机械设计制造及其自动化技术核心研究

引言：当前 , 新一轮科技革命和产业变革蓬勃兴起 , 智能制造、绿色制造成为全球产业发展的主旋律。机械制造业作为国民经济的基础性、战略性产业 , 肩负着推动工业转型升级、建设制造强国的重任。机械设计制造及其自动化技术的发展水平, 已成为衡量一个国家工业实力的重要标志。深入研究机械设计制造及其自动化的特点、核心技术以及发展趋势 , 对于把握产业发展脉搏、引领技术创新方向具有重要意义。

一、机械设计制造及其自动化的特点分析

随着科技的不断进步, 机械设计制造及自动化技术在节能、广泛应用、安全可靠以及高效生产等方面表现出鲜明特点。现代化技术改革驱动下 ,节能已成为机械自动化发展的主要方向。网络技术的发展则促进了机械自动化的广泛应用 , 新技术的引入大幅提升了生产效率。自动化技术能有效排除设备安全隐患 , 提高设备可靠性 , 减少故障发生。机械设计制造始终追求高质量高效率, 自动化技术为工业发展提供了强有力的技术支撑。

二、机械设计制造及其自动化的技术核心

（一）数控技术

数控技术的引入 , 极大地提高了机械加工的精度和效率。以华中数控为例 , 其牵头成立了数控机床互联通讯协议标准联盟 , 制定出具有国际先进水平的 NC-LINK 协议标准。该标准的建立 , 打破了不同品牌数控系统之间的技术壁垒 , 实现了数控机床与上下游装备的无缝对接。基于 NC-LINK 标准, 数控机床可与MES、ERP 等系统实时交换数据, 实现产品全生命周期的数字化管理 [1]。此外 , 数控技术与人工智能、大数据等前沿技术的融合 , 催生出一系列智能化应用场景。例如 , 利用机器学习算法对海量加工数据进行挖掘分析 , 建立加工参数优化模型 , 能够根据工件材料、刀具特性等因素智能推荐最优加工参数组合, 大幅提升加工效率和产品质量。未来 , 数控技术必将向着更高精度、更智能化的方向发展 , 成为制造业转型升级的关键支撑。

（二）智能技术

智能化是机械制造业发展的必然趋势。以工程机械为例 , 厦门厦工机械与中航工业西安自动控制所联合研发的 XGJE 智能控制系统 , 融合了先进的传感器技术、边缘计算、人工智能等前沿技术。通过对发动机转速、液压泵压力等关键参数的实时采集和分析 , 该系统能够精准判断设备健康状态 , 预警潜在故障风险。同时 , 系统还具备自学习、自优化能力 , 可根据作业环境、负载状态等因素 , 动态调整控制策略 , 使设备始终处于最佳工况 , 提高了能源利用率和作业效率。下表展示了应用 XGJE 智能控制系统前后的设备关键性能对比:

（三）自动检测技术

针对传统人工抽检方法效率低、精度不高等缺陷 , 自动检测技术应运而生。它综合运用传感器、仪器仪表等 , 通过数据处理和信号调节实现对机械生产过程的实时监控。自动检测技术可持续记录设备运行参数 , 建立健康档案 , 为预测性维护提供数据支撑。一旦检测数据超出设定阈值 , 系统将自动预警并采取应对措施, 最大限度避免事故发生。以双汇集团为例,其采用的火腿肠在线外观质量自动检测系统集成了视觉检测、人工智能、自动控制等技术 , 能够快速、准确地识别十多种外观缺陷 , 实现缺陷品的自动剔除 , 从源头消除食品安全隐患 [2]。该系统每分钟可检测火腿肠 1200根 , 识别准确率达 9 9 % 以上 , 大幅提升了生产效率和产品品质。自动检测技术在提升产品质量和生产效率的同时 , 也促进了机械制造向智能化方向发展。随着物联网、云计算等信息技术的发展 , 自动检测技术必将迎来更广阔的应用空间, 推动形成新型的质量管理模式。

（四）虚拟技术

虚拟现实 (VR) 技术为工程设计、生产制造、营销服务等环节提供了创新解决方案。工程师利用 VR 技术搭建数字孪生工厂 , 在虚拟空间内对产品、工艺、布局等进行设计验证 , 大幅缩短了产品开发周期和成本。以浙江一支高端工业 V R 技术团队为例 , 他们将 VR 技术与 BIM( 建筑信息模型 ) 技术相结合 , 开发出一套面向工程机械的 VR 协同设计系统。设计人员佩戴 VR 头盔 , 可 360 度浏览高精度三维模型 , 并进行拆装、干涉检查等操作。多名设计人员还可在统一虚拟环境中开展协同设计 , 极大提高了设计效率和准确性。

（五）人格化发展趋势

随着社会的进步和消费需求的升级 , 机械产品的人性化、个性化设计日益受到重视。产品外观、功能、操作方式等越来越贴近用户需求 , 追求极致的用户体验。以家用电器为例 , 从标准化生产到定制化设计 , 从单一功能到多元集成 , 智能化、个性化已成主流。机械设计制造及自动化技术在提高生活品质、满足用户需求方面大有作为。未来,机械产品将更加智能、人性化, 与用户形成和谐、自然的交互, 成为人们生活中不可或缺的伙伴。

（六）绿色环保发展趋势

伴随经济社会的发展 , 生态文明理念深入人心。绿色环保已成为机械制造业转型升级的必由之路。在产品设计、原材料选择、生产制造、回收利用等各环节, 都融入了节能减排、循环利用的理念。以新能源汽车为例,从车身轻量化设计到电池梯次利用 , 处处体现了绿色环保的要求。在“双碳”目标引领下 , 机械制造业将加速向绿色、低碳、可持续方向转型 , 推动形成绿色发展方式和生活方式。

三、结语

综上所述 , 机械设计制造及其自动化技术正处于快速发展的关键期。节能、广泛应用、安全可靠、高效生产等特点凸显, 数控技术、智能技术、自动检测技术、虚拟技术等核心技术不断突破 , 人性化、绿色环保发展趋势日益明晰。展望未来 , 机械制造业要紧抓智能制造、绿色制造的历史机遇 , 以技术创新为驱动 , 加快构建自主可控的产业体系 , 推动产业基础高级化、产业链现代化 , 不断提升产品智能化水平和附加值 , 实现制造业由大到强的跨越式发展。同时 , 还需强化基础研究 , 加大关键核心技术攻关力度, 为产业发展提供源头动力。

参考文献：

[1] 钟永平 . 机械设计制造及其自动化技术核心研究 [J]. 探索科学 ,2019,(03):98-98.

[2] 韩晓晨 . 机械设计制造及其自动化技术核心研究 [J]. 南方农机 ,2017,48(02):111-111.