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機械制造自動化的實際應用分析論文
主要包括(1)計算機輔助設(shè)計,即CAD,是利用計算機圖形設(shè)備來輔助機械設(shè)計人員展開機械設(shè)計的相關(guān)工作。(2)機械輔助制造,即CAM。在產(chǎn)品生產(chǎn)制造過程中,利用計算機技術(shù)中的數(shù)值控制技術(shù)來輔助產(chǎn)品制造。(3)計算機輔助工藝設(shè)計,即CAPP。是計算機輔助設(shè)計與輔助制造的聯(lián)系紐帶。可提高工藝編程效率,進而促使工藝設(shè)計得到優(yōu)化,從而達到標準化。(4)計算機輔助產(chǎn)品的數(shù)據(jù)管理,主要是對產(chǎn)品生產(chǎn)全過程中所產(chǎn)生的全部數(shù)據(jù)、信息加以管理。要使機械制造自動化技術(shù)充分發(fā)揮其真正作用,必須和計算機輔助工藝設(shè)計技術(shù)相結(jié)合。工藝設(shè)計過程是一個具有很強經(jīng)驗性并且影響因素較多的決策過程。以往的工藝設(shè)計已無法適應現(xiàn)階段我國機械產(chǎn)品市場中小批量、多品種的發(fā)展要求。要發(fā)展現(xiàn)代制造技術(shù)。必須促使CAM及CAD系統(tǒng)不斷朝智能化和集成化方向發(fā)展。而要實現(xiàn)這些目標,CAPP技術(shù)必不可少。
CAPP技術(shù)的基本功能主要有:(1)輸入設(shè)計的相關(guān)信息。(2)選取具體的工藝路線,確定工序內(nèi)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)輸出具體的工藝文件。等等。在機械制造工業(yè)中,CAPP技術(shù)徹底改變傳統(tǒng)的手工編制相關(guān)工藝文件的模式,其還有效提高編制工藝的效率,縮短生產(chǎn)時間,確保各項工藝規(guī)程的準確度,有效減少或避免一定的差錯,為達到工藝最優(yōu)化以及集成制造提供條件。對于計算機集成制造系統(tǒng)(簡稱CIMS)而言,其最關(guān)鍵之處在于系統(tǒng)集成,而集成化后的CAD/CAMS是CIMS中最核心的單元技術(shù)。在整個集成系統(tǒng)中,計算機輔助工藝設(shè)計可從計算機輔助設(shè)計模板之中直接獲取相關(guān)零件信息,例如幾何信息、工藝信息以及材料信息等,這樣就可取代以人機交互方式輸入零件信息。CAM需要用到的信息是由CAPP輸出的,因此需要在產(chǎn)品設(shè)計以及產(chǎn)品制造的過程中,實現(xiàn)信息提取、互換以及共享交流、處理的集成化。
現(xiàn)階段,隨著CIMS不斷得到深入研究及推廣,CAPP技術(shù)又是作為CIMS最為關(guān)鍵的技術(shù),其受到更多的重視,其不再如CAD、CAM需要在人為的指導之下,借助圖紙對信息進行提取、互換以及處理等,有效避免了在這過程中可能會出現(xiàn)重復處理及中斷處理的現(xiàn)象,從而確保產(chǎn)品設(shè)計以及工藝設(shè)備效率及質(zhì)量。在機械制造自動化系統(tǒng)中極為重要的一個部分為物流供輸系統(tǒng),其可將機械制造中所需的各種原料及成品運輸至所需地點,該系統(tǒng)有單機自動裝置以及自動運輸系統(tǒng)等組成。裝配自動化是將零配件按照相關(guān)技術(shù)要求,以搬運、組合以及調(diào)節(jié)、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(chǎn)品的質(zhì)量,且提高產(chǎn)品生產(chǎn)的效率及質(zhì)量,其是機械制造自動化技術(shù)的重要應用。
加工自動化可進行自動化的加工循環(huán),并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(chǎn)加工中出現(xiàn)的失誤,確保了產(chǎn)品質(zhì)量及產(chǎn)量。隨著我國現(xiàn)代化科技的不斷發(fā)展,由于在機械制造中,各類新型的材料及夾具、刀具、多樣化的加工設(shè)備等不斷被推廣使用,使得在檢測產(chǎn)品的過程中,出現(xiàn)各種困難,若是仍依靠傳統(tǒng)的人工檢測方法,是難以達到現(xiàn)代化發(fā)展需求的。因而,自動化檢測則被引入機械產(chǎn)品制造過程中,主要包括對時序、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)以及電流信號對夾具、刀具等磨損狀態(tài)的診斷識別,此外,還有多專家系統(tǒng)設(shè)備的智能診斷技術(shù)。
現(xiàn)階段我國機械制造自動化的發(fā)展現(xiàn)狀
1920年初,機械自動化在我國各行業(yè)得到較為快速的發(fā)展及應用。尤其是近些年來,計算機日趨集中化,采用集成化的計算機制造系統(tǒng),促進我國機械制造自動化的發(fā)展,但總體上看,我國仍處于初級自動化操作的階段,與國外發(fā)達國家相比,差距仍較大。首先,在管理上。和工業(yè)發(fā)達的國家相比,發(fā)達國家以廣發(fā)應用計算機進行管理,且高度重視管理體制以及生產(chǎn)模式等方面的發(fā)展,逐步推出精益生產(chǎn)、準時生產(chǎn)等新型管理技術(shù)。我過卻仍有部分企業(yè)未采用計算機輔助管理。其次,在設(shè)計上。工業(yè)發(fā)達的國家不斷創(chuàng)新設(shè)計方法,已廣泛應用CAD技術(shù)。部分大型的企業(yè)則發(fā)展到無圖紙的設(shè)計以及生產(chǎn)。而我國在應用CAD技術(shù)方面僅是少數(shù)。第三在制造工藝上。國外工業(yè)發(fā)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(shù)、納米技術(shù)、精微細加工技術(shù)、激光加工技術(shù)以及超塑加工技術(shù)等。這些新型加工方法在我國的普及率相對較低,仍處于開發(fā)及掌握階段。第四,自動化技術(shù)。發(fā)達國家已普遍應用柔性制造單元、數(shù)控機床、計算機集成制造系統(tǒng)等,達到了柔性智能化、自動化以及集成化。我國卻還停留在剛性發(fā)展階段。
我國機械制造自動化的發(fā)展趨勢
數(shù)字化是制造技術(shù)先進性發(fā)展的核心。數(shù)字化制造是集制造技術(shù)、計算機技術(shù)以及管理科學的貫通、融合、發(fā)展和應用為一體的制造結(jié)果。其包括數(shù)字化設(shè)計、制造以及控制等。對制造設(shè)備來說,控制參數(shù)都是以數(shù)字信號表現(xiàn)出來的;對制造公司來說,各類信息,如數(shù)據(jù)、圖形等都是通過數(shù)字形式在各企業(yè)內(nèi)傳遞,利于從市場信息出發(fā),快速收集各種資料信息。在虛擬現(xiàn)實技術(shù)等各種數(shù)字技術(shù)的幫助下,能有效地對產(chǎn)品、工藝以及資源信息進行歸納、分析、重組,以達到對產(chǎn)品設(shè)計、加工等過程的仿真目的,進而實現(xiàn)生產(chǎn)的迅速整合和對市場信息的有效響應,從而滿足客戶的需求;對世界范圍內(nèi)的制造業(yè)來說,使用者借助網(wǎng)絡(luò)平臺來發(fā)布信息,各大企業(yè)通過網(wǎng)絡(luò)技術(shù),以需求為根據(jù),利用電子商務(wù)來達到優(yōu)勢互補、形成一個動態(tài)聯(lián)盟,快速地設(shè)計并造出產(chǎn)品的目的。基于此,在數(shù)字化制造的環(huán)境下,在各個領(lǐng)域甚至是跨越地區(qū)、跨越國界形成了一個由數(shù)字信息組成的網(wǎng),車間、員工、設(shè)備等均可成為這個網(wǎng)上的一個有用的“結(jié)點”。在此基礎(chǔ)上還應指出,制造知識,包含技能的獲得、表達、公式化等,均是制造技術(shù)自動化發(fā)展成制造科學的重點,而這些與數(shù)字化是密不可分的。
“綠色”是從環(huán)境保護范疇延伸到機械制造中的,人類與自然的和諧發(fā)展是社會可持續(xù)發(fā)展的必經(jīng)之路。人類社會實際上也屬于自然界的一部分,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(tǒng)一,制造自動化技術(shù)也不能例外。制造業(yè)制造產(chǎn)品從開始構(gòu)思,到設(shè)計、到產(chǎn)品制造、到產(chǎn)品銷售、到產(chǎn)品使用以及維護,最后回收、再利用的各個階段,產(chǎn)品均要給予環(huán)境保護充分的考慮。環(huán)境保護的含義是廣義的,我們在保護環(huán)境的同時還必須保護生產(chǎn)環(huán)境以及社會環(huán)境,甚至是要保護生產(chǎn)人員的身心健康。在此基礎(chǔ)及要求下,應該致力于制造物美、價廉、供貨周期短、售后好的產(chǎn)品。所謂的“綠色”制造是指產(chǎn)品應該在一定范圍上是一件好的藝術(shù)品,以滿足用戶的工作、生產(chǎn)、生活場所的要求,給用戶優(yōu)雅的視覺享受,將精神文明物質(zhì)文明以及環(huán)境文明高度結(jié)合起來。每研究與應用一項新的技術(shù)時,都必須立足于哲學的高度,必須給予環(huán)境文明充分考慮,促進可持續(xù)發(fā)展。我國的機械制造自動化必將走向“綠色”自動化。
智能化是機械制造發(fā)展的前景。近年來,機械制造系統(tǒng)正從原來的能量驅(qū)動型轉(zhuǎn)化為現(xiàn)在的信息驅(qū)動型,這就需要機械制造系統(tǒng)同時具備柔性、智能性,便于處理大量而繁雜的信息,適應多變的市場需求以及競爭激烈環(huán)境,正因為如此,制造智能化備受關(guān)注。智能化制造系統(tǒng)是智能制造模式的基礎(chǔ),智能化制造系統(tǒng)是由智能與技術(shù)的融合而建立起來的應用環(huán)境,同時也是智能化制造模式的載體。相比傳統(tǒng)的制造模式,智能化制造系統(tǒng)具備下列特征:(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(fā)展中,機械制造將具備更高級的思維能力。在此基礎(chǔ)上,可總結(jié)為,智能化制造模式是集成化、自動化以及智能化的結(jié)合體,它是具備不斷深入發(fā)展的高技術(shù)水平的制造系統(tǒng),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(tǒng),它以超級柔性與集成的方式表現(xiàn)在制造過程的各個環(huán)節(jié)中,應用網(wǎng)絡(luò)模擬專家的智能活動,對之進行判斷、分析、構(gòu)思、推理以及決策,最后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、存儲、共享、繼承進而發(fā)展專家的制造智能;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(jié)束語
綜上所述,我國的機械制造業(yè)中,機械制造自動化技術(shù)已得以開發(fā)及應用,雖然我國機械制造自動化的發(fā)展現(xiàn)狀較國外發(fā)達國家落后,但是,隨著我國當前綜合國力的不斷增強,我國的機械制造在未來不僅會不斷向自動化發(fā)展,還會向數(shù)字化、智能化、虛擬化、綠色化方向發(fā)展。(本文作者:吳曉明 單位:廣西防城港廣播電視大學)
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