機(jī)械制造應(yīng)用自動(dòng)化技術(shù)分析

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關(guān)鍵詞：機(jī)械制造；自動(dòng)化技術(shù)；質(zhì)量檢測(cè)

在現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)制造工業(yè)中，數(shù)控加工技術(shù)、綠色環(huán)保的制造技術(shù)、綠色環(huán)保的制造技術(shù)和自動(dòng)化技術(shù)貫穿于產(chǎn)品從生產(chǎn)到使用的整個(gè)流程中。其中，自動(dòng)化技術(shù)更是其他所有機(jī)械設(shè)計(jì)與制造的基礎(chǔ)。

1自動(dòng)化技術(shù)在機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀

在機(jī)械制造與應(yīng)用自動(dòng)化的發(fā)展過(guò)程中，機(jī)械制造與應(yīng)用自動(dòng)化不斷地從電氣自動(dòng)化、計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)和材料等學(xué)科或研究方向吸收融合，交叉滲透，機(jī)械制造與自動(dòng)化早就不那么“機(jī)械”，具備了綜合性和前沿性等特點(diǎn)?，F(xiàn)階段，我國(guó)機(jī)械設(shè)計(jì)制造的需求隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展而逐漸上漲，而機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化相關(guān)企業(yè)本質(zhì)上是逐利的，這時(shí)需要通過(guò)提高生產(chǎn)效率與質(zhì)量的方法增加企業(yè)的生產(chǎn)水平[1]。從產(chǎn)品的加工—裝配—質(zhì)檢—運(yùn)輸過(guò)程入手，可以將機(jī)械制造業(yè)中的自動(dòng)化技術(shù)分為四類(lèi)。

1.1加工制造過(guò)程

自動(dòng)化在產(chǎn)品加工制造過(guò)程中采用一定規(guī)模與數(shù)量的自動(dòng)化機(jī)械加工裝備來(lái)完成產(chǎn)品的自動(dòng)化循環(huán)加工，并且自動(dòng)化裝卸?？梢詼p少人工在加工生產(chǎn)過(guò)程中簡(jiǎn)單重復(fù)但繁重的體力勞動(dòng)[2]，在這個(gè)過(guò)程中，數(shù)控機(jī)床、車(chē)床以及多種類(lèi)型的自動(dòng)化加工裝置分別發(fā)揮作用，在產(chǎn)品大批量的生產(chǎn)過(guò)程中，機(jī)械加工自動(dòng)化企業(yè)通常還有流水作業(yè)、加工步驟以及工序自動(dòng)化步驟或程序，構(gòu)建自動(dòng)化生產(chǎn)線，促進(jìn)產(chǎn)品的自動(dòng)化加工水平的提高。

1.2調(diào)整和裝配

自動(dòng)化加工制造階段生產(chǎn)出的產(chǎn)品通常是零部件，要通過(guò)調(diào)整與組裝做出最終產(chǎn)品，因此，可借助具備自動(dòng)化功能的搬送、調(diào)整、檢查機(jī)連接設(shè)備完成工作，將生產(chǎn)的零部件進(jìn)行調(diào)整并組裝成目標(biāo)組件、部件、套件等產(chǎn)品。這是機(jī)械設(shè)備制造過(guò)程中十分重要的環(huán)節(jié)，也是機(jī)械設(shè)備加工制造過(guò)程的最后一步。圖1是自動(dòng)化裝配線。

1.3質(zhì)量檢測(cè)過(guò)程

自動(dòng)化在產(chǎn)品經(jīng)過(guò)制造和組裝后變?yōu)榇蠹蛱准枰凑找欢ǖ臉?biāo)準(zhǔn)對(duì)出場(chǎng)總產(chǎn)品進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)，保證其合格出廠。而傳統(tǒng)的人工檢測(cè)無(wú)法對(duì)很多新型材料、組件以及復(fù)雜的加工設(shè)備進(jìn)行快速、保質(zhì)、高效的檢測(cè)[3]。這些設(shè)備可能會(huì)應(yīng)用于計(jì)算機(jī)、現(xiàn)代制造、人工智能，因此要保證檢測(cè) 的精度和效率，這些新型的材料及設(shè)備增加了質(zhì)量檢測(cè)的難度。正因?yàn)樾滦偷臋C(jī)械自動(dòng)化質(zhì)量檢測(cè)及相關(guān)設(shè)備的識(shí)別技術(shù)在產(chǎn)品質(zhì)檢過(guò)程中的重要性，所以需要加大產(chǎn)品質(zhì)量檢測(cè)的發(fā)展力度。圖2是自動(dòng)化檢測(cè)流程。

1.4運(yùn)輸供應(yīng)自動(dòng)化

產(chǎn)品經(jīng)過(guò)加工、裝配和質(zhì)檢合格后，可以選擇投入市場(chǎng)使用，這時(shí)產(chǎn)品需要向外運(yùn)輸。因此，機(jī)械制造流程的運(yùn)輸供應(yīng)系統(tǒng)承擔(dān)了產(chǎn)品的主要運(yùn)輸功能。物運(yùn)輸供應(yīng)系統(tǒng)的主要作用是將機(jī)械制造流程制造的產(chǎn)品運(yùn)輸?shù)教囟▊}(cāng)庫(kù)或者其他儲(chǔ)存場(chǎng)所。運(yùn)輸完成后，產(chǎn)品經(jīng)過(guò)輸送物料的機(jī)械裝置運(yùn)到相應(yīng)位置。

1.5機(jī)械制造自動(dòng)化的研究成果

付新宇[4]設(shè)計(jì)研究了鋼帶調(diào)直系統(tǒng)連續(xù)送料與自動(dòng)剪切系統(tǒng)間斷工作控制系統(tǒng)，利用編程軟件對(duì)控制程序進(jìn)行了設(shè)計(jì)，各類(lèi)組態(tài)軟件對(duì)人機(jī)交互界面進(jìn)行設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了全自動(dòng)生產(chǎn)設(shè)備。通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證表明，鋼帶調(diào)直系統(tǒng)連續(xù)送料與自動(dòng)剪切系統(tǒng)間斷工作控制系統(tǒng)可以使焊接設(shè)備系統(tǒng)進(jìn)行步進(jìn)焊接、剪切和連續(xù)自動(dòng)生產(chǎn)，提高了生產(chǎn)效率。柴春花等人[5]設(shè)計(jì)了整套自動(dòng)化焊接設(shè)備用來(lái)解決洗衣機(jī)內(nèi)膽圓筒的焊接問(wèn)題。設(shè)備包括板料上料工位、卷繞工位、搬運(yùn)工位、夾緊夾具、焊接工位及下料工位。板料上料工位采用批量上料方式。對(duì)單個(gè)板料進(jìn)行真空吸附上料。通過(guò)卷繞工位將平板材料卷繞成圓筒狀，對(duì)內(nèi)膽圓筒進(jìn)行橫向及縱向2個(gè)維度的夾緊，最后對(duì)焊縫進(jìn)行焊接，檢測(cè)接管時(shí)顯示已達(dá)到密封效果。圖3是自動(dòng)化焊接設(shè)備。

2自動(dòng)化技術(shù)在機(jī)械制造中的應(yīng)用特點(diǎn)

2.1提高加工制造過(guò)程的安全系數(shù)

機(jī)械制造自動(dòng)化技術(shù)集合了自動(dòng)化技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和機(jī)械制造等多學(xué)科知識(shí)，與傳統(tǒng)機(jī)械制造過(guò)程相比，機(jī)械加工制造的自動(dòng)化可以顯著減少生產(chǎn)流水線的工人體力勞動(dòng)的工作量，在增加工人生產(chǎn)水平的同時(shí)，自動(dòng)化技術(shù)的普及應(yīng)用也減少了流水線工人接觸機(jī)床加工時(shí)的一些危險(xiǎn)操作的機(jī)會(huì)，這就使工作人員在產(chǎn)品生產(chǎn)加工過(guò)程中受工傷概率大大降低，安全隱患大幅度減少。

2.2保證產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定

產(chǎn)品質(zhì)量非常重要，企業(yè)在生產(chǎn)加工及質(zhì)量檢測(cè)過(guò)程中都要保證生產(chǎn)加工規(guī)范，而機(jī)械制造自動(dòng)化可以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的規(guī)?；?biāo)準(zhǔn)化、系統(tǒng)性與高精度，所以在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，自動(dòng)化設(shè)計(jì)人員可以根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)要求，設(shè)計(jì)與調(diào)整自動(dòng)化控制程序，按照程序設(shè)定，自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備生產(chǎn)的產(chǎn)品可以避免傳統(tǒng)機(jī)械制造業(yè)在生產(chǎn)產(chǎn)品制造中可能因人為操作導(dǎo)致的誤差，提高產(chǎn)品的合格率和出場(chǎng)率，自動(dòng)化系統(tǒng)和設(shè)備也可以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品流水線生產(chǎn)保證產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定的同時(shí)也可以增加生產(chǎn)效率，根據(jù)實(shí)際情況實(shí)時(shí)監(jiān)控流水生產(chǎn)線并調(diào)整加工方案，對(duì)產(chǎn)品和系統(tǒng)的問(wèn)題進(jìn)行修繕，進(jìn)一步保證生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)品質(zhì)量。

2.3節(jié)約成本

機(jī)械制造企業(yè)也需要盈利，因此產(chǎn)品生產(chǎn)效率越高，相同時(shí)間內(nèi)創(chuàng)造的勞動(dòng)價(jià)值就越高；另一方面，產(chǎn)品的品質(zhì)越高在企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)中的優(yōu)勢(shì)也越大，既可以防止壟斷，又能促進(jìn)全行業(yè)共同發(fā)展；同時(shí)，企業(yè)的機(jī)械制造自動(dòng)化技術(shù)水平的提升也可以促進(jìn)勞動(dòng)形式的轉(zhuǎn)變，從傳統(tǒng)人工體力勞動(dòng)為主導(dǎo)的模式向以高精度、標(biāo)準(zhǔn)化和高效率為特色的生產(chǎn)模式發(fā)展。將密集型體力勞動(dòng)更多地轉(zhuǎn)變?yōu)楦咝誓X力勞動(dòng)，有利于人工成本降低。

3自動(dòng)化技術(shù)在機(jī)械制造中的應(yīng)用發(fā)展趨勢(shì)

3.1智能化的發(fā)展前景

在機(jī)械設(shè)計(jì)與制造過(guò)程中，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的使用可以對(duì)產(chǎn)品在加工、組裝、質(zhì)檢與運(yùn)輸?shù)娜^(guò)程進(jìn)行控制，促進(jìn)機(jī)械制造的精度的提高，最終實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)效率的提高。在智能化發(fā)展階段，為了確保機(jī)械設(shè)計(jì)與制造各個(gè)環(huán)節(jié)的準(zhǔn)確性和高生產(chǎn)水平，可以將眾多學(xué)科的前沿科學(xué)技術(shù)相結(jié)合，更高效、更順利地完成機(jī)械制造企業(yè)的生產(chǎn)任務(wù)，控制錯(cuò)誤的產(chǎn)生并促進(jìn)生產(chǎn)水平提高。借助前沿的智能技術(shù)如云分析處理、云儲(chǔ)存、物聯(lián)網(wǎng)和人工智能的發(fā)展，使許多電子產(chǎn)品的功能變得豐富多樣，電子信息產(chǎn)品具有更強(qiáng)大的功能，這可以令生產(chǎn)加工的整個(gè)操作過(guò)程變得多樣化和簡(jiǎn)化，促進(jìn)了機(jī)械設(shè)計(jì)和制造的應(yīng)用和發(fā)展水平的提升。

3.2集成網(wǎng)絡(luò)化的發(fā)展前景

在機(jī)械制造過(guò)程中，集成和自動(dòng)化技術(shù)有機(jī)地結(jié)合在一起，對(duì)實(shí)際生產(chǎn)中的不合理因素進(jìn)行重新分析，置換和組合，并將數(shù)據(jù)輸入處理系統(tǒng)中進(jìn)行數(shù)字轉(zhuǎn)換后進(jìn)行記錄和處理，這就需要用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)作為連接橋梁。因此，在機(jī)械設(shè)計(jì)和制造的過(guò)程中，合理地使用計(jì)算機(jī)和大數(shù)據(jù)儲(chǔ)存等技術(shù)進(jìn)行集成和存儲(chǔ)，分析和處理相關(guān)的信息資源。不僅如此，物聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)了控制技術(shù)和遠(yuǎn)程監(jiān)控相結(jié)合,調(diào)節(jié)和控制機(jī)械設(shè)計(jì)和制造的整個(gè)過(guò)程?；诰W(wǎng)絡(luò)的新型存儲(chǔ)、分析、控制技術(shù)的應(yīng)用可以改變整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程的方式，在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)于不同需求進(jìn)行調(diào)整改進(jìn)，從而最終完成機(jī)械設(shè)計(jì)和制造自動(dòng)化應(yīng)用功能的整體改進(jìn)，并且隨著電子與信息技術(shù)的蓬勃發(fā)展，自動(dòng)化技術(shù)與機(jī)械設(shè)計(jì)制造界限逐漸模糊。

4機(jī)械視覺(jué)技術(shù)在機(jī)械制造自動(dòng)化中的具體應(yīng)用

機(jī)械視覺(jué)技術(shù)是結(jié)合網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)和電子技術(shù)，用計(jì)算機(jī)信號(hào)對(duì)人類(lèi)視覺(jué)功能進(jìn)行模擬，從而收集事物信息。機(jī)械視覺(jué)借助影像識(shí)別，可以做到現(xiàn)場(chǎng)精密測(cè)量和智能監(jiān)控，為不同的工業(yè)制造提供了準(zhǔn)確數(shù)據(jù)，制定了有效的檢測(cè)方案，提供了數(shù)據(jù)校對(duì)。

4.1機(jī)械工件檢測(cè)應(yīng)用

由于檢驗(yàn)員質(zhì)量參差不齊，在長(zhǎng)時(shí)間的工作時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)疲勞和視覺(jué)分辨率降低的問(wèn)題，因此產(chǎn)品質(zhì)量容易受到人工檢測(cè)的影響，導(dǎo)致企業(yè)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)力的失效和機(jī)械零件使用的隱患。有效利用機(jī)器視覺(jué)技術(shù)，一方面可以有效解決人工檢測(cè)質(zhì)量不足的情況，通過(guò)相對(duì)完善和嚴(yán)格的控制參數(shù)，有效地利用智能計(jì)算機(jī)和自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)對(duì)零件表面進(jìn)行檢測(cè)，從而更詳細(xì)地列出數(shù)據(jù)清單，為檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性提供了保障，促進(jìn)了企業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展；另一方面，該技術(shù)的應(yīng)用可以準(zhǔn)確地反映計(jì)算機(jī)控制端的測(cè)試數(shù)據(jù)，確保制備過(guò)程能夠得到有效的參考，這也為配件質(zhì)量水平的提高提供了一個(gè)研究平臺(tái)，同時(shí)也保證企業(yè)在市場(chǎng)環(huán)境中的有利地位。

4.2機(jī)械工件測(cè)量應(yīng)用

4.2.1精確測(cè)量特殊零件數(shù)據(jù)機(jī)械視覺(jué)技術(shù)通過(guò)與基準(zhǔn)材料的間距比較，可以有效地對(duì)特定零件進(jìn)行精細(xì)測(cè)量，其中檢測(cè)系統(tǒng)包括計(jì)算機(jī)、相機(jī)和光學(xué)系統(tǒng)。其工作原理是測(cè)量零件在平行光束中的投影，用顯微光學(xué)鏡驗(yàn)證零件的輪廓，并將數(shù)據(jù)放大并引導(dǎo)進(jìn)計(jì)算機(jī)中以獲得成像數(shù)據(jù)。為了獲得準(zhǔn)確的位移參數(shù)，在鏡頭場(chǎng)內(nèi)移動(dòng)部件，使其暴露在鏡頭視野范圍中，以確保精確的測(cè)量數(shù)據(jù)。

4.2.2進(jìn)行工件測(cè)量預(yù)調(diào)機(jī)器視覺(jué)技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)工件測(cè)量預(yù)調(diào)。以前工件的預(yù)調(diào)整測(cè)量方法是利用光學(xué)投影定位，利用光柵數(shù)顯表進(jìn)行測(cè)量和讀取。這種方法技術(shù)水平高，消耗的人力資源多，但是工作效率很難提高。應(yīng)用傳統(tǒng)的測(cè)量方法和機(jī)器視覺(jué)技術(shù)使用新型預(yù)調(diào)測(cè)量?jī)x，添加自動(dòng)控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)處理技術(shù)，在機(jī)器視覺(jué)技術(shù)的基礎(chǔ)上增加了光柵技術(shù)，改變了原來(lái)的預(yù)調(diào)測(cè)量方法，使操作流程簡(jiǎn)化，大大提高了工作效率和準(zhǔn)確性。

5結(jié)語(yǔ)

綜上所述，機(jī)械制造行業(yè)作為我國(guó)經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)性行業(yè)，涉及生產(chǎn)生活的各個(gè)方面，對(duì)于我國(guó)的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、環(huán)境的發(fā)展具有重要的作用。因此，有必要發(fā)展并完善機(jī)械制造自動(dòng)化系統(tǒng)，根據(jù)生產(chǎn)和生活需要完善機(jī)械制造自動(dòng)化技術(shù)，借用其他領(lǐng)域的前沿技術(shù)豐富機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用范圍。

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作者：劉凱 單位：吉林職業(yè)技術(shù)學(xué)院