自动化技术在机械制造中的应用

引言

在全球制造业竞争日益激烈的当下，机械制造行业正经历着深刻的变革，随着人工智能、物联网、大数据等新兴技术与自动化技术的深度融合，机械制造领域呈现出智能化、柔性化、集成化的发展态势。企业为了在市场中占据优势，纷纷加大对自动化技术的投入，以提升生产效率、降低成本、提高产品质量和响应市场需求的能力。

一、自动化技术与机械制造概述

自动化技术与机械制造紧密相连。自动化技术融合计算机、电子等多学科知识，涵盖自动化控制系统、工业机器人技术、传感器技术、数控技术等类型，能在无人直接参与下，使设备按预定程序自动运行。机械制造发展历经手工操作、机械化、自动化到如今的智能化阶段。全球机械制造呈现多元化、智能化态势，我国虽取得显著成就，但在高端领域与发达国家仍有差距。

二、自动化技术在机械制造中的应用

2.1 自动化控制系统在机械制造中的应用

机械制造自动化的实现离不开自动化控制系统。可编程控制（PLC）以其高效的可靠性和灵活性等特性，被广泛应用于各类生产车间，特别是在汽车零部件车间，对冲压机的冲压频率和压力进行精准的控制，协调材料输送系统与检测系统，检测出现的产品缺陷时可产生报警，停止生产线，从而确保生产过程有条不紊地进行。（DCS）的产生应用于规模较大、工序复杂程度高的生产企业，例如钢铁企业钢铁生产过程的炉炼：DCS 可将高炉炼铁、转炉炼钢等单元的控制站联结成网，通过自动实时控制和调节炉炼关键参数，对生产过程集中监测与控制，而分散调节操作，使得生产过程控制效率高、稳定性好。

2.2 工业机器人在机械制造中的应用

机械制造自动化“主力”是工业机器人。汽车制造领域实施焊接机器人效果较为突出，装有视觉系统的焊接机器人能够根据焊接位置及焊缝形状自动焊接，效率远高于人工焊接，不受疲劳情绪等因素的影响，还可以连续运行24 小时，而且焊接质量稳定，可保障车身焊接强度及密封度。电子设备制造领域主要运用装配机器人进行产品制造，以手机装配为例，装配机器人因其定位精度及操作灵活度较高，能够将极其细小的电子器件装配至主板上，还可以配合检测设备，实现随时检查装配质量的状况，装配效率较高，同时减少大量人工消耗，实现生产的柔性定制。

2.3 传感器技术在机械制造中的应用

传感器作为系统的眼睛，对机械产品的各个系统进行信息反馈的感知器，广泛地应用在各个领域。热处理过程中的温度传感器，实现对金属零件加热炉加热时炉内的温度实时检测，将采集到的温度反馈给控制系统，按照控制曲线的要求控制炉温，保证零件生产获得理想的机械性质。数控车床加工过程中的压力传感器，通过对主轴、丝杠等部件的温度进行检测，在温度过高时及时启动冷却液，防止温度过高部件发生形变，影响产品的加工。挖掘机上的液压系统，是液压部件重要监测的参数，压力传感器监测系统的压力，从而控制液压泵排量以及溢流阀的压力，给挖掘机提供一个较为恒定的动力源，保证正常的工作状态。

2.4 数控技术在机械制造中的应用

机械制造加工实现了向精加工和柔性化方向发展。数控机床应用广泛地实现了对航空航天零件的加工，因为飞机涡轮叶片的结构较为复杂，加工精度要求也很高，数控机床按照数控编程的轨迹，控制刀具点轨迹，可实现涡轮叶片的曲面加工，并且能保证叶片加工的尺寸精度和表面光洁度。数控加工中心主要应用于模具类零件加工，因为其自动化、智能化程度更高，能实现复合加工，所以机床综合性能更好，相对于车床能提高模具的加工质量和生产率；汽车模具加工可一次装夹、一次定位，完成多面、多特征加工，并且可使用自动换刀装置缩短辅助时间，也可与智能物流系统、智能检测系统相结合实现全自动化的加工生产。

2.5 物联网技术在机械制造中的应用

物联网使机械制造互联互通、智能管控。在对设备进行远程监控、管理时，企业将设备中的传感器以及通信模块安装在生产设备上，将设备连接到物联网平台中。管理人员能够对设备运行中的转速、温度、振动等信息做到实时了解，设备故障报警之后平台会及时提示相关信息，维修人员能够进行远程诊断、备好配件，杜绝停机损失。

三、自动化技术对机械制造的重要性

3.1 提高生产效率

自动化控制解决了人工操作在时间及效率上的限制。自动化的生产线可全天候不间断连续作业，减少人工因疲劳、交接班时间导致的停顿时间。工业机器人作业速度快，精度高，大大缩短了生产周期，焊接机器人每分钟可以完成几十个精准的焊接作业，比人工焊接要快出许多。自动化物流配送系统能够利用AGV 小车对接智能仓储进行物料的自动运输和出入库，大量节省了物料周转的时间，使生产线的整体运行周期缩短而提高总体效率。

3.1 提升产品质量

自动化产品的精密性和稳定性保障产品质量。数控机床实现微米级甚至纳米级加工精度，严格按照设计文件对复杂零件进行加工，并将零件尺寸误差控制在微量范围之内，满足航空航天等高精尖领域对产品零件的高精度要求。自动化测试仪器利用机器视觉检测、激光检测等手段，可以对产品实现全尺寸、全表面进行高速检测，相比人工肉眼检测，能够及时、准确发现产品表面划伤等缺陷。

3.3 降低生产成本

从生产运行的长远考虑，自动化可以使企业生产经营的综合成本有效下降。在劳动力成本上，自动化生产线削减了企业的大量一线工人，在能源以及原料资源消耗上，自动化控制系统会根据产品的使用要求及时调节能耗和生产投料量，实现了能源的及时生产供应。自动化生产产品偏差小，降低了废次品率和重复加工次数，减少了原材料的损耗，自动化设备的定时自动保养装置能够及时排除生产设备运行中的故障，从而避免了意外生产故障带来不必要的生产停运，提高设备的运转效率，延长设备使用寿命。

3.4 增强企业竞争力

自动化技术提升了企业灵活性的市场响应与创新的能力。企业在不断变化的市场需求环境中，依托自动化生产流水线的柔性化改造能力，能满足对企业产品型号和生产工艺的快速切换，来满足用户的差异化、个性化需求。自动化技术支撑了企业新产品的快速开发，使用虚拟仿真技术和自动化实验设备能快速进行试验，验证产品设计，实现产品研发周期缩短。

结语

自动化技术已深度融入机械制造各环节，从自动化控制系统到物联网技术的应用，极大提升了生产效率、产品质量，降低成本并增强企业竞争力。随着科技持续发展，自动化技术将与人工智能、大数据等深度融合，推动机械制造向更智能、高效、柔性的方向迈进，为行业带来更广阔的发展前景与无限可能。

参考文献

[1]涂远韬.机械自动化技术在汽车制造中的应用[J].汽车测试报告,2024,(23):35-37.

[2]王利东.自动化技术在机械设计中的应用[J].集成电路应用,2024,41(09):410-411.