機械製造自動化的實際應用分析論文
主要包括(1)計算機輔助設計,即CAD,是利用計算機圖形裝置來輔助機械設計人員展開機械設計的相關工作。(2)機械輔助製造,即CAM。在產品生產製造過程中,利用計算機技術中的數值控制技術來輔助產品製造。(3)計算機輔助工藝設計,即CAPP。是計算機輔助設計與輔助製造的聯絡紐帶。可提高工藝程式設計效率,進而促使工藝設計得到最佳化,從而達到標準化。(4)計算機輔助產品的資料管理,主要是對產品生產全過程中所產生的全部資料、資訊加以管理。要使機械製造自動化技術充分發揮其真正作用,必須和計算機輔助工藝設計技術相結合。工藝設計過程是一個具有很強經驗性並且影響因素較多的決策過程。以往的工藝設計已無法適應現階段我國機械產品市場中小批次、多品種的發展要求。要發展現代製造技術。必須促使CAM及CAD系統不斷朝智慧化和整合化方向發展。而要實現這些目標,CAPP技術必不可少。
CAPP技術的基本功能主要有:(1)輸入設計的相關資訊。(2)選取具體的工藝路線,確定工序內容、選擇機床、道具以及夾具等。(3)明確切削量。(4)對工時及成本進行估算。(5)輸出具體的工藝檔案。等等。在機械製造工業中,CAPP技術徹底改變傳統的手工編制相關工藝檔案的模式,其還有效提高編制工藝的效率,縮短生產時間,確保各項工藝規程的準確度,有效減少或避免一定的差錯,為達到工藝最最佳化以及整合製造提供條件。對於計算機整合製造系統(簡稱CIMS)而言,其最關鍵之處在於系統整合,而整合化後的CAD/CAMS是CIMS中最核心的單元技術。在整個整合系統中,計算機輔助工藝設計可從計算機輔助設計模板之中直接獲取相關零件資訊,例如幾何資訊、工藝資訊以及材料資訊等,這樣就可取代以人機互動方式輸入零件資訊。CAM需要用到的資訊是由CAPP輸出的,因此需要在產品設計以及產品製造的過程中,實現資訊提取、互換以及共享交流、處理的整合化。
現階段,隨著CIMS不斷得到深入研究及推廣,CAPP技術又是作為CIMS最為關鍵的技術,其受到更多的重視,其不再如CAD、CAM需要在人為的指導之下,藉助圖紙對資訊進行提取、互換以及處理等,有效避免了在這過程中可能會出現重複處理及中斷處理的現象,從而確保產品設計以及工藝裝置效率及質量。在機械製造自動化系統中極為重要的一個部分為物流供輸系統,其可將機械製造中所需的各種原料及成品運輸至所需地點,該系統有單機自動裝置以及自動運輸系統等組成。裝配自動化是將零配件按照相關技術要求,以搬運、組合以及調節、檢驗、試用等步驟,完成一個成品的組合。裝配在一定程度上確保了機械產品的質量,且提高產品生產的效率及質量,其是機械製造自動化技術的重要應用。
加工自動化可進行自動化的加工迴圈,並能自動地裝卸各種工件,其替代了人的體力勞動,有效減少在生產加工中出現的失誤,確保了產品質量及產量。隨著我國現代化科技的不斷髮展,由於在機械製造中,各類新型的材料及夾具、刀具、多樣化的加工裝置等不斷被推廣使用,使得在檢測產品的過程中,出現各種困難,若是仍依靠傳統的人工檢測方法,是難以達到現代化發展需求的。因而,自動化檢測則被引入機械產品製造過程中,主要包括對時序、人工神經網路以及電流訊號對夾具、刀具等磨損狀態的診斷識別,此外,還有多專家系統裝置的智慧診斷技術。
現階段我國機械製造自動化的發展現狀
1920年初,機械自動化在我國各行業得到較為快速的發展及應用。尤其是近些年來,計算機日趨集中化,採用整合化的計算機制造系統,促進我國機械製造自動化的發展,但總體上看,我國仍處於初級自動化操作的階段,與國外發達國家相比,差距仍較大。首先,在管理上。和工業發達的國家相比,發達國家以廣發應用計算機進行管理,且高度重視管理體制以及生產模式等方面的發展,逐步推出精益生產、準時生產等新型管理技術。我過卻仍有部分企業未採用計算機輔助管理。其次,在設計上。工業發達的國家不斷創新設計方法,已廣泛應用CAD技術。部分大型的企業則發展到無圖紙的設計以及生產。而我國在應用CAD技術方面僅是少數。第三在製造工藝上。國外工業發達的國家已廣泛應用各種新型的加工方法。例如高精密加工技術、奈米技術、精微細加工技術、鐳射加工技術以及超塑加工技術等。這些新型加工方法在我國的普及率相對較低,仍處於開發及掌握階段。第四,自動化技術。發達國家已普遍應用柔性製造單元、數控機床、計算機整合製造系統等,達到了柔性智慧化、自動化以及整合化。我國卻還停留在剛性發展階段。
我國機械製造自動化的發展趨勢
數字化是製造技術先進性發展的核心。數字化製造是集製造技術、計算機技術以及管理科學的貫通、融合、發展和應用為一體的製造結果。其包括數字化設計、製造以及控制等。對製造裝置來說,控制引數都是以數字訊號表現出來的;對製造公司來說,各類資訊,如資料、圖形等都是透過數字形式在各企業內傳遞,利於從市場資訊出發,快速收集各種資料資訊。在虛擬現實技術等各種數字技術的幫助下,能有效地對產品、工藝以及資源資訊進行歸納、分析、重組,以達到對產品設計、加工等過程的模擬目的`,進而實現生產的迅速整合和對市場資訊的有效響應,從而滿足客戶的需求;對世界範圍內的製造業來說,使用者藉助網路平臺來發布資訊,各大企業透過網路技術,以需求為根據,利用電子商務來達到優勢互補、形成一個動態聯盟,快速地設計並造出產品的目的。基於此,在數字化製造的環境下,在各個領域甚至是跨越地區、跨越國界形成了一個由數字資訊組成的網,車間、員工、裝置等均可成為這個網上的一個有用的“結點”。在此基礎上還應指出,製造知識,包含技能的獲得、表達、公式化等,均是製造技術自動化發展成製造科學的重點,而這些與數字化是密不可分的。
“綠色”是從環境保護範疇延伸到機械製造中的,人類與自然的和諧發展是社會可持續發展的必經之路。人類社會實際上也屬於自然界的一部分,部分是無法脫離整體而存在的,更不能對整體進行破壞及對抗。人類須從多方面促使人與自然界的和諧統一,製造自動化技術也不能例外。製造業製造產品從開始構思,到設計、到產品製造、到產品銷售、到產品使用以及維護,最後回收、再利用的各個階段,產品均要給予環境保護充分的考慮。環境保護的含義是廣義的,我們在保護環境的同時還必須保護生產環境以及社會環境,甚至是要保護生產人員的身心健康。在此基礎及要求下,應該致力於製造物美、價廉、供貨週期短、售後好的產品。所謂的“綠色”製造是指產品應該在一定範圍上是一件好的藝術品,以滿足使用者的工作、生產、生活場所的要求,給使用者優雅的視覺享受,將精神文明物質文明以及環境文明高度結合起來。每研究與應用一項新的技術時,都必須立足於哲學的高度,必須給予環境文明充分考慮,促進可持續發展。我國的機械製造自動化必將走向“綠色”自動化。
智慧化是機械製造發展的前景。近年來,機械製造系統正從原來的能量驅動型轉化為現在的資訊驅動型,這就需要機械製造系統同時具備柔性、智慧性,便於處理大量而繁雜的資訊,適應多變的市場需求以及競爭激烈環境,正因為如此,製造智慧化備受關注。智慧化製造系統是智慧製造模式的基礎,智慧化製造系統是由智慧與技術的融合而建立起來的應用環境,同時也是智慧化製造模式的載體。相比傳統的製造模式,智慧化製造系統具備下列特徵:(1)學習能力。(2)自我維護能力。(3)人與機一體化。(4)組織性、超柔性。在未來發展中,機械製造將具備更高階的思維能力。在此基礎上,可總結為,智慧化製造模式是整合化、自動化以及智慧化的結合體,它是具備不斷深入發展的高技術水平的製造系統,同時也是一種由專家和機器共同組成的人與機一體化的系統,它以超級柔性與整合的方式表現在製造過程的各個環節中,應用網路模擬專家的智慧活動,對之進行判斷、分析、構思、推理以及決策,最後取代甚至延伸人類的部分腦力勞動,與此同時,收集、處理、完善、儲存、共享、繼承進而發展專家的制造智慧;當然,目前也只是起步階段,但具有巨大潛力,前景非常廣闊。
結束語
綜上所述,我國的機械製造業中,機械製造自動化技術已得以開發及應用,雖然我國機械製造自動化的發展現狀較國外發達國家落後,但是,隨著我國當前綜合國力的不斷增強,我國的機械製造在未來不僅會不斷向自動化發展,還會向數字化、智慧化、虛擬化、綠色化方向發展。(本文作者:吳曉明 單位:廣西防城港廣播電視大學)