自动化技术在机械设计方面的应用

（兰州现代职业学院（理工学院），甘肃 兰州 730070）

近年来，我国的自动化技术正不断发展，其在机械设计领域中也得到了广泛的应用。在机械设计过程中，自动化技术应用的科学合理化是重中之重，其不仅可以为机械设计指明方向，还可以提高机械制造生产的水平，使整体工作效率进一步提升，由此可以看出，自动化技术的应用可以促进我国民经济的发展，且可以使机械设计领域不断完善[1]。因此，应不断加强自动化技术在机械设计领域中的应用，解决当前应用中存在的问题，以此提高现代化技术的应用效果，使自动化技术发挥出其实际作用。

1 自动化技术在机械设计方面的现状

1.1 自动化技术的特点

（1）复杂性：自动化技术与多个领域有着重要的联系，其不仅融合了多种现代化科学理论，还融合了各类先进的技术。也正因为自动化技术的内涵丰富，才使其在机械设计领域中被广泛应用，且对各行各业都有着完美的适配性。

（2）发展性：由我国科学技术的发展可以看出，自动化技术有着广阔的发展前景。现如今，机械设计领域经历了漫长的发展，终于迈进了智能制造时代，自动化技术应用在矿山机械设计中将不断完善，进一步优化产业结构，使矿山机械设计更加符合用户的需要，与当前时代接轨。

（3）高效性：自动化技术可以完善矿山机械自动设计，且配合自控技术能够实现自动化生产，在扩大生产规模的基础上降低生产成本。同时，自动化技术的应用可以使设计和生产更加稳定，从而大幅度地提高工作效率，以自动化技术代替人工使得资源的利用更加合理，节省大量人力资源。

1.2 自动化技术的局限性

我国自动化技术发展较晚，许多技术与欧美等先进国家有着较大差距，虽然现如今的发展较快，但仍然有部分技术尚未成熟。同时，自动化技术虽然有着比人力更加敏捷的反应，但自动化技术不能像人力一样根据实际情况调整，只能按照设定好的程序执行，就当前应用现状来看，自动化技术的应用仍然需要人力支撑，且需要人力的不断调整[2]。

自动化技术的专业性较强，需要很多复杂的专业知识，所以在从业人员的选择上必须严苛，要求从业人员的知识文化水平够高，且需要经过系统化培训，如此的工作人员才能够从事这项工作。互联网时代已经降临，但是在我国仍有很大一部分地区仍然很落后，存在网络信息滞后的情况，信息更新不及时、不通畅，就会使自动化技术的覆盖范围不全面，从而导致自动化技术发展水平不均衡。

2 自动化技术在机械设计中的内容分析

2.1 综合各个学科的设计

由于机械设计过程十分复杂，因此在设计过程中，要注意要从多个学科的角度对设计方案进行综合性考虑。首先,需要从矿山机械整体的角度出发，运用相应的知识确定目标函数，将整体设计系统以板块进行区分，使函数变量得以优化。其次，在板块设计完成后，要根据其内容将其从新连接，实现有机组合，使机械设计更加完善[3]。

2.2 遗传算法的应用

遗传算法以单个计算点为基础，优化了机械设计的计算过程，使数据更加精确。遗传算法的优化可以同时操作计算过程中的多个计算点，将所有计算点作为一个整体，将结果优化后使结果成为最优解。例如，可以通过应用遗传算法将编码策略应用在模糊设计中，以此对矿山机械设备的结构壁进行厚度优化，在优化中可以复制与变异遗传操作，使模糊设计的应用达到最优化，以此提高机械设计的反应速度。在实际的机械设计中，有大量遗传算法的实际例子，由此可以看出遗传算法在机械设计中有着良好的应用效果。

3 自动化技术在机械设计中的应用策略

3.1 虚拟技术的应用

虚拟技术可以从根本上提高机械设计的质量，且虚拟技术的应用可以为后期的生产提供保障，避免矿山机械生产出现不合格的产品，有效节约资源。但我国由于自动化技术较发达国家落后，所以虚拟技术的应用并为完善，且各个地区的应用程度不高，仍然需要对此进一步加强，以此提高虚拟技术的实际应用效果。

3.2 数控技术的应用

数控技术在矿山机械设计中的优势较为明显，其不仅可以精确控制各类设备，且可以为安全生产提供保障。具体来说，数控技术可以提高机床的操控能力，使矿山机械零件设计进一步完善，且可以提高零件设计时的精度，同时数控技术会减少人工的参与，因此会减少人为失误的出现，使设计流程进一步简化，以此提高生产质量。除此之外，数控技术的还可以减少生产加工的时间，以此提高机械制造效率。

3.3 柔性化应用

现如今我国对矿山机械产品的要求正不断提高，而自动化技术的应用则可以使矿山机械产品进一步完善。在当前的经济形势下，矿山机械企业若想实现可持续发展，就必须紧跟时代发展步伐，推动现代化技术的创新和完善，加强与外部的交流，借鉴国外先进的技术和经验，引入先进设备，以此实现自动化技术的柔性化应用，推动机械设计的发展。

例如，机械设计结构优化是我国自动化技术应用最为成功的领域之一，其主要研究方面是将现有的科学技术与结构优化设计进行有效结合，使复杂的结构更加合理、数据更加精确。在通常情况下，一般的机械设计都是连续体结构，将连续体结构进行分解时非常复杂，对机械进行结构优化设计较为困难。因此，机械结构设计可以根据离散设计变量来完成，并以离散设计变量优化的设计方法使结构更加合理。

3.4 智能技术

智能技术一般由多种学科组成，其中包含物联网基础、传感技术、信息技术、定位技术等，且应用时的综合性较强。但就目前情况来看，我国智能化技术以深入到人们的日常生活中，且在矿山机械设计领域中也被广泛应用，其不仅可以改善机械设计的工作环境，且可以降低机械设计的工作难度，进而提高企业整体的质量和效率。

在对一些生产难度比较高和精密度比较高的产品进行设计和生产的时候，需要合理应用智能化技术，以此解决设计和生产中存在的问题。例如，在实际的机械设计中，可以首先对智能化技术进行编程设定，要求相关的研发和设计人员对程序设定指令加强力度，以此替代传统的人工操作，避免机械设计出现误差。同时，智能技术的应用可以进一步提升机械设计自动化的智能化程度，在减少人力的基础上提高经济效益。

4 自动化技术在机械设计方面的未来发展趋势

可以将自动化技术在机械设计方面的未来发展趋势划分为三点，具体表现如下：

（1）产品质量高成本压力，这样的情况为设计竞争带来了挑战。

（2）机械结构优化设计应符合当前时代中的多种要求。

（3）设计的经营管理要以实际制造为基础，完善结构优化设计。

4.1 自动化技术的发展方案

首先，机械设计领域必须加大对自动化技术的关注程度，且需要对自动化技术的应用给予支持，从而加强技术应用的自主创新。在此基础上必须培养更多的优秀人才，努力缩小与发达国家间的技术差距，以技术推动经济发展，以经济发展造福百姓。同时，我国应提高自动化技术的普及程度，扩大矿山机械设计领域的连接范围，以此促进自动化技术的发展。其次，自动化技术在应用中需要改善矿山机械设计的CPS系统，通过机械设计制造领域与自动化技术的融合发展加强对CPS系统的理解，扩大CPS系统的应用范围，提高系统与企业需求的适配程度，努力找出系统中存在的问题，使其在企业的日常使用中更高效、更精准、更安全。最后，要促进自动化技术与智能制造的融合，以此推动自动化技术的发展，在现有资源的基础上，将自动化技术充分地利用，例如3D打印技术、智能手臂技术、智慧系统等，将矿山机械设计信息与智能制造所带来的技术相融合，使自动化技术的发展具有更多的可能性。

4.2 自动化技术的未来展望

自动化技术在机械设计方面的独立形式已经开始转变成了协作形式，因此应将两者进行结合，挖掘设计人员的潜力，使设计人员对数字化工作更为重视。在我国机械化结构设计的推动下，现代机械制造的主要研究方向已经基本全面，从设计方法学、到动态化设计学，使机械优化设计不断完善，以此提高促进我国科学技术的进一步发展，为未来我国矿山机械的设计与制作奠定基础。

5 结束语

自动化技术的应用推动了机械设计的发展，且在提高设计水平的基础上降低了生产成本，但我国的自动化技术尚未完善，因此需要不断创新各类技术，将其合理应用在机械设计领域中，促进机械设计的可持续发展。