潘坚朝
珠海迈超智能装备有限公司
摘要：机械领域的自动化已经成为社会生产中的必然趋势，因此对于电气自动化在机械设计中应用的研究有助于我们总结以往成果，明确未来方向，促进机械设计制造的持续快速发展。
关键词：机械设计；电气自动化
引言
机械设计的发展极大的改变了人们的生产和生活方式，其设计出的许多产品都为人们带去了便利，提高了生活质量与生产效率。但随着社会的发展，以往以设计结构功能为目的的机械设计工作已经无法跟上人们需求的变化。虽然单纯的机械产品在功能与安全可靠程度上具有一定优势，但与当前社会生产中所要求的自动化标准和快速控制要求相去甚远，无法满足当前各企业自动化生产的需求。于是机械设计行业开始探索新的机械设计理念与方法，在此过程中，电气自动化成为机械设计研究的重点与方向，许多机械设计人员尝试将电气自动化融入机械设计中，运用电气自动化理论来解决机械设计产品的自动化控制问题，并取得了较好的效果，不仅为机械设计注入了新的活力，也极大提升了相关设计产品的的生产效率，降低了生产成本，为企业节约了大量人力资源，有助于推动企业其他各方面事业的创新。
一、电气自动化在机械设计中的应用概况
（一）电气自动化在机械加工中的应用
机械加工运用自动化技术较早，作为机械设计行业的重要组成部分，机械加工起着将各种设计产品最终加工成型的作用，可以说，任何设计的实现都离不开机械加工，而自动化的应用，就提高了加工的技术水平与效率。最早的机械加工自动化只是将电气技术简单的应用于机械加工，虽然使操控更加的自如，但自动化程度较低，许多环节仍需人工进行操作。但计算机技术的出现，给机械加工的自动化提供了重要的技术支持，许多依托计算机技术的机械加工设备诞生，如数控机床、机械臂、计算机加工中心、自动卷制设备、自动轧制设备、机器人等，这些设备通过计算机编写运动程序和操作，以电气自动化为设计中心，自动化程度极大提升。
其中计算机加工中心是一种综合性的机械加工设备，由于其融合了计算机技术、电气与液压控制技术、机械技术，所以其自动化程度较高，主要通过机床上安装的道具及自动换刀装置来实现对工件端面与外表的车削、钻孔、铣削以及攻丝的操作。
数控机床也是机械设计加工中具有代表性的设备，且多数数控机床都是复合型的，如车磨复合数控机床通过电气系统控制磨削加工与倒置式硬车进行精磨加工，既具有良好的稳定性，又有非常好的加工质量。车铣数控机床在车、铣加工上具有出色的表现，由于其以电机作为刀具的驱动，使得车铣数控机床的切削能力可以与加工中心媲美。钻铣复合数控机床则是以电气自动化为核心技术的钻孔、铣削、攻丝与倒角的机械加工设备。
其他各种复合数控机床也因与电气自动化的有机结合而在不同的加工领域发挥着重要作用。
（二）电气自动化在机械控制设备中的应用
电气自动化化技术不仅能实现机械加工的自动化，还能实现机械控制方面的自动化，完成一些人力难以完成的复杂任务，且使得机械控制更加高效。常见的机械自动化控制设备有单片机、机械手、自动化仓储与物流等。
单片机是一种具有较小体积的控制器，其核心技术就是电气自动化，常用于一些过程控制中，由于其体积较小，能胜任各种空间大小的生产过程，所以在当前生产控制中的应用十分普及，如在化工、纺织以及钢铁等生产环境较为恶劣的领域已经得到了广泛应用。而随着人们的不断探索与创新，单片机控制器近年来也开始在航天航空、军工制造、交通运输以及其他高科技领域中发挥作用，并以其融合机械制造与自动化技术的优势，推动着各项事业的自动化发展。
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机械手是近年来机械设计领域的最新研究应用成果，是一种模拟人类能力的智能化产品。机械手的设计融合了计算机电子信息技术、电气自动化技术、传感技术以及人工智能等多学科技术。机械手臂在设计上模拟人类手臂，包含手部、腕部、臂部以及立柱等，以机械传动或电气传动作为动力驱动，并按照一定的程序规则进行运动，实现一定的生产操作。
自动仓储是企业在自动化发展过程中的重要技术，作为传统仓储在科学技术方面的创新性成果，主要通过计算机系统进行控制，再由电气自动化技术实现无人搬运、自动摆放货物等操作。由于其机构原理是由人根据实际仓储工作原理设计出来的，控制是由工程师完成的，所以能够满足人性化的仓储需求，同时其较高的自动化程度，也是仓储系统的效率得到极大提升。
自动化物流与自动化仓储类似，是一种自动化控制系统，只是其针对的是物流环节。自动化物流的核心技术是机电一体化信息技术、无接触供电技术以及该领域独有的plc控制技术，通过这些先进技术，实现了自动分拣、自动传送等物流过程，且具有较强的稳定性与准确度，使物流中琐碎繁杂的内容变得简便。而随着物联网时代的降临，自动物流控制技术伴随着电气自动化的发展以及物流产业规模得扩大，将会迎来新一轮发展高潮。
二、电气自动化在机械领域的应用与发展趋势
（一）电气自动化在机械制造企业中的应用与发展
由于机械制造业与社会事业各方面的建设与发展都有联系，所以已经成为国民经济发展的支柱。随着社会生产的不断变革，机械制造业的发展方向正从传统制造向自动化、智能化等方向转变，并取得了许多突破。尤其在电气自动化领域，机械制造与其的融合度不断加深，各企业已经开始对大、中型工程机械的自动化控制系统进行研发与应用，如重型卡车制造企业的操作系统开始朝着便捷化、自动化、轻量化方向发展，汽车制造业的无人驾驶系统也已经取得了一些实践成果，军工制造业的无人机与无人车等装备已经投入使用，钢铁制造业的自动轧制生产线的开发创新力度不断加大等。从整体上看，我国的自动化机械制造呈现出高端化发展趋势，并不断与国际领先水平逐渐看齐并超越。在未来，机械制造领域的自动化、智能化和信息化还将随着电气工程和计算机人工智能的突飞猛进取得更多突破，使我国的自动化制造企业水平不断上升，产业集群优势逐渐放大，从而为我国机械领域提供更加强劲的动力。
（二）电气自动化在机械加工企业中的应用与发展
机械加工行业是机械领域的中要组成部分，该行业中的诸多设备对机械制造业水平的提升起着重要推动作用。近年来，许多企业结合电气工程技术开发出的自动化机械加工设备如自动轧制机械、自动卷制机械等在机械领域中得到广泛普及。对于机械加工企业而言，电气自动化的设备是其生产与发展的关键，所以许多企业也开始根据社会生产的发展趋势着手研制具有更高自动化程度的机械设备，除了电气工程学以外，与之相关的学科如电子工程、信息工程等都成为未来自动化加工设备的发展方向，这也是机械加工行业应对激烈市场竞争的重要法宝。
结束语：机械设计丰富了社会产品，提高了产品生产与制造的效率，也推动着社会事业的全方面发展。而电气自动化技术的出现，使社会生产效率再次发生飞跃，机械设计领域的自动化发展成为必然趋势。虽然现阶段机械领域的电气自动化的研究与应用已经取得了许多成果，但在科学技术发展速度最为迅猛的21世纪，还需要我们继续加强各种新型技术与机械领域的结合性应用研究，从而使机械设计制造创造更多奇迹。
参考文献：
[1]李禹希.机械设备的自动化技术应用探究[J].内燃机与配件,2018（20）:207-208.
[2]许圣芝.机械设备电气自动化技术应用探讨[J].科技视界,2018（13）:57-58.
论文作者:潘坚朝
论文发表刊物:《中国西部科技》2019年第12期
论文发表时间:2019/9/19
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