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自動(dòng)化技術(shù)在機械設計制造中應用淺析論文

時(shí)間:2024-07-31 06:51:07 自動(dòng)化畢業(yè)論文 我要投稿
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自動(dòng)化技術(shù)在機械設計制造中應用淺析論文

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自動(dòng)化技術(shù)在機械設計制造中應用淺析論文

  摘要:

  機械制造在工業(yè)發(fā)展中占據十分重要的位置,同時(shí)對于國家經(jīng)濟的發(fā)展也具有重要意義。新形勢下,機械制造不但在工業(yè)發(fā)展中起到?jīng)Q定性作用,并且與高新技術(shù)及農業(yè)發(fā)展具有較為密切的關(guān)聯(lián),尤其是自動(dòng)化技術(shù)的應用,更是將機械制造推向了一個(gè)新的發(fā)展高度;诖,筆者分析了自動(dòng)化技術(shù)在機械設計制造中的作用,研究了該技術(shù)在機械設計制造中的應用及發(fā)展趨勢,僅供參考。

  關(guān)鍵詞:

  新形勢;機械設計制造;自動(dòng)化技術(shù)

  當前,計算機技術(shù)得到了比較普遍的應用,計算機技術(shù)的應用改變了人們的生活、學(xué)習與工作方式,極大地促進(jìn)了社會(huì )經(jīng)濟的發(fā)展。尤其是在機械設計制造領(lǐng)域,自動(dòng)化技術(shù)應用程度的高低儼然成為機械生產(chǎn)加工企業(yè)自身競爭力強弱的重要象征。在機械設計制造中,應用自動(dòng)化技術(shù)不僅可以縮減企業(yè)的生產(chǎn)成本,同時(shí)可以提高企業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)質(zhì)量,給企業(yè)創(chuàng )造更多經(jīng)濟效益。所以,當前眾多科研人員致力于該領(lǐng)域的研究,確保機械設計制造和自動(dòng)化技術(shù)有效融合,充分發(fā)揮機械設計制造的作用,并使之更好地服務(wù)于社會(huì )。

  1、機械設計制造中自動(dòng)化技術(shù)的作用

  1.1縮減生產(chǎn)成本

  傳統的機械設計制造技術(shù)應用盡管十分廣泛,但是會(huì )導致部分生產(chǎn)加工材料的浪費,加大機械制造成本的投入,對于企業(yè)的長(cháng)遠發(fā)展十分不利[1]。在機械設計制造中,應用自動(dòng)化技術(shù),能夠確保機械設計制造各道工序更加符合精細化的發(fā)展要求,例如,針對機械制造加工中出現的廢料,可以予以合理應用,這樣可以縮減制造加工成本,提升企業(yè)的經(jīng)濟收益。另外,合理應用自動(dòng)化技術(shù),能夠改善機械設計制造中的一些不合理環(huán)節,保證機械原材料有更加良好的適應性,有效減少原材料產(chǎn)生的廢棄物。因此,自動(dòng)化技術(shù)不僅可以有效減輕工作人員的勞動(dòng)強度,而且還可以有效節約能源。

  1.2提升生產(chǎn)效率

  在機械生產(chǎn)加工中應用自動(dòng)化技術(shù),可以顯著(zhù)提升機械制造的智能化水平,提高產(chǎn)品質(zhì)量與工作效率,增強企業(yè)自身競爭力,擴大生產(chǎn)規模,為企業(yè)的良好發(fā)展提供助力。在機械生產(chǎn)加工中應用自動(dòng)化技術(shù),可以?xún)?yōu)化機械設計和制造流程,有效彌補機械設計制造中存在的不足,提高和改善產(chǎn)品質(zhì)量,應用效果較為明顯。

  1.3改善機械使用情況

  將自動(dòng)化技術(shù)應用于機械設計制造中,針對機械設備進(jìn)行監控及管理,能夠使機械設備的使用狀況得到一定的改善,推動(dòng)企業(yè)的快速發(fā)展,提升企業(yè)工作效率。一方面,自動(dòng)化技術(shù)是以計算機技術(shù)作為基礎,能夠利用程序的設置實(shí)現對機械裝置操作的有效控制。從某種意義上講,這樣能夠規避機械的人工性損傷,有效延長(cháng)機械設備的使用壽命,縮減機械設備的加工制造成本,明顯提高企業(yè)的經(jīng)濟效益[2]。另一方面,科學(xué)應用自動(dòng)化技術(shù)能夠強化對機械設計制造流程的監管,借助于對相關(guān)監控數據信息的細致分析,能夠確保機械設備正常穩定運轉,并實(shí)現對機械設備的良好維護。

  2、機械設計制造中自動(dòng)化技術(shù)的應用

  2.1集成化應用

  針對一些比較復雜的機械產(chǎn)品,應用自動(dòng)化技術(shù)進(jìn)行加工,就可以實(shí)現各個(gè)生產(chǎn)系統間的有效配合,各個(gè)級別的機械生產(chǎn)系統間可以相互配合完成對產(chǎn)品的設計加工,從而優(yōu)化了機械設計生產(chǎn)過(guò)程。當前,在機械設計生產(chǎn)過(guò)程中,使用計算機集成系統能夠根據設計生產(chǎn)的制造流程進(jìn)行綜合化生產(chǎn)管理,并通過(guò)對各種分散自動(dòng)化系統的高效整合,促成相對完善的生產(chǎn)制造體系,加強機械設計、生產(chǎn)和營(yíng)銷(xiāo)管理等多個(gè)環(huán)節間的聯(lián)系,實(shí)現對市場(chǎng)調研、產(chǎn)品設計和銷(xiāo)售、機械加工等過(guò)程有關(guān)信息資料的收集,滿(mǎn)足整體生產(chǎn)過(guò)程物料流與信息流之間的統一化管理的要求[3]。針對機械部件的生產(chǎn)加工進(jìn)行舉例說(shuō)明,根據NC代碼,需要把毛坯加工成符合相關(guān)尺寸和質(zhì)量要求的零件,接下來(lái)對零件進(jìn)行裝配,獲取相應的機械部件。整體過(guò)程中包含眾多不同的環(huán)節,通過(guò)使用計算機集成化制造過(guò)程管理系統能夠完成對自動(dòng)化機械設備生產(chǎn)關(guān)鍵數據信息的有效采集,主要包括材料儲運工作站、加工工作站、質(zhì)量測量工作站、刀具管理工作站等,之后設備信息流和物料流之間就會(huì )相互交叉,信息集中化并向管理部門(mén)進(jìn)行反映,從而針對機械設備生產(chǎn)任務(wù)進(jìn)行集中性的管理和監控。不同的智能化控制系統能夠實(shí)現不同的功能,并彼此協(xié)同完成特定的生產(chǎn)任務(wù)。比如,在機械式立體停車(chē)裝置的車(chē)盤(pán)邊梁工藝制造流程中實(shí)現集成化控制系統的應用,由于車(chē)盤(pán)邊梁材料為高冷彎薄壁鋼材,需鉆大量的連續鉆孔,由激光切割器、自動(dòng)輸送線(xiàn)、電腦控制系統、自動(dòng)平板機等聯(lián)合組成了智能化生產(chǎn)線(xiàn),計算機對各臺生產(chǎn)設備的實(shí)際操作時(shí)間加以協(xié)調,對材料進(jìn)料的響應速度加以控制,降低了設計人員的工作壓力,減少了人力資源的投入,同時(shí)提升了生產(chǎn)效率。在機械制造中加強智能化技術(shù)的應用,可以極大地提高機械制造的集成化程度,并且創(chuàng )新機器產(chǎn)品加工過(guò)程,從而使機器產(chǎn)品加工具有較高的智能化水平。

  2.2數控化應用

  應用相關(guān)計算機軟件實(shí)施自動(dòng)編程過(guò)程,可以確保對數控加工生產(chǎn)過(guò)程的有效控制,滿(mǎn)足機械設計制造自動(dòng)化的要求。在機械設計制造過(guò)程中,應用計算機輔助軟件,對數控仿真加以分析,并在虛擬現實(shí)的環(huán)境下針對各機械產(chǎn)品的尺寸、結構和形狀等多方面實(shí)施直觀(guān)性展示,從而達到對生產(chǎn)產(chǎn)品特性的全面反映,這樣可為設計工作者圖紙的設計與修正提供一定的技術(shù)性支撐,進(jìn)而保證機械生產(chǎn)工作更加安全準確。至于普通的二軸車(chē)床或三軸銑床,則可直接由數控系統和相應的機械驅動(dòng)裝置加以配置,僅需要針對刀具及其采用的裝夾方式與程序作一定的調整,便可以完成對于各種工件的批量加工。就機械控制層面來(lái)講,當前通常應用PLC確保其實(shí)現,因此通過(guò)該技術(shù)也可高效解決設備邏輯與開(kāi)關(guān)間的控制問(wèn)題,從而實(shí)現較高的加工精度與效果。機械設計與生產(chǎn)過(guò)程中,所使用的數控機床通常在結構上存在一定差異,然而一般都包括數控機床、可編程單元、數控機床和控制中心等,當輸入了一定的信號之后系統電路便會(huì )進(jìn)行驅動(dòng)[4]。對計算機系統進(jìn)行分析處理之后,就可以獲取加工坐標軸并輸入相應分量,再經(jīng)過(guò)放大和轉換處理,在伺服電機等相應控制設備中完成輸入,以此實(shí)現對加工機床動(dòng)態(tài)的有效監控。

  2.3柔性化應用

  機械生產(chǎn)加工中應用自動(dòng)化技術(shù),可以確保機械產(chǎn)品柔性化生產(chǎn)的有效實(shí)現,也就是將機械設計制造技術(shù)和自動(dòng)化技術(shù)進(jìn)行有機結合,強化不同生產(chǎn)環(huán)節之間的關(guān)聯(lián),針對機械生產(chǎn)制造流程實(shí)施升級與優(yōu)化。當前,很多機械設計制造企業(yè)都已建設了相應的柔性化生產(chǎn)線(xiàn),通過(guò)使用電子凸輪和電子傳動(dòng)齒輪取代相關(guān)的機械零件,從而高效實(shí)現軸間柔性連接。應用快速高精度伺服裝置管理技術(shù)和現場(chǎng)通信計算機控制,能夠提高生產(chǎn)線(xiàn)上各個(gè)工序段裝置之間的相互耦合,從而提高各個(gè)生產(chǎn)線(xiàn)之間的關(guān)聯(lián)。通過(guò)使用相對單獨的PLC伺服控制器,也能夠針對各工序段設備和生產(chǎn)線(xiàn)進(jìn)行更加高效的管理。應用于集成控制器,能夠使各控制器之間實(shí)時(shí)地進(jìn)行與機械設計制造中產(chǎn)品有關(guān)數據的有效傳遞,這樣便能夠在第一時(shí)間獲取產(chǎn)品相應的生產(chǎn)狀況,從而強化生產(chǎn)制造過(guò)程信息管理系統和產(chǎn)品關(guān)系模型信息庫間的雙向通信能力,使機械設計與生產(chǎn)過(guò)程的柔性化管理工作得以良好進(jìn)行。針對柔性化產(chǎn)品,則主要依靠于自動(dòng)化技術(shù),但因為單純應用于機械零部件較易產(chǎn)生信號遲滯的缺陷,所以必須引入智能化裝置在瞬息間完成排產(chǎn),以有效實(shí)現生產(chǎn)規格的調試,這樣整個(gè)生產(chǎn)系統相應的恢復時(shí)間便會(huì )縮短,從而保證連續性生產(chǎn),完成生產(chǎn)目標。例如,在機械式立體停車(chē)設備的鋼框架生產(chǎn)中,可以將柔性化制造技術(shù)融入其中,通過(guò)同樣的測量工位可以生產(chǎn)多個(gè)不同鋼梁和鋼板梁的產(chǎn)品。鋼框架的生產(chǎn)流程主要包括:將材料輸送至數控機床,然后按照圖紙的尺寸加工鋸材,接下來(lái)在九軸三維鉆床中完成輸入,能夠一同進(jìn)行三種孔的鉆孔,完成對型鋼的固定。使用紅外線(xiàn)技術(shù),針對型材的相關(guān)尺寸加以檢測,將0點(diǎn)定好,其中一只機械手執行零件板的上料操作,能夠自動(dòng)實(shí)現檢測過(guò)程,而且可以找到型鋼上板材的定位;另一只機械手的工作是自動(dòng)尋找等焊接點(diǎn),進(jìn)行焊接工作。在柔性生產(chǎn)線(xiàn)中,針對連接板的定位都是利用機械手完成的。

  2.4智能化應用

  2015年中國提出了“中國制造2025”戰略,2016年又發(fā)布了《智能制造發(fā)展規劃(2016—2020年)》,明確了機械制造智能化發(fā)展的方向。將自動(dòng)化技術(shù)應用其中,能夠在生產(chǎn)現場(chǎng)針對數控加工機床、傳感器等智能化相關(guān)生產(chǎn)設備進(jìn)行合理布設,實(shí)現對工廠(chǎng)中物聯(lián)網(wǎng)的有效創(chuàng )建,這樣便可針對機械設備進(jìn)行自動(dòng)化控制,完成智能化生產(chǎn)過(guò)程。隨著(zhù)網(wǎng)絡(luò )智能化的逐漸發(fā)展,數控系統模塊化設計得到有效實(shí)現,同時(shí)通過(guò)強化不同模塊之間的關(guān)聯(lián),可實(shí)現群控系統的有效創(chuàng )建,然后根據實(shí)際生產(chǎn)需求進(jìn)行智能化分析,編制合理的機械產(chǎn)品生產(chǎn)方案,并針對相關(guān)生產(chǎn)資料與信息及時(shí)進(jìn)行調整[5]。例如,應用自適應技術(shù),可以將自動(dòng)識別負載等相關(guān)參數變化作為基礎,實(shí)現對前饋控制數據信息和電機參數等相關(guān)數據信息的自適應運算,接下來(lái)利用自動(dòng)編程對相關(guān)生產(chǎn)設備進(jìn)行調節和控制。將自動(dòng)化技術(shù)的應用作為基礎,可以針對系統數據實(shí)施自動(dòng)采集、分析及處理,工作人員能夠結合系統所提供的相關(guān)數據,對結果與圖像進(jìn)行分析,給出相應的設計制造方案,確?蛻(hù)的個(gè)性化需求得到滿(mǎn)足?茖W(xué)應用網(wǎng)絡(luò )技術(shù),可以確保不同生產(chǎn)設備控制端的有效連接,實(shí)現相關(guān)數據信息的共享,同時(shí)可以針對產(chǎn)品設計制造過(guò)程實(shí)施遠程控制,確保了無(wú)人操作流程的有效實(shí)現,滿(mǎn)足智能化生產(chǎn)的相應要求。

  3、新形勢下機械制造自動(dòng)化的發(fā)展趨勢

  3.1機械制造技術(shù)數字化

  毋庸置疑,當前是信息化時(shí)代,計算機技術(shù)與通信技術(shù)得到了快速發(fā)展,并在數字制造領(lǐng)域得到了較為廣泛的應用,企業(yè)的生產(chǎn)及經(jīng)營(yíng)管理也因此產(chǎn)生了一定的變化。機械制造業(yè)通過(guò)網(wǎng)絡(luò )對相關(guān)信息進(jìn)行公開(kāi),同時(shí)也借助網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行市場(chǎng)的開(kāi)發(fā)。在數字制造環(huán)境條件下,機械制造自動(dòng)化技術(shù)通過(guò)網(wǎng)絡(luò )技術(shù)平臺以及產(chǎn)品開(kāi)發(fā)虛擬數字平臺,針對產(chǎn)品的生產(chǎn)及加工進(jìn)行數字模擬,同時(shí)針對相關(guān)環(huán)節實(shí)施測試,這樣可以確保所產(chǎn)生出的產(chǎn)品具有更強的市場(chǎng)適應性。

  3.2虛擬技術(shù)水平提高

  虛擬技術(shù)是21世紀誕生的一種重要技術(shù),傳統的虛擬技術(shù)是將模擬當作核心,對無(wú)限接近相應工作條件的過(guò)程加以模擬,然后完成對具體生產(chǎn)過(guò)程中可能會(huì )出現的問(wèn)題的有效預測[6]。當前,機械設計制造領(lǐng)域中虛擬技術(shù)的應用,主要是預先對問(wèn)題的原因加以分析,然后制定相關(guān)解決措施,有效規避故障問(wèn)題,這樣可以保證更高的生產(chǎn)效率以及產(chǎn)品質(zhì)量。然而,目前針對虛擬技術(shù)的研究依然不夠,各方面都有待改進(jìn)。因此,相關(guān)技術(shù)工作者應從技術(shù)能力、理論基礎等多方面予以提升,并結合相關(guān)科學(xué)技術(shù),盡可能降低人為因素在其中的干擾性影響[7-8]。

  3.3機電一體化

  機電一體化是由計算機技術(shù)、機械生產(chǎn)加工技術(shù)、光學(xué)技術(shù)、信息技術(shù)等多門(mén)學(xué)科交叉而形成的。應用機電一體化技術(shù),可以確保產(chǎn)品更加具有智能性、系統性和模塊化等多方面的特點(diǎn)。新形勢下,在機械設計制造中應用機電一體化技術(shù)是當前機械制造行業(yè)發(fā)展的重要方向,機電一體化技術(shù)具有無(wú)限廣闊的發(fā)展空間,能夠使產(chǎn)品的設計更為科學(xué),顯著(zhù)提高企業(yè)的生產(chǎn)效率[9-10]。

  4、結束語(yǔ)

  綜上所述,新的發(fā)展形勢下,機械設計制造和自動(dòng)化技術(shù)之間的有效融合,不但確保了生產(chǎn)的高質(zhì)量,而且從整體上優(yōu)化了機械制造流程,保證了技術(shù)的高水平應用,同時(shí)降低了機械生產(chǎn)成本,對經(jīng)濟的發(fā)展具有十分重要的意義。借助先進(jìn)的機械制造技術(shù),經(jīng)濟的增長(cháng)也會(huì )更加穩定。人們的生活及生產(chǎn)與機械設計制造行業(yè)之間存在著(zhù)密切的關(guān)聯(lián),為了保證機械制造行業(yè)能夠更加穩定發(fā)展,應對機械自動(dòng)化技術(shù)進(jìn)行更加深入的研究,為經(jīng)濟發(fā)展作出貢獻。

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