技術为基础,因此也处在发展初期。由于自动化技术正处在研发阶段,机械制造行业在应用该技术的过程中,必须对其组成要素进行分析。一般来说,自动化技术包括以下几个重要结构组织:第一是自动化程序结构,自动化技术是网络信息技术的一种表现形式,因此需要在程序结构中储存大量的数据信息。第二是自动化传感结构,自动化系统需要通过传感器收取电信号,并对电信号进行解码,转换成信息。第三是自动化控制结构,自动化控制结构是制定动作指令的主体,执行部门要接收自动化控制结构传递的信息。第四是自动化作用结构,自动化作用结构可以实现对机械设计制造的全自动操作。第五是自动化制定结构,自动化制定结构可以根据外界环境的不同,采用不同的设计制造方案[2]。
  1.3 重要作用
  首先,将自动化技术应用在机械设计制造中,可以促进产业升级。我国市场经济蓬勃发展,各行各业正朝着产业结构优化调整的方向迈进。在传统的经济体制模式下,机械制造行业为劳动力指向型产业,对劳动力资源需求较大,在很大程度上增加了行业负担,削弱了行业的综合竞争力。随着经济体制的变革,机械制造行业引进了先进的自动化技术,朝着技术指向型产业结构模式发展。因此从这个角度来看,自动化技术可以促进机械设计制造行业的结构调整和产业升级。
  其次,将自动化技术应用在机械设计制造中,可以促进行业现代化。自动化技术和传统的机械设计制造技术有很大的差异性,传统的人工设计制造方法被取缔,机械设计制造行业的人工成本大大降低。自动化技术是现代技术的代表,将自动化技术应用在机械制造行业的设计环节、加工环节、装配环节、运输环节等等,可以促进行业的现代化。
  2 自动化技术在机械设计制造中的应用
  2.1 信息自动化
  首先,将自动化技术应用在机械设计制造中,可以实现信息自动化。上文已述,自动化技术以网络信息技术为基础,因此在应用的过程中,可以实现信息数据的自动化管理[3]。具体来说,信息自动化的实现过程如图1所示。根据图1可以看出,将自动化技术应用在机械设计制造领域,需要建立一个骨干网络,实现数据的一级交换。在骨干网络中包含几个主要环节:第一是骨干网络的辅助设计,第二是对机械设计制造数据库的系统构建,第三是对机械设计制造的工艺参数记录。实现上述3种数据的集成,可以初步架构起骨干网络。就辅助设计来看,辅助设计信息包括机械产品的设计信息、机械模型的建构、机械设计创意的汇总等等。就数据库来看,数据库信息包括机械产品的尺寸、规模、性能等等。就工艺参数记录来看,工艺参数记录信息包括机械的工艺流程、工艺成本、工艺手段等等。在骨干网络架构完毕之后,技术人员需要通过以太网交换机,实现总服务器和子服务器的相互连通,把数据信息发送给机械设计部门、加工部门、运输部门等等。
  2.2 集成化
  其次,将自动化技术应用在机械设计制造中,可以实现集成化。在机械设计制造行业中,集成化技术非常重要。集成化技术可以将不同信息进行整合,实现现代化技术的共同作用。就当前我国的机械设计制造行业来看,计算机技术、自动化技术已经得到了广泛的应用,但这些技术都和集成化技术密切相关。从理论上来看,如果没有集成化技术,自动化技术的应用将成为无本之末[4]。当然,自动化技术对集成化技术起着重要的反作用,将这一技术应用在机械设计制造中,可以突出集成化技术的实用价值。集成化技术的应用如图2所示,从图2中可以看出,机械设计制造行业可以依靠自动化技术,构建自动服务器系统,对外来信号进行集中处理。在倒换器的作用下,数字信号可以转换成信息指令,提高机械设计与制造的工作效率。
  2.3 智能化
  再次,将自动化技术应用在机械设计制造中,可以实现智能化。自动化技术的一个最突出特点就是其智能性,近几年来,我国的科学技术水平不断提升,智能化技术的应用范围越来越广泛。智能化技术是现代技术的代表,将其应用在机械设计制造中,可以实现人工智能和机械制造的密切结合。从某个角度来看,机械智能具有无与伦比的优势,但是人的智力活动同样难以取代。智能化技术的应用提升了机械设计制造的智能水平,也增强了机械设计制造管理的柔性,可以及时解决突发状态下的各种问题[5]。具体来说,智能化技术的实现过程如图3所示。从图3中可以看出,机械制造行业在应用智能化技术之前,要形成广域网络,把机械产品的采购信息、加工信息、运输信息、质检信息等等记录在读写器之中,并由中心服务器实现数据转换。机械设计与制造的相关部门通过智能数据库,可以了解机械产品的日产量、库存状况、物流状态、服务信息等等。这样可以促进部门之间的分工协调,提高机械设计与制造的效率。   2.4 虚拟化
  此外,将自动化技术应用在机械设计制造中,可以实现虚拟化。虚拟化技术在机械设计与制造中同样必不可少,而且这一技术具有良好的应用效果。机械制造行业在应用虚拟化技术之后,可以构建3D立体模型,对机械产品进行仿真处理,通过虚拟设计制造可以确定实际的生产流程,提高产品设计制造的水平。在未应用虚拟技术之前,很多机械设计制造企业会在实际制造过程中出现技术问题,但是在应用虚拟技术之后,机械设计制造的精确度大大提升,企业承担的损失相应减小。机械设计与制造的虚拟化实现过程如图4所示。在图4中可以看出,技术人员需要应用3D虚拟技术,根据产品类型建立仿真模型,然后在调整仿真模型的参数,达到优化设计的目的。在模型设计完毕之后,技术人员可以将设计方法迁移到设计制造实践之中,避免出现重大失误问题。
  2.5 数控应用
  另外,将自动化技术应用在机械设计制造中,可以实现数控应用。对于自动化技术来看,数控技术必不可少。数控技术以数据信息作为主体,与传统的人工控制模式相比,数控技术具有明显的应用价值[6]。数控技术以互联网技术作为基础,可以实现对机械设计制造的自动化控制,突出自动化技术的有效性。值得注意的是,数控技术对操作人员的业务素质要求较高,因此机械设计制造行业应该加大数控人才建设。
  2.6 检测自动化
  最后,将自动化技术应用在机械设计制造中,可以实现检测自动化。所谓的检测自动化,就是应用自动检测技术。自动检测技术是自动化技术的重要内容之一,以检测器作为物质基础。在应用自动检测技术的过程中,需要对检测器的数据进行分析,并把分析结果传递给决策部门。一般来说,机械设计和制造行业的自动检测技术都会配备传感器、数据处理器、信号转换器,为了提高数据检测的效率,也可以配备先进的信息处理系统。
  3 未来自动化技术在机械设计制造中的应用方向
  3.1 更加注重绿色环保
  首先,未来自动化技术在机械设计制造中,将更加注重绿色环保。我国的经济社会不断发展,对环境和资源造成了巨大的压力。为了促进经济和社会的协调发展,我国提出了可持续发展的理念,制定了保护环境和节约资源的国策。随着可持续发展的不断推进,未来的自动化技术将更加注重绿色环保,在机械设计和制造中加强对生态环境的保护。
  3.2 朝著微型化发展
  其次,未来自动化技术在机械设计制造中,将朝着微型化发展。对工业革命成果进行分析,从原来的电动机、发电机、到如今的计算机,可以看出技术成果正在朝着微型化的方向发展。网络信息技术的不断发展和“微时代”的到来,也预示了机械设计制造的未来发展趋势。机械设计制造的传统设备体积较大,不仅占用了大面积的土地资源,更加大了维护保养的成本。随着技术的不断更新,自动化技术必然会朝着微型化的发展[7]。
  3.3 朝着柔性化发展
  再次,未来自动化技术在机械设计制造中,将朝着柔性化发展。在新的市场经济体制之下,行业内部的竞争日益激烈,为了提升企业的综合竞争力,柔性管理应运而生,柔性理念得到了社会的关注。将柔性理念应用在机械设计与制造中,可以提高生产环节的应变能力,和外部市场环境相适应,因此未来自动化技术将朝着柔性化的方向发展。企业在机械设计制造中应用自动化技术,可以提升整体实力。
  4 结语
  综上所述,我国的社会主义市场经济持续繁荣,机械设计制造行业的竞争日趋激烈,为了在市场竞争中保持有利地位,机械设计制造企业必须扩大自动化技术的应用范围。
  参考文献
  [1]张长虹,易映强,周华忠.浅谈自动化技术在机械制造中的应用[J].装备制造技术,2012,(10):198-199,224.
  [2]卢天毅.自动化技术在机械设计制造中的应用探讨[J].当代教育实践与教学研究,2017,(2):173-175.
  [3]李爽,刘轩宇,李竺鸿.试论自动化技术在机械制造中的应用[J].通讯世界,2016,(23):300-302.
  [4]卢正清,邱玲.自动化技术在机械设计制造中的应用研究[J].山东工业技术,2017,(1):257-258.
  [5]殷海锋,王雪胜.计算机技术在机械设计制造和自动化中的应用[J].科技创新导报,2016,(4):4-5.
  [6]王晓雨.试论检测自动化技术在机械制造系统中的应用[J].河南科技,2014,(1):120.
  [7]董广宇.刍议自动化技术在机械设计制造中的应用[J].电子技术与软件工程,2015,(17):150.
  (作者单位:太原理工大学)
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