茅洪菊，韩飞飞
（中国天楹股份有限公司，南通 226600）
2021年5月的Yellow Tables数据显示，在全球排名前50机械设计制造商企业中，我国机械制造企业排名稳步上升，排名前3—5名的皆为我国机械设计制造企业，这也从侧面上反映出我国机械设计制造行业稳健的发展形势。作为推动我国经济发展的支柱性行业，机械制造行业在加快社会建设进程方面发挥的作用不容忽视，一方面，机械制造行业为各行业生产生活提供了相应的仪器设备；
另一方面，机械制造行业的进步也有助于我国工业体系的完善。整体而言，现阶段我国机械行业所应用的自动化技术已经体现出一定的成熟性，且其随着机械行业的发展也在持续完善、更新。在新的时代背景下，相关主体要结合时代发展形势，探索机械制造行业新的发展方向。
所谓机械设计制造自动化，指的是在产品设计、加工等环节，应用功能先进的设备和技术，对产品生产加工环节予以把控，以保障产品生产加工质量良好。随着时代的进步，产品生产技术也会从机械化向数字自动化方向过渡，提升产品生产速度和加工质量。作为一门综合性学科，机械设计制造与多门学科相关联，内容相对广泛。相比于传统层面的机械制造发展而言，机械设计制造与其自动化发展具有明显的人性化、智能化和科学化等特点，可满足更多行业发展需求，提升产品性能，完善产品功能。
3.1 关注原材料性能
在机械设计与制造阶段，原材料直接关系到机械设备环保性，因此，有关主体要在设计制造阶段，关注原材料性能，强化材料筛选力度，确保其契合节能环保设计要求。第一，应关注材料耐久性，通过选择耐久性更优的材料，提高材料综合利用率，发挥材料性能优势，延长设备使用周期。第二，尽可能选择轻量化的材料，降低设备自重。
3.2 落实设备减震降噪工作
一般而言，机械设备造型奇特、体积较大，故其在具体运行期间，普遍会产生较强噪音，形成噪声污染。而在环保节能设计观念影响下，则需落实机械设备减震降噪工作，结合机械设备具体特征、噪声来源以及噪声传播方式，选择合理的原材料，合理优化相关结构件，强化动力装置应用有效性。部分情况下，也可选择应用消声设备和隔声隔震装置等，实现减震降噪目标。
3.3 彰显自动智能特征
将自动化、智能化技术应用于机械设计制造环节，可突破传统设计模式的局限性，强化设计效果，同时还可推动绿色节能环保目标的实现。机械系统内所含有的程序、传感、控制和作业等模块，可密切配合，协同运作，提升机械运行效率和操作便捷性，彰显出设备多样化的功能[1]。另外，智能化技术的应用，也赋予了机械系统对产品生产全过程进行智能化监测与控制的功能。
3.4 契合节能减排理念
目前，社会公众愈发关注机械设计制造与其自动化发展的节能性和环保性。且相关调查显示，在我国社会总耗能中，机械能耗占据了较高的比例，故需关注机械设备节能设计工作。相关主体在选择机械设备期间，要选择负载合理的、性能优良的设备，降低设备耗能，同时，在进行机械设备设计制造工作时，也要对其运行工序加以优化和调整，提升设备满载率。在机械设备运行管理阶段，要安排专业技术人员，计算设备运行耗能，在发现设备存在异常情况时，及时处理设备问题。
3.5 考虑机械设备功能要求
机械设计制造与其自动化发展对社会各行业生产效率和质量的提升大有裨益，对于机械设备生产、管理而言，更是有着深远的影响。为最大程度发挥自动化技术应用于机械设计制造领域的价值，设计人员在设计机械设备时，要综合考虑机械设备功能要求和安全管理核心，完善优化设备功能，保障机械设备应用的灵活性。
3.6 积极应用先进技术
各项先进技术的应用，可为机械设计制造与其自动化发展提供不竭的动力，相关主体可结合实际需要，针对性生产机械产品，提升机械设计制造智能化水准。
4.1 可提升产品生产能力和加工质量
在机械设计制造自动化背景下，相关生产主体可结合实际情况，对产品生产加工环节灵活加以控制。同时，依托自动化技术，机械设备自动化控制与自动化检测的精确度皆会显著提升，机械设计制造系统能够遵循相关规范标准，科学高效地完成一系列操作。另外，依托自动化技术，机械产品生产效率和加工稳定性也会大幅度提升，机械设备灵活的工作方式也可有效缩短产品加工周期。
4.2 可保障产品加工安全性与可靠性
自动化技术的应用，使机械设备产品制造加工阶段的监督控制、诊断和保护机制得以完善，如在产品生产加工环节出现电路故障等问题，系统会对应启动保护措施，将事故危害控制在一定范围内[2]。同时，机械设备所应用的各种类型的电子元器件，也会最大程度地降低机械设备在生产加工环节存在的磨损问题，保障产品加工安全性、可靠性。
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4.3 可改善机械设备运行性能
在机械设备自动化、智能化背景下，相关主体可结合机械产品具体加工制造要求，优化产品加工工艺，生产出不同类型的机械产品，以满足不同对象的需求。同时，依托各项先进技术，相关主体也可将产品信息纳入到机械设备自动化控制系统，完善产品加工流程，改善机械设备运行性能。
4.4 可优化产品生产劳动条件
机械设计制造自动化形势下，产品生产速度显著加快，同时，基于自动化技术的特征，相关主体可将机械设备应用于技术、知识密集型产品的生产加工实践中，最大程度地解放人力资源，实现产品现代化生产目标。
4.5 可节省生产加工资源和能耗
在资源节约型社会建设目标背景下，相关主体在生产机械设计制造产品时，要在关注产品质量的前提下，严格把控生产加工资源和能源的消耗，依托自动化技术，调节产品生产资源和能源供应，进而实现理想的节能生产目标。
本环节选择具体的化工生产案例，以W3150型立式铣削数控加工中心为对象进行研究。
5.1 方案总体设计
本方案又可细分为包含刀具、零部件和数控加工等小案例，各子系统和总系统之间联系密切。同时，将大型装备数控机床作为总体案例，将立式铣削数控加工中心内关键参数和主要构成科学进行拆分，构成子案例，包括工程图纸、轴承、齿轮传动和气缸等[3]。一般而言，机械设计制造项目主要将产品生产、开发、设计等环节存在的技术问题作为研究内容，而单纯的应用文字和数据往往难以准确表达工程问题，此时则需要引进自动化技术。相关人员在应用先进技术划分大案例时，要重点思考如何从立式铣削数控加工中心抽出典型的子系统，同时还需重点考虑电气元件供应等问题。
5.2 锅炉汽包水位控制
立足工业生产加工实践可知，作为一项生产蒸汽的关键设备，锅炉汽包在W3150型立式铣削数控加工中扮演着重要的角色，相关人员在合理应用该项设备的基础上，可促进产品加工产量大幅度提升。基于此，相关人员需引进自动化技术，严格控制锅炉汽包液位高度，确保其液位在合理范围内。
图1 汽包水单冲量控制系统
二是从双冲量控制系统来看，在蒸汽负荷发生变化后，会增加汽包水控制工作难度，此时相关人员需结合蒸汽流具体变化情况，有效调整汽包水位，减少水位波动。
三是从三冲量控制系统来看，为最大程度降低给水系统的影响，规避双冲量控制系统的安全隐患，可应用三冲量控制系统，发挥多通道控制器功能，完成相应的控制工作。
5.3 冷却器控制方案
针对冷却器的控制，主要提出两大点控制方案：一方面，需对冷却剂流量加以控制，通常情况下是通过改变传热面积和速率实现。此种控制方式具有保守性特点，需要相关人员充分利用冷量，且要尽可能地避免其对压缩机入口压力产生影响。但此种操作方式并不方便，在操作期间气体蒸发空间难以保障，如操作不当，还可能造成压缩机损坏。因此，相关人员在对冷却器加以控制时，要科学把控物料进出口温度，合理控制液位上下限，确保系统内部蒸发空间充足。总而言之，在机械设计制造自动化装置和被控制工艺设备间设计无人化、全自动控制系统，操作人员利用计算机设备即可关注装置整体变化，保障产品生产的可靠性和安全性，最大程度地降低人员工作强度。
未来，机械设计制造与其自动化发展将呈现出如下四点特征。
6.1 网络化特征
日前，信息网络技术已与全球经济发展融于一体，对现代工业生产、政治军事和教育等产生了显著的影响。机械设计制造与其自动化发展也需要相关人员以网络平台为媒介，指导产品设计加工过程。同时，依托网络技术，各生产主体还可通过网络平台进行技术交流，实现机械设计产品加工网络化和自动化目标。
6.2 模块化特征
严格来说，产品生产加工设计模块化发展属于一项长期、复杂的工程，依托自动化技术，硬件模块化发展可为数控系统集成化、标准化发展提供助力。相关主体在进行机械设计制造加工工作时，也可结合实际需求，灵活调整CPU、PLC和存储器等位置，进而通过增删替换构建档次不同的数控系统。现阶段，机械设计制造产品生产厂家和生产类型体现出多元化特点，一定程度上也增加了电气、机械等接口自动化设计、开发工作的难度，而在未来，依托自动化技术，则可构建集智能、研发减速、电动机设备为一体的动力单元，在实现新产品开发设计目标的同时，也可扩大产品生产规模。
6.3 绿色环保特征
工业的发展进步丰富了社会公众的物质生活，提升了社会公众的生活品质。而在当前，面对社会资源数量锐减的趋势，如何应用先进技术减少各行业发展阶段的能源消耗开始成为一项社会热点问题。将自动化技术应用于工业生产领域，可推动工业绿色化、环保化发展目标高效达成。
6.4 智能化特征
新发展阶段，智能化已经成为机械设计制造自动化发展的重要方向，智能化技术充分融合了运筹学、模拟数学和人工智能等学科知识，相关主体可在模拟人工智能技术的过程中，对产品生产活动进行准确判断和分析，实现降低产品作业消耗目标。
总而言之，新的时代背景下，自动化技术与社会各领域深度融合，机械设计制造与其自动化的发展既可以提升产品生产效率和质量，又可保障产品生产稳定性和安全性。因此，文章对机械设计制造与其自动化的发展进行了深入的研究，旨在实现机械自动化一体化生产目标的基础上，推动我国机械工业长远、稳定发展。
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