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摘要：我國現(xiàn)代科技發(fā)展的繁榮度十分穩(wěn)定，同時機械自動化技術與制造行業(yè)之間的聯(lián)系也越來越密切，隨著技術種類和應用范圍擴大，機械設計制造行業(yè)開始著手尋求自動化技術的應用與創(chuàng)新。在這樣的背景下，本文從機械自動化的概述入手展開分析，研究了發(fā)展現(xiàn)狀之后，系統(tǒng)地闡述了自動化技術在機械設計制造行業(yè)當中的應用方式，最終還分析了其實際應用前景，希望能夠為相關工作的優(yōu)化提供合理參考。

關鍵詞：自動化；機械設計；機械制造

在現(xiàn)代社會發(fā)展進程不斷加快的過程中，市場經(jīng)濟穩(wěn)定運行也對機械自動化水平提出了更高的要求。我國目前正處于向制造強國發(fā)展的關鍵時期，因此技術的創(chuàng)新以及行業(yè)發(fā)展模式的變革是必然情況。

1機械自動化概述

從實際情況出發(fā)展開分析，機械自動化技術的含義有四個方面，首先是機械自動化技術的發(fā)展目標本身就是能夠通過應用合理技術，打造出流水線的機械制造局面，最終達到提升機械制造工作效率的目的。其次是機械化、自動化以及機械制造工作本質上對于技術和設備的依賴程度很高，向著自動化的方向發(fā)展顯然是必然趨勢[1]。最后就是機械自動化本身對人力資源的需求并不高，若合理使用還能夠有效控制生產成本，這對于幫助機械制造行業(yè)企業(yè)創(chuàng)造更高的經(jīng)濟效益而言意義重大。此外就是機械自動化發(fā)展能夠展現(xiàn)出我國比較先進的生產理念，最終行業(yè)發(fā)展會隨著機械自動化產品的市場競爭展現(xiàn)出更加火熱的態(tài)勢。簡而言之，機械自動化必然會成為各行業(yè)企業(yè)提升自身綜合實力的主要方向，需要加速自動化技術的研發(fā)以及應用，機械制造企業(yè)才能夠把握住時代發(fā)展的機遇[2]，最終實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的目的。在實際的機械制造工作流程當中，各種系統(tǒng)相輔相成，能夠共同協(xié)作落實工作，同時構建相對比較完整的機械自動化技術體系，需要注意的就是各項系統(tǒng)在整個機械自動化過程當中都屬于不可或缺的內容，應注意實現(xiàn)同步發(fā)展。生產系統(tǒng)自動化工程如圖1所示。

2機械自動化發(fā)展現(xiàn)狀

2.1制造工藝不完善

在我國的現(xiàn)代制造行業(yè)發(fā)展規(guī)劃落實的過程當中[3]，機械自動化技術也能夠注入到各行業(yè)企業(yè)的生產以及運營過程中，但這種技術的推廣，實際上始終沒有達到預期的落實效果。簡而言之就是制造工藝不完善以及生產粗放等問題始終存在，若從細節(jié)著手分析，一部分機械制造企業(yè)比較看重短期的經(jīng)濟效益，導致自身發(fā)展的自動化難以從長遠的角度入手規(guī)劃，后續(xù)發(fā)展效果也不好。同時，部分機械制造企業(yè)還存在明顯的產品結構單一，以及生產方式缺乏交替性等問題。在實際工作落實的階段，任何一個環(huán)節(jié)產生問題，都有可能影響最終的生產和制造效果。此外需要注意解決的就是制造工藝本身不夠完善的問題，企業(yè)若是想嘗試新的技術手段，為保障生產工作穩(wěn)定落實，還需要具備自動化技術相應的管理策略，尤其是要避免產生交叉管理的情況，將體制不健全的問題完全暴露出來影響企業(yè)日常生產工作。這方面的問題也是機械制造企業(yè)在較長一段時間內需要解決的關鍵，若能取得良好的成果，還能夠為自動化技術和機械工程的融合構建更加適宜的環(huán)境。

2.2設計具有局限性

在市場經(jīng)濟快速發(fā)展的社會背景當中，機械制造行業(yè)需要面臨的市場壓力逐漸提升[5]，因此在行業(yè)企內企業(yè)制定發(fā)展戰(zhàn)略的階段，應該優(yōu)先考慮行業(yè)科技水平提升方面的要求，在深入掌握市場發(fā)展和行業(yè)需求的格局之后，還能夠實現(xiàn)合理的全流程一體化格局，在這一階段當中，企業(yè)需要注意的內容有兩個方面，一方面就是不能放松引進專業(yè)技術人員，另一方面就是要加大自動化系統(tǒng)的推廣以及發(fā)展力度，確保工作細節(jié)能夠滿足行業(yè)企業(yè)在創(chuàng)新性方面的要求，以此促使機械自動化與實際制造之間形成更深入的融合。

3機械自動化在機械設計制造中的應用

3.1智能化

現(xiàn)階段的機械自動化以及機械制造行業(yè)處于融合的趨勢當中，在這一過程中，智能化屬于最主流的特征。同時智能化應用還能夠在編程、計算機網(wǎng)絡等先進技術的支持下實現(xiàn)高度智能化發(fā)展。機械制造智能化水平的穩(wěn)定提升需要在科學技術的輔助下實現(xiàn)持續(xù)創(chuàng)新，同時也需要在源頭上尋找發(fā)展中存在的問題，盡快摒棄掉傳統(tǒng)的人工機械制造工作模式以及相關技術理念。要點就是應該保障人為以及商品因素在市場背景當中的重要性，最終促使產品加工技術與用戶需求相契合。且在機械制造領域當中融入智能化技術，實際上是在尋找合理方式提升行業(yè)內人工智能以及尖端自動化技術應用的能力，通過促進這兩方面技術的融合能夠有效控制制造工作中的不完善情況產生概率降低，最終達到優(yōu)化智能化加工制造的目的。

3.2集成化

在機械自動化技術不斷發(fā)展的過程中，機械制造工作本身的集成化技術也不容小覷，作為其中比較關鍵的技術，集成化技術當中涉及到計算機網(wǎng)絡以及微電子等多種技術融合應用，優(yōu)勢在于能夠通過多項技術的協(xié)調配合達到優(yōu)化機械制造集成的效果。顯而易見，在機械自動化相關技術當中，各技術之間存在明顯的關聯(lián)性以及互補性，若企業(yè)想要提升自身的機械自動化生產效率水平，就要綜合應用現(xiàn)代化的高新技術和柔性制造等技術。這些技術屬于機械制造自動化技術當中的基礎性內容，因此在正式投入使用之前，需要先進行優(yōu)化配置，最終形成新型管理應用技術。例如，某車架在設計階段，結合160km/h的客運內燃機設計經(jīng)驗，以及比較經(jīng)典的車型設計元素，整體提高了機械產品的性能。該車架的主要結構參數(shù)如下：車架總長22500mm，車架總寬3100mm，車鉤中心線距離軌面距離為88依10mm，而這些參數(shù)在集成化的技術輔助下都能夠比較輕松的實現(xiàn)。在后續(xù)設計優(yōu)化階段，技術人員在車架位置采用的是模塊化設計，根據(jù)總體參數(shù)要求以及各部位的接口尺寸確定了主要梁以及置換獨立結構模塊的細節(jié)，后續(xù)使用該結構模型完成了車架當中大部件的焊接，最終組成車架。

3.3敏捷化

在機械自動化技術應用的階段，機械制造企業(yè)需要對市場需求具有更加精確的反應速度，這對企業(yè)市場競爭力提升而言的提升效果十分明顯。機械制造企業(yè)的工作人員在計算機技術的輔助下，能夠構建虛擬的機械制造平臺，這也是未來該行業(yè)向著敏捷化發(fā)展的目標。在虛擬制造平臺當中，能夠通過帶入市場信息的方式，對未來機械制造業(yè)的生產需求進行預測，這對企業(yè)信息處理和理解能力提升來講也有明顯效果。若此項工作落實比較完善，還能夠有效避免資源配置不合理以及戰(zhàn)略規(guī)劃不科學的問題，最終為企業(yè)可持續(xù)發(fā)展構建優(yōu)質內外部環(huán)境。

3.4虛擬化

在機械制造行業(yè)的日常生產階段，虛擬制造技術的應用程度越來越高。尤其是在近幾年互聯(lián)網(wǎng)人工智能技術發(fā)展速度加快以及技術更新迭代加速之后，虛擬制造技術的發(fā)展也得到了帶動。在當下的虛擬制造技術在機械制造行業(yè)的應用階段，途徑十分廣泛，主要工作細節(jié)就集中在數(shù)據(jù)存儲以及管理的環(huán)節(jié)當中，且機械化生產控制管理以及現(xiàn)代工藝制造等領域都能夠融合多媒體以及人工智能技術。

3.5實例分析

該案例為一種內燃機車車架設計，主要采取的設計方式為模塊化，技術人員按照總體要求以及接口尺寸等參數(shù)，確定了結構當中主要梁以及各獨立結構模塊的設計，最終將模塊組裝焊接成為大部件。3.5.1車架端部該車架的端部分為前后兩端，這兩個位置的結構基本相同，具體細節(jié)如圖2所示。尾鉤位置的設計借鑒了HXN5B型的機車結構，主要是使用立板、前后從板等組成，這兩者都焊接在車鉤尾框立板位置。該內燃機機車的斜撐被設計為箱型梁結構，主要就是使用上蓋板、立板以及下蓋板組成，在幾次設計優(yōu)化之后，確認上下蓋板的參數(shù)為8mm和25mm，立板的厚度則是12mm。方案當中的防撞墻以及角柱都是使用橫豎筋板和蓋板拼接而成的結構，與傳統(tǒng)的結構相比較來講，這種設計更加輕量化。3.5.2車架側梁裝配該內燃機機車架的側梁分為左右兩個部分，其中都有側板以及腹板等組成部分，具體如圖3所示。該工程當中的側梁整體結構為箱型，長度是18080mm，在后續(xù)安裝階段能夠與燃油箱形成穩(wěn)定的連接，且支持輕量化設計，即能夠將側板厚度從10mm降低至8mm，減重效果躍10%。3.5.3承載式燃油箱案例當中車架油箱使用的是承載式結構，其中還包含后柴油機梁、油箱端部梁等，具體結構如圖4所示。該油箱的兩側能夠和側梁相互連接，屬于發(fā)電機的關鍵載體。同樣的，承載式燃油箱也需要輕質化設計，其上面設有燃油吸油口和回油口，底部則設置了污油排放口和檢修口等。輕量化設計需要注意的關鍵就是在減輕零件質量的同時，不能對油箱本身的性能和質量造成影響。3.5.4旁承梁裝配在該車架設計方案的旁承梁當中，采用的結構是內外分體板梁式結構，在設計階段還融入了經(jīng)典車型元素。即改車價的轉向架風道以及風道的出口都定位在旁承梁的位置，能夠將旁承梁斷開，在傳統(tǒng)的設計方式當中，旁承梁需要加寬，這樣做是為保障零件剛度，但這種設計方案必然會增加零件重量，且旁承梁本身就需要和斜撐以及側梁三角相互連接，因此該設計方案當中引用了節(jié)板連接的思路，選擇使用長大節(jié)板連接各種零件，既能夠均勻分散連接應力，也能夠達到輕質化設計的目的。具體結構如圖5所示。在該設計當中，車架在司機室位置，且比其他的位置低30mm，因此需要將上節(jié)板設計成具有一定坡度的階梯形狀，臺階一側與外旁承和邊梁的上平面連接之間相互平齊，另一側則與其等高。

4機械自動化在機械制造中的應用前景

隨著機械制造行業(yè)的市場競爭逐漸激烈起來，機械自動化在制造行業(yè)當中的應用也就成為時代發(fā)展的大勢所趨，能夠在現(xiàn)代建設理念德育影響下產生更加明顯的技術性突破。

4.1實用化

機械制造行業(yè)的發(fā)展顯然不能脫離實用化，這也是行業(yè)發(fā)展的根本需求。機械制造企業(yè)本身也要為生產效率以及生產質量營造相應的發(fā)展環(huán)境，目的就是能夠在根源上提升企業(yè)經(jīng)濟效益。從客觀角度分析，我國的機械制造行業(yè)已經(jīng)融入了數(shù)字化、自動化等相關技術，并在多種技術的輔助下展開了創(chuàng)新局面。但需要注意的是整體資金以及技術的投入有限，自動化機械制造工作實際上還沒有形成比較成熟的體系，還有提升空間。若想要順應時代發(fā)展的趨勢獲得更快的發(fā)展速度，企業(yè)有必要積極的引進專業(yè)技術和設備，并且在自動化以及機械制造行業(yè)的融合當中最終實現(xiàn)產業(yè)升級。

4.2綠色化

當下我國的機械制造行業(yè)推崇可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，在此種時代背景下，各行業(yè)都需要將綠色環(huán)保作為最終發(fā)展主題。在基尼全球化和一體化趨勢的影響下，機械制造行業(yè)也需要比較客觀地看待傳統(tǒng)機械制造生產模式對于環(huán)境產生的影響。此外機械制造企業(yè)本身也需要制定更加綠色化以及可持續(xù)發(fā)展的工作目標，注意避免盲目追求經(jīng)濟利益而忽略環(huán)保。

4.3智能化

在信息化時代來臨之后，人工智能只能為代表的新型技術整體就呈現(xiàn)出了比較蓬勃的發(fā)展趨勢，同樣也是機械制造行業(yè)的智能化發(fā)展動力。其中的人工智能技術和機械制造行業(yè)之間的融合更重視將人腦的研究成果以及功能概念大量地應用到機械生產工作當中。這對于機械制造以及加工質量和效率提升而言有比較穩(wěn)定的推動力。近幾年傳統(tǒng)的人工作業(yè)模式，也難以滿足機械制造行業(yè)在現(xiàn)代化發(fā)展方面的要求，因此在行業(yè)發(fā)展階段可以推動計算機、大數(shù)據(jù)、人工智能等相關技術的融合。如：某內燃機車通過自動化技術實現(xiàn)了各種工況下的應力分布仿真計算，具體細節(jié)如表1所示。按照我國的內燃機車設計標準分析，在該車價的最大應力發(fā)生在縱向壓縮載荷的3000kN左右的情況下，車架端部位置的斜撐下蓋板，就需要和車鉤的尾礦裝配端立板相連接，產生的祖達應力值為422.2MPa，約材料的許應力值也會達到440MPa。在其余工況下，該車體車架的應力值都比許用應力值更小，因此分析表1內容可以得知，該車架的靜強度與設計要求相符。

5結束語

綜上所述，機械自動化技術迅猛發(fā)展已經(jīng)成為我國機械制造行業(yè)的發(fā)展帶來了新的契機，針對機械制造行業(yè)當中存在的制造工藝不完善以及設計局限性等問題，行業(yè)內相關企業(yè)需要加大力度創(chuàng)新技術研發(fā)和投入，并且積極吸收國內外先進的機械自動化生產經(jīng)驗，最終打造出相應的人才體系，為我國機械制造行業(yè)的可持續(xù)繁榮發(fā)展提供持續(xù)穩(wěn)定的推動力。

參考文獻

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作者：牛璐 單位：鄭州工業(yè)應用技術學院