机械设计制造及其自动化的发展方向

郭永凤

摘要： 机械设计、制造及其自动化是最近十几年来一门新潮的技术。经过不断地发展和实践探索，其已有了趋近成熟的以自动化、信息化为主要特征的技术特点，这大大提高了机械设备的工作效率，让加工设备更接近人类的思维方式。自动化和信息化技术同时提高了机械加工设备的可靠性，提高了企业的效率，节约了生产成本，减少了人力依赖。本文主要阐述机械制造的观念、特征、机械设计过程以及机械制造融合了自动化技术之后可能的发展方向。

Abstract： Mechanical design， manufacturing and automation are a trendy technology in the past ten years. After continuous development and practical exploration， it has become mature with automation and information technology as the main characteristics， which greatly improves the working efficiency of mechanical equipment and makes processing equipment closer to the way of human thinking. Automation and information technology at the same time improve the reliability of mechanical processing equipment， improve the efficiency of enterprises， save production costs， and reduce human dependence. This article mainly elaborates the concept， characteristics， mechanical design process and possible development direction of mechanical manufacturing after the integration of automation technology in mechanical manufacturing.

關键词： 机械;自动化;发展方向;设计制造

Key words： machinery;automation;development direction;design and manufacture

中图分类号：TH122                                      文献标识码：A                                  文章编号：1674-957X（2021）20-0187-02

0  引言

机械制造行业是我国的支柱性行业，也是我国所有生产生活中所用到的仪器、设备的来源，这有利于我国工业体系的不断完善。企业可以使用前卫的设计理念和制造技术进行加工制造，使机械设备的运行过程更合理可靠，效率方面更加突出。此外，这还可以使机械设备相较于传统设备更具竞争力。在机械制造领域，自动化技术的加入不仅仅提升了劳动生产率，减少必要劳动时间，还吹响了整个行业大变革的号角。自动化技术已逐渐成为机械设计与制造行业的龙头发展，目标。其进一步发展并不断地完善创新，这将使其适用范围更广、使用更方便。在企业的生产流程中，自动化技术将直接生成为生产力，提高企业的实际收益，因此设备的自动化程度是机械制造行业里的核心竞争力。机械自动化是一门新兴炙手可热的技术，它基于计算机技术、大数据、微电子技术、传感器技术等其它技术的有效结合。机械设备的生产由自动控制系统进行实时控制和监测。经过不断发展和实践探索，已逐步形成了以自动化为主要特征的技术体系。机械设备的自动化进程提升了了机械设备的工作效率，直接导致企业效益的提升，同时省下人力和物料成本。经过近些年的行业自省和深耕，尽管还存在一些难以攻克的问题，但整体来看，机械行业所使用的自动化技术已趋成熟，并仍在进一步完善之中。在其发展过程中，涉及到一些关键的技术类型，它们之间是紧密联系、相互渗透的。因此，我们应该积极探索和寻求机械制造业新的发展目标。

1  机械设计及其自动化

1.1 提高工作效率和质量

虽然机械设计、制造及机械自动化是是一门综合性的学问，但它绝非简单的技术堆砌。根据不同的现实情境，不同的技术方法都会在机械设计制造中涉及到。对于机械自动化来说，它完全不同于传统的机械制造，也不同于过去的老旧制造业理念。机械设计制造及其自动化技术的优点之一是可以从本质上优化冗杂多变的操作程序和过程，减少设备操作的上手难度，极大地简化机械设计制造的工业流程，并解放宝贵的人力资源。举例来说，汽车工业已经在自动化的道路上走了几十年。汽车制造商和供应商正在转向使用协作机器人，此类设备通常更小、更灵活，并且可以与操作员一起部署在工厂里。更重要的是，该行业还希望扩大3D打印机的使用范围。福特汽车公司和宝马公司等业内制造商正在直接与3D打印机制造商合作相关技术。在未来，这些公司还将利用虚拟现实和增强现实来解决制造问题。而且，与许多其他制造商的情况一样，汽车行业希望从工业4.0中获得最大收益，在工业4.0中，“联网”机器彼此之间以及与操作员之间进行通信。

机械设计、制造和自动化的研究突出了系统性和复杂性，对精细化也提出了新的挑战，这从根本上保证了机械产品的质量和生产效率。在用户需求不断变化的过程中，现有的机械自动化技术显然已让企业力不从心。机电一体化技术是现代机械自动化技术的延伸，计算机技术的广泛应用使得机械自动化产品可以根据不同的需要进行个性化定制，以生产不同场景下所需的产品。每种产品都有自己用户（企业）独特的要求，这也是企业在产品研发中的主要考量所在。机械设计制造的任务之一是在保证产品质量并满足用户需求的同时按时完成产品的设计和制造。

1.2 更高的工作稳定性和可靠性

在产品设计流程中，企业需要先设计相应图纸，接着依图纸制造产品，最后采用数控技术、信息处理技术等相关技术手段制造出产品，在这个流程下设计出的产品才能满足用户（企业）的要求。自动化技术可以使机械操作更加接近智能化，更好地按照我们的要求实施生产活动。明确机械设计制造和自动化的发展趋势和方向，对整个机械制造业的未来具有重要意义。

每种自动化设备都需要保证该设备保有一定的存储功能，并且对其中所有存储的数据都要上传至云端备份。如果应用程序发生了故障，就可以调用云端所存储的内容来自动修复设备。实现机械设计制造的人工智能化、自动化，将有助于避免設计制造中错误事件的发生。如果将传输线转换成电话线，则只需将电信号转化为模拟信号，接着再转换回来即可，这样就可以使用传输线。对于所有节点完全并发且没有网络竞争的最佳情况。在所有节点的通信序列发生的最坏情况下，等效串行通信的数量等于每个节点中实际通信的总和。

1.3 从业人员情况

据国家统计局最新数据，年盈利规模超过1000万元的主营业务和机械相关的企业共有8.53万个，相关从业人员超1800万。这之中一线技术工人占全体从业人员的比例平均为13.6%，一线设备操作员平均比例为16.7%，总计30.3%。现有的专业技术人员中的一半目前年龄普遍在40-50岁间，他们中的大部分专业知识扎实，工作勤恳，作风踏实，是企业的顶梁柱。但随着近几年信息技术的发展，自动化技术已完全地融入到机械设计制造中，这部分技术人员已显力不从心。

2  机械自动化的发展前瞻

机械自动化技术的一个重要优点在于它通过便捷高效的自动化技术、计算机技术和相应的处理技术，可以显著增强机械的稳定性，提升设备的工作效率。为了满足不同用户的要求，机械自动化技术必须与计算机技术相结合，才能从根本上提高相关设备的信息化水准，实现机械信息的共享。对于机械设计、制造和自动化来说，其深化和延伸的结果就是机电一体化。尤其是在计算机科学技术的加持下，机电整体化进展迅猛。如果生产中突然发生停电，可以快速切换到其他模式，同时切断电路，防止发生大规模安全事故。人是机械自动化产品的主要目标用户，因此产品应具有情感性、智能性和人性化。机械行业的模块化发展将会满足各类行业对机械类产品的个性化需求。在新产品的设计制造中，模块化将会扩大生产线的和标准化产品生产流程。它可以使机械操作更加智能化，并根据我们的要求执行生产活动。认清机械自动化的发展潮流和方向，对整个机械制造业的未来具有重要意义。目前，机械制造企业正在向着机电设备网络化、智能化、小型化的方向摸索，机械自动化技术的这些特征将是以后机械工业技术的发展趋势。在现代科学技术水平不断提高的过程中，机械自动化技术和计算机技术的深度耦合也在成为现实。在机械制造业中，对环境的影响不容小觑，企业为了社会责任感，必须在设计、制造过程中详尽考察肯恩的环境影响，实现无污染生产的绿色工艺。利用机电一体化技术，设计制造的机械设备不仅结构稳定合理。与人工操作相比，机械操作在一定程度上可以更准确地完成预定的过程，也可以避免因人工操作不当而造成的相关损失。由于模块化生产可以在机械产品设计时进行分组工作，因此模块化将是机械制造业及自动化技术未来的一大潮流，这将实现机械产品的体系化。机械设计对机械产品的质量有着重要的影响。必须根据市场需求，科学合理地进行机械设计。

在大多数机械产品生产过程中，我们都会遇到人力无法控制和操作的情况。在这个情况下，人们可以用无人技术取代需要人力来操纵的老旧设备。大多数重复、单调和危险的任务都通过自动化得到了简化。随着机器人自主性和机器学习的进步，一些工业机器人现在使用类似视觉的传感器技术来帮助他们执行复杂的任务并适应不断变化的环境。此外，协作机器人（协作机器人）正在与人类工作者一起完成许多仍需要人工交互的任务。汽车制造中的机器人自动化将在从内燃机到电动汽车的转变中发挥不可或缺的作用，因为机器人可以通过编程满足更高的需求并在满足生产标准的同时发挥新的作用。这尤其会使公众比过去更快地认可更新的车辆和技术。

3  结论

由于自动化及信息技术在机械制造领域具有高效率、高安全性的特点，因此，新兴机械设备在未来的发展将越来越倾向于自动化和计算机技术的使用。本文论述了机械设计制造及其自动化的设计要求和自动化相对于传统机械制造所拥有的优势，以及机械自动化、信息化未来的发展方向。未来的机械生产设备不仅可以高效、准确地完成相关工作，而且具有环境污染小、易于回收利用的特点。此外，汽车制造机器人为汽车公司提供了竞争优势。他们提高了质量并降低了保修成本;提升产能，缓解瓶颈;保护工人免受肮脏、困难和危险的工作。汽车装配厂仅使用机器人进行点焊和喷漆，但在整个供应链中还有许多其他机会使用机器人。原始设备制造商、一级供应商和其他零部件生产商都将从在汽车制造业中使用机器人中获益。

相关技术在机械自动化和信息化中的融合，推进了机械设计和自动化的蓬勃发展。当前，我国机械技术制造要攻克存在的技术难题，仍需不断完善，适应世界发展，加快发展机械制造业，树立我国良好的国际形象。

机械制造的自动化是提高产业效率的最优选择。并且，在现有技术不断完善和工业信息化水平不断提升的助推下，机械制造的自动化也在不断前进且日臻完善。对于机械设计、制造和自动化的发展而言，其具有长板优势，与传统机械制造相比效率更高，产品质量更稳定。要成功破解机械制造的难题，明确机械制造自身特点，确保机械设计及制造过程符合人们的先前预期。随着人们不断进步，未来运用这门学科的知识将创造更强大的机器设备，为人类的发展和繁衍做出贡献。

参考文献：

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