机械设计制造中自动化技术的应用现状与发展趋势

摘要：机械设计制造中自动化技术应用广泛，在提升生产效率、降低成本等方面成效显著。当前其在集成化、智能化等方面发展迅速，但也面临技术融合不足等问题。未来，自动化技术将朝着高精度、绿色化、网络化方向发展，为机械设计制造带来新变革。

关键词：机械设计制造;自动化技术;应用现状;发展趋势

引言：随着科技进步，自动化技术在机械设计制造领域的重要性日益凸显。它推动了行业的转型升级，提高了产品质量和生产效益。深入了解其应用现状与发展趋势，有助于把握行业发展方向，为机械设计制造的创新发展提供有力支撑。

1.机械设计制造中自动化技术的应用现状

自动化技术在当今中国的机械设计制造领域有着广泛而深入的应用。当前我国机械设计制造领域和传统的机械制造已经有了很大的差别，其主要原因包括自动化技术的参与。自动化机械设计制造技术指的是把自动化技术参与到机械设计制造的全过程中，提高生产设备和生产流程的自动化水平，让机械生产制造实现自动化作业，提升我国机械设计制造水平，提高机械产品的运行效率。数控机床能够依据预先设定的程序精确地对金属材料进行切割、钻孔、打磨等操作，大大提高了零部件的加工精度和生产效率。机器人手臂则在搬运、焊接等环节发挥着不可替代的作用，它们可以持续稳定地工作，并且能够保证操作的一致性和准确性。在产品设计环节，自动化技术中的计算机辅助设计（CAD）软件得到了普遍应用。设计人员通过CAD软件能够快速地进行三维建模、模拟装配以及性能分析等工作。这不仅缩短了设计周期，而且能够及时发现设计中的潜在问题并加以修正，从而提高了产品的设计质量。。

2.自动化技术在机械设计制造中应用面临的问题

2.1技术融合难题

在中国的机械设计制造领域，自动化技术与传统制造技术的融合面临诸多挑战。一方面，不同类型的自动化技术之间的融合存在困难。例如，将工业物联网（IIoT）技术与现有的自动化控制系统相融合时，由于两者的通信协议、数据格式等方面存在差异，需要进行大量的技术调整和系统集成工作。IIoT技术强调设备之间的互联互通和数据共享，而传统自动化控制系统往往是基于特定的设备和生产流程构建的，其开放性和兼容性相对较差。另一方面，自动化技术与机械制造工艺的融合也并非一帆风顺。机械制造工艺涉及到材料的选择、加工工艺的确定等多方面因素，而自动化技术更多地关注于设备的控制和生产流程的优化。例如在一些高精度的机械加工中，虽然自动化设备能够提供精确的加工动作，但如果没有与合适的加工工艺相结合，仍然无法达到预期的加工效果。而且，不同的机械制造企业可能由于长期以来形成的工艺习惯和技术积累，对于新的自动化技术的接纳和融合存在一定的抵触情绪，这也阻碍了技术融合的进程。

2.2人才短缺困境

中国机械设计制造行业中，自动化技术相关的人才短缺是一个严峻的问题。从教育层面来看，虽然近年来高校不断加大对机械工程及其自动化专业的投入，但培养出的人才数量和质量仍然难以满足行业的需求。在课程设置方面，一些高校存在理论与实践脱节的情况。学生在学校学到的自动化理论知识在实际的机械设计制造工作中难以得到有效的应用，缺乏足够的实践操作能力和工程经验。从企业的角度而言，吸引和留住自动化技术人才也面临诸多挑战。一方面，与互联网等新兴行业相比，机械设计制造行业的工作环境相对较差，工作强度较大，这使得一些自动化技术人才更倾向于选择其他行业。

2.3成本控制挑战

在机械设计制造中应用自动化技术面临着成本控制的难题。首先，自动化设备的采购成本较高。先进的自动化生产设备，如高精度数控机床、智能机器人等，其价格昂贵。对于许多中小型机械制造企业来说，购置这些设备需要投入大量的资金，这在一定程度上限制了企业自动化技术的升级和应用。其次，自动化技术的运行和维护成本也不容小觑。自动化设备需要专业的技术人员进行操作和维护，而且设备的零部件更换、软件升级等都需要额外的费用。例如，一些进口的自动化设备，其零部件依赖进口，不仅价格高昂，而且供应周期较长。同时，为了保证自动化生产系统的正常运行，企业还需要投入大量的资金用于能源供应、设备保养等方面。

3.机械设计制造中自动化技术的发展趋势

3.1高精度发展方向

在中国的机械设计制造行业中，自动化技术朝着高精度方向发展具有重要意义。随着现代制造业的不断发展，对于机械产品的精度要求越来越高。例如在航空航天领域，发动机叶片、机身结构件等零部件的加工精度直接影响到飞行器的性能和安全性。自动化技术能够为高精度加工提供有力的保障。一方面，高精度的自动化加工设备不断涌现。例如超精密数控机床，其加工精度可以达到微米甚至纳米级。这些设备采用了先进的控制系统、高精度的传感器以及高性能的刀具，能够在复杂的加工环境下实现对零部件的精确加工。另一方面，自动化测量与补偿技术也在不断发展。通过在加工过程中实时测量零部件的尺寸精度，并根据测量结果及时调整加工参数，能够进一步提高加工精度。

3.2绿色化发展态势

在国内的机械设计制造领域，自动化技术的绿色化发展是必然趋势。随着人们环保意识的增强和国家对环境保护的重视，机械制造企业需要采取更加环保的生产方式。自动化技术在实现绿色化生产方面有着诸多优势。从能源利用的角度来看，自动化技术可以实现对生产设备的智能能源管理。例如，通过自动化控制系统，可以根据生产任务的需求合理调整设备的运行功率，避免设备在空闲或低负荷状态下的能源浪费。同时，一些自动化设备采用了节能技术，如变频调速技术等，可以有效降低能源消耗。在减少污染物排放方面，自动化技术也发挥着重要作用。例如在涂装工艺中，自动化的涂装设备能够精确控制涂料的用量，减少涂料的浪费和挥发性有机化合物（VOC）的排放。

3.3网络化发展前景

在中国机械设计制造行业中，自动化技术的网络化发展前景广阔。随着工业互联网的不断发展，机械制造企业之间、企业内部的设备之间的互联互通成为可能。从企业间的协作来看，网络化的自动化技术可以实现供应链的优化。例如，零部件供应商和机械制造企业可以通过网络化的生产管理系统实时共享生产计划、库存信息等数据，从而实现更加精准的生产调度和库存管理，减少库存积压和生产周期。在企业内部，网络化的自动化技术可以构建起一个智能工厂的架构。各个生产设备通过网络连接在一起，形成一个有机的整体。操作人员可以通过中央控制系统对整个生产过程进行实时监控和管理，及时发现设备故障并进行远程维护。同时，通过网络收集和分析生产过程中的数据，可以为企业的生产决策提供依据，进一步提高企业的生产效率和竞争力。

结束语：综上所述，自动化技术在机械设计制造中的应用已取得一定成果，但仍需解决现存问题。把握高精度、绿色化、网络化的发展趋势，持续创新与改进，将进一步推动机械设计制造行业朝着高效、智能、可持续的方向迈进。

参考文献

[1]金长军.探析基于人工智能的机械设计制造及其自动化实践[J].中国设备工程，2023（10）：35-37.

[2]陈威.机械设计制造及其自动化的优势及发展趋势探讨[J].机电产品开发与创新，2023，36（2）：162-164.

[3]茅洪菊，韩飞飞.提高机械设计制造及其自动化水平的有效途径[J].佛山陶瓷，2023，33（3）：49-51.