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【摘 要】 机械设计是机械生产制造的第一步和制造业中机械工程的主要组成,机械设计水准对产品性能、产品质量、经济利益及研制时间等有直接的影响。本文首先简要论述机械设计制造及自动化的发展原理,分析我国机械设计的现状和存在的问题,指出我国机械设计正向自动化方向发展的这一趋势。
【关键词】 机械设计;自动化;发展方向
一、机械自动化发展现状
控制系统进行信息反馈被控制系统的执行部分,按照预定的功能使得制造系统正常进行,实现加工的精确化、自动化。控制理论是实现机械自动化的理论基础。在机械上控制论应用是一个控制论的应用典型。下文将介绍自动化设计技术在机械领域的具体应用。
(一)物资供输自动化
单机自动装置、自动输送设备、自动化软件系统组件等构成了完整的物资供输管理系统。此系统的主要功用是实现将加工所需的各种原材料及加工的产品输送到预定的地点,减少人力操作,提高自动化程度,提升加工的效率。
(二)设备装配自动化
设备装卸自动化是指在自动化控制系统下,特定形状、规格的零件按照预先设定的装配要求,经过搬运、组装、调试、试验、验收等步骤,在没有人工干预的情况下组装成符合技术指标的组件,能够有效提高机械的效率,提高产品品质,是实现机械不可缺少的一项重要技术。
(三)信息自动化
信息自动化的范畴很广,主要包括计算机辅助设计、工艺辅助设计、辅助制造和产品数据库系统管理等。计算机辅助设计是指借助计算机软件对机械零部件进行绘图、设计,在加工前对加工对象做以具体形象化描述;工艺辅助设计是链接计算机辅助设计和计算机辅助制造的纽带,通过对加工对象的具体分析,再对加工的工艺流程做出具体安排,以达到优化和提高生产效率的目的;计算机辅助制造是借助计算机对加工进行精密化控制,通常称之为数控技术;产品数据库管理是指对整个生产过程中牵涉到的计算機设计、生产制造工艺等数据信息进行统计,做以系统化管理,以备日后查阅、借鉴、引用。
(四)检测自动化
科学技术的不断发展对机械的基本要求越来越高,传统的人工检测技术的误差相对较大,已经不能满足加工生产的需要。现在的生产中所采用的新型材料颇多,加工的零部件也越来越复杂,在这种情况下,就不得不采用自动化检测技术来配合整个自动化机械来完成加工自动化任务。检测自动化主要包括时序、电流信号、人工神经网络对刀具和组件磨损状态的识别检测,及时补偿会更换,保证加工的精度要求。
二、自动化技术在机械设计中的应用特征和原则
现代自动化技术在机械设计制造中的应用就是在控制理论的指导下,对生产的程序和人的指导作用进行融合,内容会涉及到多方面的现代机械技术。因此自动化技术在机械设计的应用中具有以下几种特征和原则:
(1)要求设计的创新性。随着现代科技的发展,传统的机械设计技术中缺乏智能因素,自动调控性较差,已不适合当今机械制造业的发展要求,因此需要突破传统机械设计的理念,提高产品的创新设计技术。
(2)综合各方面的科技手段。发展应用各种机械自动化新技术,其综合性要求非常强,要求不断引入其他许多学科的新概念、新理论、新技术,如电子学、电子计算机技术、电气电力技术和仿真技术等。
(3)提高技术人员的管理水平。自动化技术在机械设计中的应用属于一种新的制造模式,它对管理人员专业知识上的要求将迅速提高,工人也必须具有较高层次的知识结构才能满足其发展需求。
三、机械自动化的发展趋势
(一)在机械设计中提高自动化水平的优势
自动化的运用在机械设计中产生的优势主要有以下几点:
(1)机械自动化产品在生产的过程中基本都是可以实现信息、控制的自动化,降低了人工操作中出现的失误几率,给生产的效率和产品的质量提供了可靠保证,大大促进了机械行业的快速发展。
(2)机械设计的自动化能够使产品由单一性功能水平向集合多种功能的高水平转变,既有利于节约生产的成本又提高了产品的运用灵活性,拓宽了机械产品的应用领域。
(3)传统的机械设计过程往往是根据任务和目标,做出不同的方案,然后反复试验,这样不仅耗时耗力,还易造成资源的浪费。随着机械产品的自动化水平不断提高,自动化操作可以降低人力、物力等资源在机械制造中的投入,有利于节约有限的资源,有助于革新我国机械制造业的发展模式。
(二)仿真化
智能化是21世纪机械自动化技术发展的一个重要发展方向。这里所说的“智能化”是对机器行为的描述,是在控制理论的基础上,吸收人工智能、运筹学、计算机科学、模糊数学、心里学、生理学和混沌动力学等新思想、新方法、模拟人类智能,使它具有判断推理、逻辑思维、自主决策等能力,以求得更高的控制目标。诚然,使机械自动化产品具有低级智能或人的部分智能,则是完全可能而又必要的。
(三)远程化
20世纪90年代,计算机技术的突出成就是网络技术。网络技术的兴起和飞速发展给科学技术、工业生产、政治、军事、教育以及人们日常生活带来了巨大的变革。各种网络将全球经济、生产连成一体,企业间的竞争也趋于全球化。机械自动化的新产品一旦研制出来,只要其功能独到,质量可靠,很快会畅销全球。由于网络化的普及,基于网络的各种远程控制和监测技术方兴未艾、而远程控制的终端设备本身就是机械自动化产品。现场总线和局域网技术使家用电器网络化已成大势。利用家庭网络将各种家用电器连接成以计算机为中心的计算机集成家电系统,使人们在家里充分享受各种高技术带来的便利和快乐。因此,机械自动化产品无疑朝着网络化方向发展。
(四)配套化
在理论的指导下,将自动化技术运用在机械上,通过对人工和生产物流进行研究,此技术设计的面非常广,主要包括自动控制理论、微电子技术、计算机技术和机械技术等。将这些学科有机地结合在一起发挥作用,实现制造机械的智能化,在一定程度上解决更多的复杂问题。在发展自动化过程中,研发人员必须关注零件检测、计算机技术、微电子学和机床的装卸料等。具体问题具体分析对待,避免技术概念混淆,造成损失。现在的自动化技术的发展在不断地引进新的技术、观念和产品,将更多的学科结合在一起运用,以满足要求越来越高的机械制造产品。
(五)细致灵活化
微型化兴起于20世纪80年代末,指的是机械自动化向微观领域发展的趋势。国外将其称为微电子机械系统,或微机械自动化系统,泛指几何尺寸不超过1cm3的机械自动化产品,并向微米、纳米级发展。微机械自动化产品体积小、耗能少、运动灵活,在生物医疗、军事、信息、等方面具有不可比拟的优势。微机械自动化发展的瓶颈在于微机械技术,微机械自动化产品的加工采用精细加工技术,即超精密技术,它包括光刻技术和蚀刻技术两类。
四、结束语
总而言之,我国机械制造业发展应用自动化技术,不但要起点高,瞄准世界先进水准,包括国际领域内已展露锋芒的某些新技术,而且必须包括各种灵活的低成本、见效快的自动化技术,坚持提高与普及相结合的方针,我国的机械自动化技术发展应用才能健康地走上高速度、高质量和高效益之路。在我国完成无人化的工厂将恐怕不是机械制造业的主要发展模式,也不是机械自动化技术发展应用当务之急的事。这就是中国的机械自动化技术发展之路。
参考文献:
[1]杨建平,刘艳玲.自动化技术在机械应用中的发展研究[J].中小企业管理与科技,2008(1).
[2]刘武发,刘德平.机电一体化设计基础[M].北京化学工业出版社,2007.5
[3]李涛.试论我国机械自动化技术应用与发展[J].才智,2008.09.
【关键词】 机械设计;自动化;发展方向
一、机械自动化发展现状
控制系统进行信息反馈被控制系统的执行部分,按照预定的功能使得制造系统正常进行,实现加工的精确化、自动化。控制理论是实现机械自动化的理论基础。在机械上控制论应用是一个控制论的应用典型。下文将介绍自动化设计技术在机械领域的具体应用。
(一)物资供输自动化
单机自动装置、自动输送设备、自动化软件系统组件等构成了完整的物资供输管理系统。此系统的主要功用是实现将加工所需的各种原材料及加工的产品输送到预定的地点,减少人力操作,提高自动化程度,提升加工的效率。
(二)设备装配自动化
设备装卸自动化是指在自动化控制系统下,特定形状、规格的零件按照预先设定的装配要求,经过搬运、组装、调试、试验、验收等步骤,在没有人工干预的情况下组装成符合技术指标的组件,能够有效提高机械的效率,提高产品品质,是实现机械不可缺少的一项重要技术。
(三)信息自动化
信息自动化的范畴很广,主要包括计算机辅助设计、工艺辅助设计、辅助制造和产品数据库系统管理等。计算机辅助设计是指借助计算机软件对机械零部件进行绘图、设计,在加工前对加工对象做以具体形象化描述;工艺辅助设计是链接计算机辅助设计和计算机辅助制造的纽带,通过对加工对象的具体分析,再对加工的工艺流程做出具体安排,以达到优化和提高生产效率的目的;计算机辅助制造是借助计算机对加工进行精密化控制,通常称之为数控技术;产品数据库管理是指对整个生产过程中牵涉到的计算機设计、生产制造工艺等数据信息进行统计,做以系统化管理,以备日后查阅、借鉴、引用。
(四)检测自动化
科学技术的不断发展对机械的基本要求越来越高,传统的人工检测技术的误差相对较大,已经不能满足加工生产的需要。现在的生产中所采用的新型材料颇多,加工的零部件也越来越复杂,在这种情况下,就不得不采用自动化检测技术来配合整个自动化机械来完成加工自动化任务。检测自动化主要包括时序、电流信号、人工神经网络对刀具和组件磨损状态的识别检测,及时补偿会更换,保证加工的精度要求。
二、自动化技术在机械设计中的应用特征和原则
现代自动化技术在机械设计制造中的应用就是在控制理论的指导下,对生产的程序和人的指导作用进行融合,内容会涉及到多方面的现代机械技术。因此自动化技术在机械设计的应用中具有以下几种特征和原则:
(1)要求设计的创新性。随着现代科技的发展,传统的机械设计技术中缺乏智能因素,自动调控性较差,已不适合当今机械制造业的发展要求,因此需要突破传统机械设计的理念,提高产品的创新设计技术。
(2)综合各方面的科技手段。发展应用各种机械自动化新技术,其综合性要求非常强,要求不断引入其他许多学科的新概念、新理论、新技术,如电子学、电子计算机技术、电气电力技术和仿真技术等。
(3)提高技术人员的管理水平。自动化技术在机械设计中的应用属于一种新的制造模式,它对管理人员专业知识上的要求将迅速提高,工人也必须具有较高层次的知识结构才能满足其发展需求。
三、机械自动化的发展趋势
(一)在机械设计中提高自动化水平的优势
自动化的运用在机械设计中产生的优势主要有以下几点:
(1)机械自动化产品在生产的过程中基本都是可以实现信息、控制的自动化,降低了人工操作中出现的失误几率,给生产的效率和产品的质量提供了可靠保证,大大促进了机械行业的快速发展。
(2)机械设计的自动化能够使产品由单一性功能水平向集合多种功能的高水平转变,既有利于节约生产的成本又提高了产品的运用灵活性,拓宽了机械产品的应用领域。
(3)传统的机械设计过程往往是根据任务和目标,做出不同的方案,然后反复试验,这样不仅耗时耗力,还易造成资源的浪费。随着机械产品的自动化水平不断提高,自动化操作可以降低人力、物力等资源在机械制造中的投入,有利于节约有限的资源,有助于革新我国机械制造业的发展模式。
(二)仿真化
智能化是21世纪机械自动化技术发展的一个重要发展方向。这里所说的“智能化”是对机器行为的描述,是在控制理论的基础上,吸收人工智能、运筹学、计算机科学、模糊数学、心里学、生理学和混沌动力学等新思想、新方法、模拟人类智能,使它具有判断推理、逻辑思维、自主决策等能力,以求得更高的控制目标。诚然,使机械自动化产品具有低级智能或人的部分智能,则是完全可能而又必要的。
(三)远程化
20世纪90年代,计算机技术的突出成就是网络技术。网络技术的兴起和飞速发展给科学技术、工业生产、政治、军事、教育以及人们日常生活带来了巨大的变革。各种网络将全球经济、生产连成一体,企业间的竞争也趋于全球化。机械自动化的新产品一旦研制出来,只要其功能独到,质量可靠,很快会畅销全球。由于网络化的普及,基于网络的各种远程控制和监测技术方兴未艾、而远程控制的终端设备本身就是机械自动化产品。现场总线和局域网技术使家用电器网络化已成大势。利用家庭网络将各种家用电器连接成以计算机为中心的计算机集成家电系统,使人们在家里充分享受各种高技术带来的便利和快乐。因此,机械自动化产品无疑朝着网络化方向发展。
(四)配套化
在理论的指导下,将自动化技术运用在机械上,通过对人工和生产物流进行研究,此技术设计的面非常广,主要包括自动控制理论、微电子技术、计算机技术和机械技术等。将这些学科有机地结合在一起发挥作用,实现制造机械的智能化,在一定程度上解决更多的复杂问题。在发展自动化过程中,研发人员必须关注零件检测、计算机技术、微电子学和机床的装卸料等。具体问题具体分析对待,避免技术概念混淆,造成损失。现在的自动化技术的发展在不断地引进新的技术、观念和产品,将更多的学科结合在一起运用,以满足要求越来越高的机械制造产品。
(五)细致灵活化
微型化兴起于20世纪80年代末,指的是机械自动化向微观领域发展的趋势。国外将其称为微电子机械系统,或微机械自动化系统,泛指几何尺寸不超过1cm3的机械自动化产品,并向微米、纳米级发展。微机械自动化产品体积小、耗能少、运动灵活,在生物医疗、军事、信息、等方面具有不可比拟的优势。微机械自动化发展的瓶颈在于微机械技术,微机械自动化产品的加工采用精细加工技术,即超精密技术,它包括光刻技术和蚀刻技术两类。
四、结束语
总而言之,我国机械制造业发展应用自动化技术,不但要起点高,瞄准世界先进水准,包括国际领域内已展露锋芒的某些新技术,而且必须包括各种灵活的低成本、见效快的自动化技术,坚持提高与普及相结合的方针,我国的机械自动化技术发展应用才能健康地走上高速度、高质量和高效益之路。在我国完成无人化的工厂将恐怕不是机械制造业的主要发展模式,也不是机械自动化技术发展应用当务之急的事。这就是中国的机械自动化技术发展之路。
参考文献:
[1]杨建平,刘艳玲.自动化技术在机械应用中的发展研究[J].中小企业管理与科技,2008(1).
[2]刘武发,刘德平.机电一体化设计基础[M].北京化学工业出版社,2007.5
[3]李涛.试论我国机械自动化技术应用与发展[J].才智,2008.09.