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摘要:随着我国国民经济的不断发展,在机械制造以及自动化领域已经取得了较为显著的发展成果,早在1971年,日本的《机械设计》这一杂志提出了机电一体化这一发展名词,后来机电一体化随之发展并广泛应用。作为一项重要的发展技术,机电一体化技术为我国的机械生产和社会建设产生了十分重要的影响,笔者根据近些年的工作经验,分析了机械设计制造的自动化有效应用途径。
关键词:机械设计制造 自动化 有效途径 探讨
1984年,美国机械工程师协会对现代机械进行了新的定义,现代机械是指由计算机信息网络协调与控制下,通过对机械力运动和能量流等运动力学,机械部件之间的相互联系的一个统一的系统,它与机电一体化的概念是相辅相成的,现代机械就是指机电一体化的发展系统。机电一体化就是在机械设计制造及其自动化基础上的发展,现主要围绕机械设计制作及自动化与其优点展开论述
一、机械设计制造及自动化的符合设计原则
1.满足对机器的功能要求
为满足人类的需求,人类开发了许许多多的产品。这些产品为服务于人类,必须具有相应的功能,当然,不同种类的产品功能是自然不同的。总的来说,这些产品都能对要处理的物质、能量和信息进行特殊处理,转化成人们所需要的物质、能量与信息。所以说,机械自动化系统也必须具有上述的功能。机械自动化系统是一个综合的概念,包含了“技术”和“产品”两个方面的内容。作为一个合格的产品,要有出众的功能,先进的设计理念和优秀的质量,内部有机联系的结构,决定着产品的功能。
2.利用先进技术不断创新
对产品进行分类,主要是依据于产品的主要功能不同。
加工机是以对物品进行搬运加工为主,输入“工业三要素”,经过转化,主要输出改变了位置和形态的产品的机械。比如说工厂用的机床、汽车、食品加工机、起重机、纺织机、印刷机等。
动力机是对能量进行转化,输入所需的能量和需要改变的信息,输出不同信息能量的机械。例如原动机可以输出机械能,它也正是以此定义的。如发电机、水轮、汽车的内燃机等。
信息机是以对信息进行转化,输入所需的能量和需要改变的信息,主要输出特定的信息的机械。如科学研究使用的各种精密机器、照相机、计算机、传真机等。机械自动化系统必须具备上述的主功能外,还应具备其它功能,即动力功能、检测功能、控制功能、构造功能。
基于上述的功能构成原理,既有利于设计或分析各种机械自动化的产品,又有利于开拓思路,便于创造发明和创新。例如,根据3种不同的主功能及其不同的输入,组合起来可形成9大类型的系统产品。
对于不同功能的加工机构,运用方式也不同,使得构成不同的用途机械,例如金属切削机床,是根据工件与刀具之间的运动,产生切削作用的原理而进行工作,工件与刀具的运动方式不同,便可应用于不同用途的机床,虽然说机械自动化的发展空间十分广阔,需要我们利用先进的技术来进行科学原理的探索,设计出一流的自动化产品。
二、如何提高机械设计制造及其自动化水平
机械自动化技术的发展,使得传统的机械生产效率大大提升,与传统的机电产品相比,机械自动化产品具有较高的功能水平和附加值,他将给生产者与用户带来更好的效益。
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1.提高生产能力和工作质量
机械自动化产品能够进行信息的自动化处理和自动化控制,检测和控制的灵敏度和精度都有很大程度的提升,通过自动化控制系统可以更好的保证机械,设备的运行,按照设计要求完成一定工作,不受机械操作者的主观因素的影响,从而达到最佳的操作效果,保证工作质量和较高的产品合格率,同时由于机械,自动化产品实现了工作的自动化,所以在生产过程当中,生产效率大大提升。例如:数控机床对工件的加工稳定性大大提高,生产效率比普通机床提高5、6倍。柔性制造系统的生产设备利用率可提高1.5、3.5倍,机床数量可减少约50%,节省操作人员约50%,缩短生产周期40%,使加工成本降低50%左右。由于机械自动化的工作方式能够通过调整软件来获取适应生产的设备状态,特别适合于多种品种的小批量产品的生产,适合于缩短产品开发周期,加快产品的更新换代。
2.提高使用安全性和可靠性
自动监视、报警、自动诊断和自动保护是机械自动化产品的重要特点,在生产过程当中,如果遇到过载、过压、过流、短路等电力故障时,机械自动化产品能够采取自我保护措施,尽量的避免和减少人身与设备事故的发生,能够有效的提高设备使用的安全性,机械自动化产品都采用电子元器件进行生产,减少了机械产品生产过程当中的构件磨损,从而提高了设备的灵敏度和可靠性,降低故障发生率,延长了设备的使用寿命。
3.提升自动调整和维修水平
自动化产品在进行安装调试时,可以通过改变控制程序来改变产品的工作方式,以适应不同用户和不同生产现场的需要,通过对这些程序的控制,可以采用多种手段输入到机械自动化产品的控制系统当中,而不需要改变产品的部件和零件,对于具有存储功能的产品来说,可以预先存入多套不同的执行程序,然后根据具体的生产需求来进行代码的启用,即可按指定的预定程序进行自动工作。机械自动化产品自动加压和自动监视的过程当中,可以对出现故障的流程采取措施,使工作恢复正常,由于机械自动化产品普遍采用程序控制和数字显示,操作按钮数量较少操作,流程更加简单方便,所以整体的控制可以全部实现电子控制。机械自动化产品的工作过程根据预设的程序逐步由电子控制系统指挥,系统可重复实现全部动作。高级的机械自动化产品可通过被控对象的数学模型以及外界参数的变化随机自寻最佳工作程序,实现自动化最优化操作。
4.提升节约设计水平
机械自动化产品如果能够实现低能耗的驱动结构设计,那么能够有效的提高设备的使用效率和能源利用率,达到节能的效果,同时由于多学科的交叉融合,使得机械自动化系统从单一的功能涉及转向微电子和电子计算机系统的设计,从硬件系统转移到软件系统,从而使机械自动化产品朝着轻小型的方向不断发展,减少了材料的消耗,节约资源和保护环境是我国发展的重要战略,也是很多用户所关心的一个重要问题,如果在产品设计和开发的过程当中,为了更好的实现设备的机械自动化发展,能够有效的减少自然资源的浪费,节约能源,减少耗材。
总之,现在机械自动化的发展对于我国,经济社会的建设与发展,将会产生十分重要的影响,现代机械自动化的设计与制造,具有多功能、高质量、高可靠性、低能耗的重要特点,所有机械的设计制造围绕着机械自动化来展开,设计人员不能只热衷于技术引导,而应当作为新技术的传播者和创造者,大力应用先进的自动化技术,与世界各国共同开发先进的技术,使其更好的应用到机械自动化产品的设计与研发当中,不断提升我国机械自动化产品的设计水平与发展能力,不断向世界发达国家靠拢。
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论文作者:申森
论文发表刊物:《防护工程》2018年第24期
论文发表时间:2018/11/30
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