自动化技术在机械设计中的应用研究

谭赞贤

摘 要：随着机械化社会使用率的不断上升，自动化技术在机械生产中的应用更加广泛，既能够提高机械的工作效率，同时大大优化了机械生产过程中的标准化模式。机械设计是机械生产过程中的重要环节，将自动化技术应用于机械设计，将能够取代人工设计的繁琐步骤，提高机械设计的统一性和标准化，并提高了机械设计的效率。本文就自动化技术在机械设计中的应用进行概述，并就自动化技术的发展提出可行性建议。

关键词：自动化技术；机械设计；效率；标准化

1 自动化技术概述

机械制造業作为当前世界经济发展的重要产业之一，在各国的发展过程中都得到重视，机械制造业也逐渐向集成化、规模化、标准化方向发展。自动化技术是现代机械生产过程中的重要技术之一[1]，能够通过电脑控制与程序设定，提高机械生产的效率，提高机械生产的水平，在机械设计中，采用自动化技术能够降低人工劳动成本，提高设计流程的规范化，并提高机械设计的效率。

1.1 自动化技术

自动化技术是一种能够替代人工操作而形成独立、连续、标准化生产的技术，其基本原理是通过设定程序，通过电脑AI对机械设计[2]、生产过程做到全程自动化流程，以高效率代替人力完成机械设计和生产的批量与自动化。

1.2 机械设计采用自动化的优势

自动化技术在机械设计中的应用能够充分提高机械设计的精确性，尤其是高精密度的机械，采用传统人工设计所造成的误差较大，会对机械本身的功能和使用等方面造成一定的影响，而机械设计采用自动化程序，能够充分减小误差，从参数标准化与精确化角度对自动化程序进行编程，从而提高机械设计的精密度与可靠性；

自动化技术能够提高机械设计的效率，由于自动化技术基于程序编码，对于同类机械组件以及相应部件的设计，只需要对编码进行重写，甚至对原代码只做局部修改，就可以进行批量化机械设计，从而减少了机械设计所需的时间，提升了机械设计的效率。

机械设计采用自动化技术，能够有效减少人为因素的干扰，传统机械设计在工程师设计的过程中，由于个人技术以及经验问题，会造成设计精度以及设计方向出现偏差，在采用自动化设计的同时，能够有效避免人为主观因素对机械设计造成的误区，从而提高机械设计的准确率。

2 当前自动化技术在机械设计中的应用

在当前机械生产和设计过程中，自动化技术的应用非常普遍，在追求效率与经济效益的时代，对于机械生产与设计，自动化技术向着更加智能化与简便化角度发展[3]，在机械设计的实际操作中，自动化技术主要向集成化、数字化、柔性化、虚拟化水平发展。

2.1 自动化技术在机械设计中的集成化应用

现代机械设计的一大特点就是批量化与标准化，归结起来统称为机械设计的集成化。机械设计集成化是当前经济社会对于机械需要大规模生产而不断创新的技术手段，在采用自动化技术的前提下，才能保障机械设计的品质与数量达到理想化水平，实现集成化设计的根本目的。在计算机技术与机械设计不断融合的情况下，计算机设计的方法能够使得机械设计更加简便和精确，并且对机械设计的效果进一步优化，从而提升机械设计的理想水平，由于机械设计中对于各个零部件尺寸、数量、形状等具有较为精确的要求，特别是高级机械设计与精密仪器设计中，需要从自动化软件中对产品的各个部分参数做到精确调整，从而提高机械本身的性能，确保产品品质。

2.2 自动化技术在机械设计中的数字化应用

数控机床在当前机械设计与机械生产中已经得到了广泛的应用，相对比传统的人工控制，数字化设计的优点体现在设计整体的参数化方面，对于提高机械产品品质具有关键影响。所谓数字化应用，是机械设计在采用自动化基础上，通过电脑软件对产品进行数字化分析，如产品样本的尺寸、重量、形状等特征能够以数字的形式在电脑中表现，而设计人员对于产品的把握程度也是对于数字的概念的掌控，通过将设计概念数字化处理，能够对所设计部位的了解从宏观到具体[4]。数字化应用也是自动化在机械设计中未来的发展方向，数字化程序能够对设计方案本身进行建模，并就设计的合理性进行运算及分析，从而提升机械设计的合理性与实用性。

2.3 自动化技术在机械设计中的柔性化应用

现代机械设计过程中，通常会存在传统工程师设计与自动化设计同时存在的情况，而在采用智能化设计软件的基础上，能够将人工设计方案与电脑设计方案进行柔性化采用，机械设计不再单独采用一方设计方案，而是将双方设计目标进行融合使用，从而提高机械设计的灵活性。

2.4 自动化技术在机械设计中的虚拟化应用

虚拟化应用是机械设计自动化发展到一定水平的产物，通过将设计对象虚拟化，能够提高设计工作中的可操作性。虚拟化应用主要表现在机械设计过程结束后，其设计方案并非直接应用于机械制造，而是通过计算机虚拟成像技术对设计方案进行建模，对设计对象在使用过程中所能够出现的各类极端条件进行模拟，从而对可能存在的问题及隐患提出整改意见，最终能够提升机械设计的实际使用效率，避免由于设计缺陷在机械使用过程中出现各类问题。在机械的实际生产与设计过程中，虚拟化使用已经成为机械生产行业必备的技术，一方面，机械设计采用自动化虚拟技术能够避免产品在大量生产后出现问题而出现召回、整改等事件，避免机械制造企业出现风险负担，同时对于机械设计的生产前虚拟化验证，也直接避免了问题产品流向社会。但目前虚拟化在自动化机械设计中的应用还未达到理想水平，尤其虚拟化建模需要的技术支持较高，且操作难度大，需要专业软件人员进行设计，而参与机械设计的人员大部分都为机械工程师，对软件使用以及虚拟化建模方面还存在较大的短板。

3 自动化技术与机械设计的未来发展方向

虽然当前时期机械设计已经能够普遍使用自动化技术，但对于自动化技术而言，其发展水平参差不齐，应用技术也存在较大的差距，这几需要就自动化技术在机械设计未来应用中提出设想。

3.1 智能化发展

自动化技术在机械设计中应当从人为设定程序向多程序智能化选择方面发展，甚至在互联网技术的不断深入条件下，自动化机械设计软件能够进行实时升级，并不断扩大其设计方案与设计构想，做到人机交流互通，使设计方案更加趋于人性化理念。另一方面，自动化技术的使用方面也更加智能化，主要指自动化软件的操作与使用，能够让专业的机械设计师不再借助专业程序员进行编码设定，而是自主通过软件设计出具有自己想法的产品。

3.2 便捷化发展

目前机械设计以及生产所使用的流水线以及机床规模巨大，特别是参与机械设计的电脑与生产线基本处于同一平台，对于新设计方案都需要花费大量时间进行程序的重新设定，而未来自动化机械设计中，将会向便捷化发展，在应用以太网流水线管理的基础上，能够随时将设计方案以及设计指令通过一般pc终端传输至流水线电脑中，从而实现设计信息传输的便捷化发展。

3.3 成本集约化

在采用虚拟化自动化机械设计的同时，应当在未来发展中不断完善虚拟建模软件的功能与可操作性，降低其使用难度，所有产品在设计后均采用虚拟化建模的方式对各类特殊使用条件进行分析，并根据其表现出的问题及时制定修改措施，从而提高机械产品的生产品质，从根源上杜绝风险事件的发生，使机械设计与生产成本降低，效益有效提高。

4 结语

自动化技术在机械设计中的使用非常普遍，而机械生产时当今时代的重要经济支柱之一，在科学技术的不断突飞猛进的形势下，更多优秀的技术将不断应用于自动化机械设计之中，为机械设计与生产提供有力保障。

参考文献

[1]王伟杰，沈德助.机械设计制造及其自动化应用[J].中国战略新兴产业，2017（08）：187-189.

[2]潘伟，安鹏，车军平.机械设计制造及其自动化的设计原则及发展趋势[J].南方农机，2017，48（01）：100+108.

[3]刘荣光.机械设计制造及其自动化特点和优势及发展趋势探析[J].信息化建设，2016（06）：290-291.

[4]何楠.机械设计制造及其自动化中计算机技术的应用分析[J].山东工业技术，2016（07）：148-149.