余凱敏，祝貴萍

（三川智慧科技股份有限公司，江西 鷹潭 335200）

全球工業(yè)生產(chǎn)逐漸進(jìn)入智能制造時(shí)代，智能制造作為一種新型生產(chǎn)方式，已成為各國(guó)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)升級(jí)、提高國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的重要手段。在這一背景下，機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化技術(shù)得到了前所未有的關(guān)注。智能制造時(shí)代的機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化技術(shù)，能夠在保障生產(chǎn)的同時(shí)實(shí)現(xiàn)綠色、可持續(xù)發(fā)展。因此，研究智能制造時(shí)代機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化技術(shù)具有重要意義。

1 智能制造時(shí)代機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

1.1 提高生產(chǎn)建設(shè)效率

在智能制造的時(shí)代背景下，機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化技術(shù)可以借助信息科技的自動(dòng)化、數(shù)字化和智能化優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)全流程、全天候的自動(dòng)運(yùn)行。相較于過去的機(jī)械設(shè)計(jì)制造過程，自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用使得生產(chǎn)更加智能化、自動(dòng)化。同時(shí)，自動(dòng)化技術(shù)還能夠?qū)崟r(shí)采集、分析和處理生產(chǎn)數(shù)據(jù)，為生產(chǎn)過程提供科學(xué)、精準(zhǔn)的決策支持，進(jìn)一步提高了生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。

除此之外，自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用還有助于持續(xù)優(yōu)化機(jī)械設(shè)計(jì)制造的生產(chǎn)流程。通過對(duì)生產(chǎn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和分析，及時(shí)進(jìn)行調(diào)整和優(yōu)化，進(jìn)一步提高生產(chǎn)效率[1]。

1.2 保障生產(chǎn)質(zhì)量性能

在智能制造的時(shí)代背景下，自動(dòng)化技術(shù)的廣泛應(yīng)用使得機(jī)械設(shè)備的啟動(dòng)、原料運(yùn)輸和產(chǎn)品制造等環(huán)節(jié)得以自動(dòng)化實(shí)現(xiàn)，不僅消除了人為操作的誤差，減少了產(chǎn)品的不規(guī)范現(xiàn)象，也進(jìn)一步提高了產(chǎn)品的精度和性能。在自動(dòng)化技術(shù)的幫助下，實(shí)現(xiàn)機(jī)械設(shè)備的自動(dòng)化啟動(dòng)，無需人工干預(yù)即可完成設(shè)備的啟動(dòng)過程，還能確保原料準(zhǔn)確無誤地送達(dá)生產(chǎn)線。在產(chǎn)品制造環(huán)節(jié)，無論是復(fù)雜的零件加工還是精密的裝配工作，自動(dòng)化設(shè)備都能夠快速準(zhǔn)確地完成，大大提高了生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。

除了自動(dòng)化技術(shù)，數(shù)據(jù)信息反饋與綜合對(duì)比系統(tǒng)也是保障機(jī)械設(shè)計(jì)制造高效進(jìn)行的重要手段。通過實(shí)時(shí)監(jiān)控機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，當(dāng)故障現(xiàn)象出現(xiàn)時(shí)，綜合對(duì)比系統(tǒng)能夠迅速識(shí)別并給出相應(yīng)的預(yù)警，使得維修人員能夠在第一時(shí)間進(jìn)行處理，確保設(shè)備的正常運(yùn)行。

1.3 落實(shí)節(jié)能環(huán)保理念

目前，我國(guó)正在堅(jiān)定地推動(dòng)綠色、低碳、節(jié)能和環(huán)保的理念，積極尋找與自然和諧共生的發(fā)展路徑。隨著科技的進(jìn)步與創(chuàng)新，智能制造提供了一種全新的解決方案。

在智能制造時(shí)代，機(jī)械設(shè)計(jì)人員借助虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、綠色技術(shù)等創(chuàng)新手段，為傳統(tǒng)制造業(yè)注入了新的活力。它們不再受限于傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)與制造流程，而是能夠在虛擬環(huán)境中進(jìn)行模擬與優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造的簡(jiǎn)化與增效。這種方式通過二次利用報(bào)廢產(chǎn)品和采用新型綠色技術(shù)能夠降低生產(chǎn)過程中的能源消耗，有助于保護(hù)環(huán)境，更是對(duì)制造業(yè)可持續(xù)發(fā)展的有力支撐[2]。

2 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化技術(shù)分析

2.1 數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)

數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化領(lǐng)域扮演著至關(guān)重要的角色，它不僅是對(duì)傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法的顛覆性創(chuàng)新，也是一種高效、精準(zhǔn)的現(xiàn)代技術(shù)。

數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)能夠迅速、準(zhǔn)確地進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，確保機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化過程中的數(shù)據(jù)信息得到高效傳遞與共享，使得機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化的工作效率得以顯著提升。

與此同時(shí)，數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)還能有效減少人為操作失誤，降低出錯(cuò)率，從而進(jìn)一步提高工作的準(zhǔn)確性和質(zhì)量。

在實(shí)際生產(chǎn)中，數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)的應(yīng)用帶來的不僅僅是效率的提升，通過采用這種先進(jìn)技術(shù)，也可以有效地降低生產(chǎn)成本。例如，在機(jī)床部件的設(shè)計(jì)階段，工作人員可以利用三維建模軟件對(duì)部件進(jìn)行精確建模和分析，并利用相關(guān)軟件將部件模型導(dǎo)入計(jì)算機(jī)，再根據(jù)實(shí)際需求選擇合適的軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和分析。

2.2 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是一種新型的人機(jī)交互技術(shù)，它利用計(jì)算機(jī)生成一種三維虛擬環(huán)境，讓用戶仿佛身臨其境。它的應(yīng)用不僅增強(qiáng)了用戶的真實(shí)感，還為產(chǎn)品設(shè)計(jì)和生產(chǎn)帶來了巨大的改進(jìn)。在機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化領(lǐng)域，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與傳統(tǒng)生產(chǎn)模式的結(jié)合有助于提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率。

此外，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)能夠?yàn)橛脩籼峁└鼮橹庇^、清晰的產(chǎn)品使用效果，使用戶對(duì)產(chǎn)品性能有更深入的了解。在實(shí)際應(yīng)用中，機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化領(lǐng)域采用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，可以有效地提高設(shè)計(jì)和制造的效率，同時(shí)降低成本和風(fēng)險(xiǎn)。例如，在數(shù)控機(jī)床生產(chǎn)過程中應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，用戶可以直觀地看到數(shù)控機(jī)床各部件的相互關(guān)系和使用過程中可能出現(xiàn)的問題，了解不同類型和結(jié)構(gòu)的數(shù)控機(jī)床在使用過程中可能遇到的問題，從而提前采取預(yù)防措施，避免潛在的損失[3]。

2.3 智能制造技術(shù)

智能制造技術(shù)有效地結(jié)合了計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、電子通信等多種先進(jìn)技術(shù)與生產(chǎn)設(shè)備，并利用信息系統(tǒng)來控制整個(gè)制造過程。這種技術(shù)的主要特征包括智能化、信息化和集成化，在實(shí)際生產(chǎn)中發(fā)揮著重要作用。

在數(shù)控機(jī)床的加工過程中，智能制造技術(shù)可以實(shí)時(shí)監(jiān)控和管理機(jī)床各部件的運(yùn)行狀態(tài)，從而提高數(shù)控機(jī)床的加工效率。此外，智能制造技術(shù)還有效地降低了機(jī)械設(shè)計(jì)制造過程中的人力資源成本，進(jìn)一步提高了生產(chǎn)效率。

2.4 傳感器與測(cè)控技術(shù)

傳感器與測(cè)控技術(shù)在機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)中的主要功能是通過感知和測(cè)量各種物理量，將這些數(shù)據(jù)傳送到控制系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)械設(shè)備的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和精確控制。傳感器是這一過程中的關(guān)鍵，它們能夠?qū)C(jī)械設(shè)備所處環(huán)境的各種物理量（如溫度、壓力、位移等）轉(zhuǎn)換為電信號(hào)或其他形式的信息，以便于控制系統(tǒng)使用。傳感器的種類繁多，可以根據(jù)測(cè)量的物理量的不同進(jìn)行分類，每種傳感器都有其獨(dú)特的工作原理和特性[4]。

測(cè)控技術(shù)是一種通過利用傳感器收集數(shù)據(jù)，并利用這些數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和控制的方法。這個(gè)過程主要包括三個(gè)關(guān)鍵步驟：

首先，通過傳感器收集信號(hào)，并進(jìn)行信號(hào)調(diào)理、放大和濾波等預(yù)處理操作，以確保獲取到準(zhǔn)確可靠的原始數(shù)據(jù)。

其次，對(duì)這些原始數(shù)據(jù)進(jìn)行算法處理、信號(hào)分析和特征提取等處理，從而提取出更具價(jià)值的信息。

最后，根據(jù)處理后的信息，制定相應(yīng)的控制策略并自動(dòng)化控制機(jī)械設(shè)備，以實(shí)現(xiàn)預(yù)定的工作目標(biāo)。

在智能制造領(lǐng)域，傳感器和測(cè)控技術(shù)的應(yīng)用非常廣泛。它們能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)機(jī)械設(shè)備的工作狀態(tài)和環(huán)境變動(dòng)，例如，在生產(chǎn)線上應(yīng)用溫度傳感器，實(shí)時(shí)監(jiān)控設(shè)備的熱量變化，防止設(shè)備因過熱而損壞。

此外，測(cè)控技術(shù)的運(yùn)用也使機(jī)械設(shè)備的精確控制成為可能，有效提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。例如，在機(jī)床加工過程中，位移傳感器能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)刀具位置，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)切削深度的精準(zhǔn)控制，進(jìn)一步提升加工精度。

3 智能制造時(shí)代下機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展有效措施

3.1 以節(jié)能降耗為導(dǎo)向降低制造成本

機(jī)械生產(chǎn)行業(yè)應(yīng)優(yōu)先選擇可二次回收的原材料，并確保在生產(chǎn)后對(duì)其進(jìn)行回收。這一步驟將確保原材料在生產(chǎn)過程中被有效利用，并通過二次利用減少?gòu)U棄物的排放。同時(shí)還能有效節(jié)約企業(yè)成本，提高企業(yè)的整體經(jīng)濟(jì)效益。

在智能化生產(chǎn)模式下，設(shè)計(jì)師可增設(shè)污水排放處理環(huán)節(jié)，運(yùn)用先進(jìn)科技對(duì)廢水進(jìn)行科學(xué)管理。例如，可以借助自動(dòng)化技術(shù)可降低污水和廢水的產(chǎn)生量，還可以構(gòu)建完善的污水回收系統(tǒng)，讓廢水再次進(jìn)入循環(huán)系統(tǒng)，接受更為嚴(yán)格的處理。具體而言，可設(shè)置過濾篩、化學(xué)凈化環(huán)節(jié)，對(duì)回收的污水進(jìn)行靜置沉淀，去除底層雜質(zhì)，再通過化學(xué)凈化提升上層水質(zhì)。凈化完成后，這部分水將用于實(shí)二次利用。

隨著智能化制造技術(shù)的應(yīng)用，機(jī)械制造行業(yè)的自動(dòng)化壓力逐漸緩解。企業(yè)應(yīng)將關(guān)注點(diǎn)轉(zhuǎn)向生產(chǎn)過程的清潔性和環(huán)保性。為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，企業(yè)需要制定詳細(xì)的清潔生產(chǎn)策略，并在設(shè)計(jì)過程中嚴(yán)格把握細(xì)節(jié)。為此，企業(yè)應(yīng)該在機(jī)械設(shè)計(jì)階段就聘請(qǐng)專業(yè)的工程師，制定并執(zhí)行清潔生產(chǎn)計(jì)劃。同時(shí)，還需要加強(qiáng)對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)流程的管理，確保其效率和科學(xué)性。在設(shè)計(jì)過程中，員工應(yīng)積極運(yùn)用自動(dòng)化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)智能制造，從而將綠色環(huán)保和智能生產(chǎn)的理念有機(jī)地融合起來，推動(dòng)機(jī)械設(shè)計(jì)生產(chǎn)行業(yè)的創(chuàng)新和發(fā)展。

3.2 融合數(shù)字化機(jī)械設(shè)計(jì)形式

目前，數(shù)學(xué)化信息技術(shù)已經(jīng)逐漸滲透到各行各業(yè)。企業(yè)為了保持競(jìng)爭(zhēng)力，必須緊跟技術(shù)發(fā)展的步伐，將數(shù)學(xué)化信息技術(shù)與機(jī)械設(shè)計(jì)相結(jié)合，以推動(dòng)智能化生產(chǎn)的不斷向前發(fā)展。數(shù)字化信息技術(shù)具有信息傳播速度快的優(yōu)勢(shì)，這種優(yōu)勢(shì)使得信息可以在最短的時(shí)間內(nèi)被整理歸納并傳播出去，大大提高了工作效率。

在機(jī)械設(shè)計(jì)過程中，通過運(yùn)用數(shù)字化技術(shù)，企業(yè)可以迅速地將設(shè)計(jì)理念轉(zhuǎn)化為具體的產(chǎn)品模型，從而在實(shí)際工作中避免了大量繁瑣的計(jì)算和模擬，提高了設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性和可靠性。

例如，通過數(shù)字化模擬和仿真技術(shù)，可以在產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段就對(duì)生產(chǎn)過程進(jìn)行全面的分析和評(píng)估，從而確保生產(chǎn)過程的順利進(jìn)行[5]。

3.3 應(yīng)用電子化圖紙

在機(jī)械設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和制造的每一個(gè)環(huán)節(jié)，以及企業(yè)的其他項(xiàng)目工程中，預(yù)先設(shè)計(jì)好的機(jī)械生產(chǎn)圖紙都是不可或缺的關(guān)鍵文件。它們?cè)敿?xì)地描繪了產(chǎn)品的構(gòu)造、尺寸和生產(chǎn)要求，為實(shí)際的生產(chǎn)操作提供了清晰的指導(dǎo)和依據(jù)。圖紙的內(nèi)容是否準(zhǔn)確無誤，直接關(guān)系到下一環(huán)節(jié)操作的順利與否，甚至影響到整個(gè)項(xiàng)目的進(jìn)度和質(zhì)量。在過去，企業(yè)依賴于人工進(jìn)行圖紙的測(cè)量和繪制，需要耗費(fèi)大量的人力資源和時(shí)間。而且，人工操作往往難以保證圖紙內(nèi)容的精準(zhǔn)度，甚至引發(fā)安全問題。為了解決這些問題，企業(yè)積極引入電子化繪制技術(shù)。這種先進(jìn)的技術(shù)不僅顯著提高了圖紙?jiān)O(shè)計(jì)的效率，而且有效減少了時(shí)間和人力的浪費(fèi)。通過專業(yè)的繪圖軟件，工程師們能夠快速、準(zhǔn)確地完成圖紙的設(shè)計(jì)和繪制工作，確保圖紙內(nèi)容的精準(zhǔn)度和一致性。這種電子化繪制方式的優(yōu)勢(shì)不僅僅在于提高效率和精度，更在于它直觀地展現(xiàn)了智能制造時(shí)代的優(yōu)勢(shì)——智能化設(shè)計(jì)與數(shù)字化圖紙?jiān)O(shè)計(jì)的完美融合。

在智能制造的背景下，機(jī)械設(shè)計(jì)和制造過程已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了高度的數(shù)字化和自動(dòng)化，而數(shù)字化圖紙?jiān)O(shè)計(jì)正是這一過程中不可或缺的一環(huán)。通過數(shù)字化圖紙?jiān)O(shè)計(jì)，企業(yè)能夠確保設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和制造的各個(gè)環(huán)節(jié)緊密銜接，從而實(shí)現(xiàn)整個(gè)生產(chǎn)流程的優(yōu)化和升級(jí)。

3.4 加大科研投入，提升智能化水平

1.科研投入是推動(dòng)技術(shù)創(chuàng)新和智能化發(fā)展的關(guān)鍵力量。在這一背景下，政府部門要積極引導(dǎo)和鼓勵(lì)企業(yè)、高校和科研機(jī)構(gòu)加大對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化技術(shù)研究的投入，推動(dòng)技術(shù)創(chuàng)新和成果轉(zhuǎn)化。例如，可以通過設(shè)立專項(xiàng)基金、提供稅收優(yōu)惠等政策措施，鼓勵(lì)企業(yè)增加研發(fā)投入，提升自主創(chuàng)新能力。同時(shí)，還可以通過校企合作、產(chǎn)學(xué)研結(jié)合等方式，推動(dòng)高校和科研機(jī)構(gòu)的科研成果更好地服務(wù)于企業(yè)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

2.通過引進(jìn)和培育智能制造技術(shù)和人才，推動(dòng)機(jī)械設(shè)計(jì)制造向智能化、數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。例如，可以通過推廣應(yīng)用工業(yè)機(jī)器人、智能制造裝備等智能制造技術(shù)，提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，還可以通過培育智能制造人才，推動(dòng)智能制造技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用。

3.加強(qiáng)智能制造技術(shù)的國(guó)際合作與交流。通過與國(guó)際先進(jìn)企業(yè)和研究機(jī)構(gòu)的合作與交流，可以學(xué)習(xí)借鑒他們?cè)谥悄苤圃旒夹g(shù)方面的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)成果，進(jìn)一步提升我國(guó)在智能制造領(lǐng)域的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力。同時(shí)，也可以通過國(guó)際合作項(xiàng)目和交流活動(dòng)，促進(jìn)我國(guó)智能制造技術(shù)的國(guó)際化發(fā)展，為我國(guó)智能制造產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展創(chuàng)造有利條件。

總之，智能制造時(shí)代機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化技術(shù)在提高生產(chǎn)效率、降低生產(chǎn)成本、實(shí)現(xiàn)綠色可持續(xù)發(fā)展等方面具有重要意義。通過深入研究智能制造時(shí)代機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化技術(shù)，可以為我國(guó)智能制造產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供理論和技術(shù)支持，助力我國(guó)制造產(chǎn)業(yè)不斷升級(jí)。