摘要：机械制造是国民经济发展的基础、发动机，只有大力发展机械制造才能实现富民强国。机械设计从原来针对简单工具，慢慢地向半自动化设备转变，然后再到全自动化设备。人力成本的提高是这种转变的源动力，而自动化机械设备生产出来的产品还具备加工精度高、质量稳定的特点，所以制造行业往往会进行生产自动化的升级改造。本文对机械自动化技术进行了探讨，阐述了在机械设计中应当如何进行自动化模块化设计。
关键词：自动化；机械设计；模块化
引言：机械自动化技术的，既能提升劳动的生产效率，降低生产成本，确保产品质量的温度。但目前我国的自动化技术与国外发达国家相比，还是存在一定的差距，主要是因为现有的设计人员往往只是根据用户的标书进行设计，导致设计出来设备仅仅能用，但是并不好用。现代化的、自动化的机械设备应当具有柔性、扩展性，在设计时应当充分考虑用户的产品生产要求和产品特性。
1.获取用户的产品数据
一家用户不可能仅仅是生产一款产品，但是其生产的产品往往是同一类型的，有些大的用户往往会生产多种不同类型的产品，而每个个类型的产品都是大量生产的。
1.1将用户的产品进行分类
相同或相似的产品分为一类，这样有利于明确设计目的，同一类产品的加工位置往往比较接近，这样就能降低了自动化系统的柔性化设计难度，有利用于降低设备制造成本、优化设备结构、降低自动系统的编程难度、减少感应元件的用量。
1.2了解用户各个产品的产量
一个用户往往是经营多个产品，但是往往只有某几个主营产品，主营产品的产量大，而一些产品的产量少，因此对主营产品的自动化设备生产需要首先考虑效率，而产量少的产品则优先考虑柔性化。这样就能优化自动化设备的系统构建、降低系统的编程难度、简化自动化设备的结构。
通过综合的评价判断，可以让自动化系统的模块化做得更好，节约成本、提高生产效率，同时让机械模块的整体利用率得到提高。
2.掌握用户各产品的生产流程
用户对不同产品的生产流程是不一样的，甚至是相同的产品，但是被分为不同等级，其生产流程也是不一样的。比如一些产品需要在前工序焊接，一些高级的产品需要后工序包装，一些低端的产品却不需要包装。
基于掌握用户各产品的生产流程，就可以针对性地对自动化机械进行模块化设计。需要前工序焊接的产品设置前工序的焊接模块，而需要后工序包装的产品需要增设后工序的包装模块。
由于自动化机械的模块化跟传统的模块化设计不一样，因为自动化机械不单单是涉及到机械方面的连接，还涉及到编程、控制系统、动力系统的连接，因此应当选择恰当的控制系统连接方式。
编程方面：也需要进行模块化设计，需要预留扩展接口。这样能确保自动化机械的各个模块具备扩展功能。
控制系统：可采用非固定的连接电缆的方式实现连接，但是由于现在无线传输技术的发展，也可让各个自动化机械的模块之间采用无线传输的方法，各个自动化机械的模块自身的控制信息用有线传输的方法。无线的传输方法灵活性高，但是成本也高，而有限传输的方法成本低，综合两者就能降低控制系统的硬件要求，同时尽可能地降低成本。
而各个机械模块之间的连接，可采用机器人、输送带等非常成熟的技术，但是这又需要根据用户车间的大小、形状对应地做出选择。选择是，可综合考虑到转运设备的造价、设计难度、通用性、产品的复杂性、产品在相邻两个机械模块之间转运时可能会发生的动作。
若两个机械模块都是只是完成一些简单的加工，那么可以用输送带的转运方法。
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以下的情况可采用机器人转运的方式：
（1）结构复杂的产品，因为这样的产品在转运时，装夹的位置可能会被产品自身具有的横向伸出的部分阻挡，导致难以被触碰到；
（2）制造精度要求高的产品，这样产品需要进行精确的抓取，精确的放置；
（3）其中一个机械模块具有可适配多种产品，因为每个产品的结构形状会不一样，这样导致其抓取的位置也不一样；
（4）产品在相邻两个机械模块转运时，会发生较为复杂的翻转动作的产品，这样的翻转工装夹具设计难度大，通用性差，也不便维护和安装。
用机器人来实现转运，可解决上述各种产品的问题，非常适用于极具柔性化的模块化自动化机械。
3.自动化机械设备的整体布局
由于自动化机械，尤其是模块化的自动化机械，由于增加了电控柜、各个机械模块之间需要占用一定的空间防止转运设备，所以自动化机械占用的空间对比传统机械占用空间要大。因此，在设计自动化机械时，需要根据用户车间的大小、形状进行合理的设置。
由于自动化机械不依赖于人力，所以在设计机械模块时，可合理地利用上方的空间，比如设置倒挂式的机器人，还可以让同一个机械模块或不同的机械模块沿竖直方向层叠式设置，这样能提高地面的利用率，也克服了模块化自动化机械的体积大的缺点。
在考虑自动化机械设备的整体布局时，也需要考虑部分的模块机械的可移动性，这样就需要对应地设置对应的模块机械的转运轨道，这也是在进行整体布局时需要综合考虑的。
对模块化的自动化机械设备进行综合考虑和合理布局后，除了极大地利用用户车间的空间外，还能对应地对放置自动化机械设备的区域进行隔离，防止无关的人员进入，起到保障安全的效果。
而且，由于自动化机械设备的运行温度是有比较严格的控制的，故需要专门的制冷系统来实现冷却，层叠式设置的自动化机械设备可以最大地缩减冷却空间，起到节能环保的效果。
对自动化机械设备进行隔离后，也便于进行无尘化车间改造，这样有利于提高产品的品质。
自动化机械设备，排除了人为因素的影响，生产出来的产品的质量稳定。现代人往往对产品外观要求比较高，对于外观要求高的产品，自动化机械设备生产能有效的避免外观刮花等现象，提高用户品牌的形象，也大大减少了不良品的出现。
自动化机械设备生产的产品也容易对产品出现的品质问题进行改善，因为标准化的生产避免了品质问题的偶发性，只要一个产品出现问题，那么所有产品都会出现同样的问题，通过生产过程的追溯，就很容易地找到出现问题的地方，从而针对性地改善。
一整套自动化机械设备的造价会很高，但是其生产效率能得到大大的提高，也降低了产品的不良率，也能很方便对找到产品不良的原因，大大缩短了试产周期，加快了用户对产品不良的相应速度，为消费者提供质量稳定的产品，因此其综合性价比非常的高。
4.编程软件设置
由于各个机械模块都有可能有相同的感应元件，故其数据结构非常相似，又或者整个自动化机械具有多个相同的机械模块，这导致控制系统接收数据时非常容易出错，因此每个机械模块都应当具有自己的独一无二的id，以便于进行编程，降低编程的难度。对应地，在编程软件上，可以对应地进行模块化设计，用图块来代表每个机械模块，这样便于理解、编程，而且直观。也可以在每个机械模块的各个工位上安置摄像头，通过点击对应的图块就能调出对应的摄像头，这样就能很方便的监视生产过程，也便于对产品不良部位产生的节点的操作。
结束语
自动化机械的模块化设计需要综合考虑用户的各个方面的信息，在前期开发时的资料准备需要用户的高度配合，但是一个好的模块化自动化机械，可大大提高生产效率，提高产品的质量，有利于提高我国的综合竞争力，促进经济发展，降低国民的生活成本。因此，我国应当投入大量的教育资源、研发资金，提高我国的自动化水平，从而实现科技强国。
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[4]刘冲，李广学，李佳亮.机械自动化技术在机械制造业中的应用[J].科技资讯，2011.
论文作者:龙栢强
论文发表刊物:《基层建设》2018年第24期
论文发表时间:2018/9/18
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