机械设计制造及其自动化的设计相关研究

杨浩

摘 要：工业是一个国家国民经济的重要支柱，而机械设计制造为工业发展提供了强有力的基础。纵观历史，一个国家雄厚的经济基础离不开机械设计制造及其自动化，所以我国必须促进机械设计制造及其自动化的发展，这样才能推动我国机械制造业的发展，为我国的工业制造与军事实力打下良好的基础。文章就机械设计制造及其自动化的设计展开相关的分析和探讨，希望可以促进机械设计制造及其自动化的进步和发展。

关键词：机械设计制造 自动化 设计

1、机械设计制造及其自动化的特点分析

1.1 环保性

传统的机械设计制造业对专业人员的依赖性强、要求高。在实际操作中的时候，传统机械设计制造业的专业人员会出现或大或小的过失，这使得部分产品需要重复加工或者重新生产才能投入使用。现代机械设计制造及其自动化弱化了其对专业人员的依赖性，主要依靠电脑程序进行系统设计，降低了机械设计制造的出错率，提高设计操作的正确率，生产出的产品质量高，而且生产效率高，为企业节约了能源成本。此外，机械设计制造及其自动化充分利用先进的空气净化技术等，使产品生产具有更强的环保性，减少环境污染，有利于实现绿色可持续发展。

1.2 安全性

传统机械制造生产主要采用机械手工操作来完成，一旦人工操作出现失误，就很有可能出现人身安全事故，存在安全隐患。而现代机械设计制造及其自动化融合了先进的现代科学技术，工作人员可以通过电脑程序远程控制机械，即可实现机械自动化生产，大大改进了工作人员的工作环境，提高了安全性。虽然机械自动化也会发生意外，但是机械设计制造及其自动化能够在既定的程序中检测到安全隐患，发生意外时会及时采取相应的补救措施。在机械设计制造及其自动化的背景下，工作人员与机械生产设备直接接触的机会减少，由于操作机械不当而发生安全事故的可能性大大降低了，员工的安全性得到了保障。

1.3 效率性

与传统机械制造业相比，机械设计制造及其自动化所需工作人员减少，生产流程更加有条理，避免了人为因素导致的生产迟缓问题，大大提高了机械生产的效率。在传统机械制造生产中，工作人员必须花费一定的时间来熟悉生产操作，遵守规则规范生产，这会浪费宝贵的时间，影响生产进度。而机械设计制造及其自动化则依靠机械自动化生产，只要启动机械，就能在预设的程序操作中准时完成生产。机械自动化生产不仅为企业减少了人工成本，而且生产操作规范，减少了生产时间，提高机械自动化生产效率。

2、机械设计制造及其自动化的设计原则

2.1 对产品设备功能性的满足

机械设计制造自动化是为了迎合人类工农产业发展而开发的，它对输入的物质、能量与信息进行处理，并输出人类所需要特性的物质、能量与信息，这也是工业发展的三大重要转化要素。对于机械设计制造自动化系统而言，它所展现的完全是一个综合性的概念，这其中就涵盖了机电一体化技术及机电一体化产品两大层面。正是基于对产品设备的功能要求满足，它的设计制造技术才会不断更迭创新，使得产品内部功能结构被有机联系。

2.2 基于先进智能技术的创新

按照产品及系统设计的功能性不同，机械设计制造及其自动化设计的方向也不同。例如在能量转换机械技术应用过程中，就主要以输入、输出能量及信息的不同来设计产品，比如电动机、水轮机、内燃机等等。而在信息处理方面，则主要以信息的输出与输入为主，实现数据、图像、影音以及文字的传输过程，所以它也强化了对机械仪表、计算机、包括各种办公机械的智能化设计过程。再者，机械设计制造及自动化在不同功能的加工机构中也拥有着不同的設计理念。比如在金属切削机床的自动化设计过程中，它就主要根据工件及刀具的相对运动切削作用力原理来展开产品设计。其中所设计的工件及刀具拥有不同的功能及运动方式，这也促成了它们在不同机床生产线上的丰富用途，拥有了更广阔的技术发挥空间。从人的角度来看，机械设计制造及自动化的设计与发展就是在不断延展人的想象空间，人们在借助科学原理来满足创新要求的同时，也设计出了更多超一流的自动化智能化产品。

3、机械设计制造及其自动化的设计

3.1 锅炉汽包水位控制方面的设计

3.1.1单冲量控制系统设计

单冲量控制系统是一种简单的控制给水系统，主要由汽包、省煤器、给水等几部分构成，这种单冲量控制由于构成过于简单，一旦出现水位下降严重、水体波动很大的情况，会使设备出现危险。因此，单冲量控制系统一般都用于小型锅炉，为保障安全还需配上连锁报警装置。

3.1.2 双冲量控制系统设计

双冲量控制系统是一个控制蒸汽流量和对单回路反馈控制的系统，在单冲量控制系统的基础上实现了对蒸汽流量的校正，确保水位控制阀能够及时控制水位，保障水位的平稳性。

3.1.3 三冲量控制系统设计

虽然双冲量控制系统能很好地保障水位的平稳，但在使用过程中需要静态补偿以保证控制阀成线性的特点，并且需要克服给水系统出现扰动。为此，引入给水流量信号，设计出三冲量控制系统通过微分作用，避免出现锅炉停车现象。

3.2 冷却器控制设计

冷却器的主要作用是使冷却剂在冷却器内蒸发吸收工艺物料的热量，使工艺物料的温度达到标准的要求。在工业生产中一般采用以下几种方法实现控制物料温度的目的。

3.2.1 控制冷却剂的流量

为有效控制冷却剂的流量，设计了控制冷却剂流量的方案，通过物料出口温度与液位的串级控制，以限制液位的上限，很好地实现气氨与液氨的转化，最终达到控制液氨流量的目的。

3.2.2 控制气氨排量

控制气氨排量的方案主要通过改变平均温度来控制工艺物料的出口温度，该方案的灵活性较强，但必须采取有效措施控制压缩机入口的压力波动，系统在运行过程中不可避免会出现一些故障，影响对气氨排量的控制，需要在合理的部位安装液位控制系统，避免氨管路内液氨影响压缩机的正常运行。

4、机械设计制造及其自动化设计的发展趋势

4.1 网络化

网络化是机械设计制造及其自动化的主要发展方向之一：（1）在互联网影响力逐渐提升的今天，机械设计制造领域应深入认识到互联网的优势，将其与自动化技术联合，共同用于生产的控制过程中，使远程监控得以实现，降低工作人员的工作难度，提高机械设计与制造的控制难度，确保生产效率可得到进一步的提高。（2）可将物联网应用到机械设计与制造过程中，通过建立产业链的形式，将机械的设计、生产、销售、维修等连成一个体系，全面提高机械设计制造领域的现代化水平。

4.2 智能化

智能化是社会未来的主要发展趋势，同时也是机械设计制造领域需努力的主要方向。从自动化控制的目标来看，目的主要在于将机械生产过程中的人、财、物资源进行优化配置，以提高其利用效率。智能化的实现，能够使上述目的更好的達成。未来，可通过建立人机一体化智能系统的方法，加强人机交互，缩短人与机器间的距离，使数据的分析以及整理的智能化水平得到提升，使机器能够逐渐代替人脑进行简单的构思以及设计活动，以使机械设计与制造水平得到进一步提升。

结语

机械设计制造及其自动化对于我国工业的发展有着重要的作用，要加大力度提高机械设计制造及其自动化水平。设计人员要积极了解机械设计及其自动化设计的原则，在发展过程中不断地探索和引进新技术，促进机械制造及其自动化的发展。

参考文献

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[2]梁喜佳，张洪伟.浅析机械设计制造及其自动化的特点与优势及发展趋势[J].科技创新与应用，2016，06：126.