机械设计制造与其自动化范文

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中图分类号：F407.67 文献标识码：B 文章编号：1009-914X（2014）36-0045-01

机械设计制造是对机械的结构、工作原理、运动方式，以及各个零件的尺寸进行分析和计算，将其变成具体的描述形式，并以此制作出机械产品。系统科学和计算机科学促使机械设计制造水平取得了较快的发展。随着科技的进步，机械设计制造的方法和理论也有了一定程度的拓展和加强。借助于新兴学科和电子技术，机械制造技术更侧重于开发机械技术和设备。而机械设计制造自动化是未来发展趋势。

1 机械设计制造及其自动化发展的设计原则

1.1 借助于先进科技，改革创新

每一种产品的系统和功能各不相同。由此，可将不同的产品进行分类。等到投入市场后，再市场调查每一种产品的销售量，检验使用时的质量。如果某种产品易被大众所接收，则认真分析其原因，采用科学技术大力开发。处理好产品的原料，对产品进行质量加工。投入的科技含量越多，越能提高机械设备功能。自动化系统除了识别分析文字、数据，还要对其他设备功能做出指定。

1.2 应机器功能要求进行开发

不一样的机械产品，要求不一样的机械设备进行制造。目前，多数客户要求小批量生产。产品间存在功能差异，机器功能为此会接受更大考验。因此，机械设计制造和自动化，需以机器自身为前提。

将信息技术介入机器中，促使机械能够灵活使用。产品也有着设计和制造的要求。为了达到产品要求的目标，需将机械设计制造的内部结构有机的结合起来。

2 机械自动化系统的优势

2.1 提高了生产效率

产品在生产时，采取了控制自动化和信息自动化，减少了操作中的失误，变得易于控制。机机械自动化系统的发展，提高了生产效率，能够及时发现错误根源。自动化控制系统使得设备按照原先规定好的流程开展运作。模拟仿真技术，不断改善生产环节。机械自动化不但完成了操作自动化，并保证了产品质量。以计算机进行控制，能够修改编程，使生产产品富有多样性。由此，产品更新换代速度加快。

2.2 便于维修和调整

机械自动化系统应用了计算机技术，可依据产品需求调试安装设备，生产出所需的产品。调整控制程序能够以多种手段输进控制系统内，不用对机器部件进行拆除。任何一种自动化产品都要确保设备存储的能力，在存储设备中存入每一种型号。再次使用时调出执行程度，保障自动化生产的进行。检测技术可对事故自动修复，确保其稳定性。多数机械利用电子技术，减少了以往的生产开关数量，便于工作人员操作。工作内容都预先设定过，系统能够进行自动转换和自动循环。现如今，依据被控对象，可自动调整好自动化产品。

2.3 降低安全隐患

运用机械自动化，首先要确保生产设备的稳定性和安全性，提前控制生产过程中的危险状况。每一个环节都需设置监控设施。生产设备运作过程中出现故障，可自动诊断和报警。机器运转时，倘若出现过流、过载、短路和过压的电力故障，可将其转换至新工作模式，并及时把电路切断。机械自动化，可减少大型设备事故的发生。

机械自动化设备内部也有着较多电子元件，能够代替易摩擦部位和可动构件。如此，在机械生产过程中也会减少事故发生的可能性。机械生产变得更为可靠。

3 机械设计制造及其自动化发展方向

3.1 生态化

随着科技的不断发展，人们逐渐认识到环境因素对经济发展的影响程度。由此诞生了绿色生态的理念。机械设计制造的绿色设计，是最大化的利用资源获得新型的绿色产品设计。产品设计的过程中，以产品环境属性为主，既满足环境的需求，也要确保产品的经济性和基本功能。所谓的绿色产品，既要有特定的使用功能，也不能对周边环境和人的身心健康造成损害。人们推进可持续发展战略，必然会走向生态化的发展道路。现代机械设计注重生态化，既能够减少资源损耗，也能提高产品的竞争力和使用质量。

3.2 智能化

计算机辅助技术 CAD 的出现，使得其图形工作能力能够服务于设计工作。将 CAD 技术和人工智能进行结合，能够促使 CAD 系统有着更好的创造力。由于现代机械具有集成化和智能化的特点，CAD 技术只能与专家系统、人工智能相结合。这样才能促进计算机的系统集成。计算机已经成为了当今最常用的设计工具，用计算机技术构建一个整体性的模型，可以对机械产品的工况进行描述。利用智能化的方式进行处理，可以为机械产品提供最佳的设计方案。

3.3 系统化和定量化

现代机械设计制造把传统设计内的类比设计和经验都提升到理性和逻辑性的程度，形成了系统中的新型设计方法。把机械产品作为整体的系统来观察，通过计算机技术，可以将人和环境的关系进行协调。所谓的机械设计制造系统化，是将总系统分为多个子系统，并利用现代设计的方法和理论，将子系统进行协调，实现系统化的最终目标。如果是传统的设计方法，在分析过程中是静态的，是凭着经验去感知。因此不能够采取动态化的定量设计。实际工况不能用传统设计方法进行反映。机械产品完成功能设计，是在随机动态的情况下开展的。由此可以看出，机械设计的未来趋势将会向定量化发展。现代机械设计对零部件和材料的损伤都进行了充分的考虑，使用数学归纳法和有限元法可以更好的进行机械设计，从而提升了机械设计的成功率。

3.4 微型化

20 世纪 80 年代末，机械自动化开始向微观领域发展。微电子设备随着科技的进步不断更新。小型的机械自动化产品，耗能少、灵活性强，广泛应用在军事、医疗科研、生物技术等高端领域。机械自动化向微型化发展，重在微机械技术。加工微机械产品，要采取精细加工法。在超精密技术内，主要有蚀刻和光刻两种。机械自动化还将随着时代的发展逐步向微米和纳米的领域进军。

4 结束语

我国机械设计制造自动化，不仅要总结经验、汲取教训，还要借鉴世界先进科学技术，寻找高效率、低成本的自动化技术。机械设计制造自动化，既要提高生产技术，也要全面普及。机械设计制造及其自动化，要沿着生态化、智能化、微型化、系统化、定量化的方向发展。明确这样的目标，我国机械自动化才能走上高效率、高质量、高速度的发展道路。

参考文献

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中图分类号：TH122文献标识码：A文章编号：1009-914X（2017）44-0173-01

1机械设计制造及其自动化的特点与优势分析

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。传统机械设计制造业的这种生产方式不仅会浪费大量的人力与时间，而且还会造成大量资源浪费，不符合我国社会当前的可持续发展理念。而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发展历程

因为机械工业在我国起步较晚，技术较为落后，并且在大家的观念中，对机械工业的理解也存在着一定的局限，在相当程度上盲目崇拜西方国家的技术和产品，这也对我国机械设计制造及其自动化的发展形成了一定的阻碍。

随着社会经济的进步，对于机械设计制造及其自动化的要求也在逐渐提升。我国政府和有关部门意识到这个行业的发展潜力，对机械设计制造业的发展给予了相当大程度上的扶持。机械设计制造业和传统的机械工业相比有着巨大的优势，不仅保留了传統机械工业的优良技术，并且将先进的技术加入进去，使机械设计制造业具有效率高、质量佳的优点。当前，我国机械设计制造业已经有了长足的进步，但是较之于西方国家还存在很多的不足，还需要对其进行不断地提升和学习，使机械设计制造及其自动化为我国经济的急速发展提供强有力的帮助。

3机械设计制造及其自动化发展趋势

3.1电子化的设计

以往的工业设计中，大多先在纸上进行设计，依据图纸对半成品进行制作，并实施测试，随后再进行修正。整个流程所需时间较多，且需涉及较多的环节，常使开支增多。而计算机的发展为此工作带来了新的发展路径，采用计算机的虚拟技术，可对整个生产过程进行模拟，并对其中的参数进行精确计算，可使工业设计在时间、空间等方面的限制打破，以促进设计制造效率的提升。现阶段，设计资料的电子化的程度已经较高，且还有可能进一步提升。

3.2数字化的设计过程

当前，工业制作技术、计算机技术、网络得到了较为快速的发展，三者有机结合在一起促进了数字化制造的实现。现阶段的制造企业中，大多已经实现了数字化的信息传播，企业各个部门之间的协调能力得到了明显的提升。另外，在其他数字化技术的支持下，产品信息的收集更为全面，生产过程中实现了仿真化，可使整个生产过程所需的时间缩短，进而促进生产效率的提升。

3.3低耗能化的生产全程

现代社会经济及工业革命的发展在很大程度上对环境带来了污染，大量资源的利用使各类资源面临着短缺、枯竭的危险。在此背景下，人们在对工业进行发展时，对环境保护的重视程度不断提高，逐渐将低能耗的生产方式提出。基于此，机械设计、制造业也不断向低能耗的趋势发展，比如，关于机械制造业所用材料，无论是使用还是回收，都不断对低能耗、环保进行强调。另外，对于某一项新的机械设计、制造技术进行选择时，不再单一地强调高效性，更多的是强度低能耗。可见，在日后的发展中，机械设计与制造行业不但应该对社会需求进行考虑，而且需不断对机械应用率进行提升，以对不必要的浪费进行避免，进而实现绿色机械设计与制造。

3.4向工业4.0阶段发展

当前，机械智能化已经成为重要的发展趋势，工业智能化不断对工业制造过程中的智能化进行强调。通过电脑可对相应的程序进行设定，将其与机械本身结合在一起，以实训机械的自动化工作，从而使工业制造过程中的人力得以解放。在智能制造的过程中，人体与机械之间进行合作，可对某些操作中人力的不足进行有弥补，进而使机械制造水平提升。未来，劳动密集型的机械制造行业有望发展为无人工厂，全程自动化、智能化操作。此外，近年来，工业发展中也不断对“人格化”进行提倡，即在发展机械智能化、自动化的同时，对于人类的一些体验，不提倡全部取消。

4结束语

总而言之，现阶段，机械设计制造及其自动化的发展程度已经较高，并不断向现代化方向发展，自动化、现代化水平不断提升。机械设计制造及其自动化有着较为广泛的发展前景，但在进行发展的过程中，仍需积极进行创新，不断对机械设计制造的自动化水平进行提升，进而使机械设计与制造在社会经济发展中的作用得到充分发挥。

作者：孙嘉斌

参考文献 

[1]朱泽珲.浅谈自动化技术在机械制造中的渗透[J].橡塑技术与装备，2016，08：39-40. 

[2]倪春明.机械制造及其自动化的就业前景[J].山东工业技术，2016，10：32. 

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随着社会对产品多样化、低制造成本及短制造周期等需求日趋迫切，FMS发展颇为迅速，并且由于微电子技术、计算机技术、通信技术、机械与控制设备的发展。

1.自动化机械制造规模

按规模大小FMS可分为如下4类：

1.1自动化制造单元

FMC：的问世并在生产中使用约比FMS晚6～8年，它是由1～2台加工中心、工业机器人、数控机床及物料运送存贮设备构成，具有设置应加工多品种产品的灵活性。FMC可视为一个规模最小的FMS，是FMS向廉价化及小型化方向发展和一种产物，其特点是实现单机自动化，迄今已进入普及应用阶段。

1.2自动化制造系统

通常包括4台或更多台全自动数控机床及人工中心与车削中心等），由集中的控制系统及物料搬运系统连接起来，可在不停机的情况下实现多品种、中小批量的加工及管理。

1.3自动化制造线

它是处于单一或少品种大批量非自动化自动线与中小批量多品种f：MS之间的生产线。其加工设备可以是通用的加工中心、CNC机床，亦可采用专用机床或NC专用机床，对物料搬运系统自动化的要求低于FMS，但生产率更高。

1.4自动化制造工厂

FMt是将多条FMS连接起来，配以自动化立体仓库，用计算机系统进行联系，采用从订货、设计、加工、装配、检验、运送至发货的完整FMS。它包括了CAD/CAM，并使计算机集成制造系统（C1MS）投入实际，实现生产系统自动化化及自动化，进而实现全厂范围的生产管理、产品加工及物料贮运进程的全盘化。FMF是自动化生产的最高水平，反映出世界上最先进的自动化应用技术。它是将制造、产品开发及经营管理的自动化连成一个整体，以信息流控制物质流的智能制造系统IMS）为代表，其特点是实现工厂自动化化及自动化。

2.自动化关键技术

2.1计算机辅助设计

未来CAD技术发展将会引入专家系统，使之具有智能化，可处理各种复杂的问题。当前设计技术最新的一个突破是光敏立体成形技术，该项新技术是直接利用CAD数据，通过计算机控制的激光扫描系统，将三维数字模型分成若干层二维片状图形，并按二维片状图形对池内的光敏树脂液面进行光学扫描，被扫描到的液面则变成固化塑料，如此循环操作，逐层扫描成形，并自动地将分层成形的各片状固化塑料粘合在一起，仅需确定数据，数小时内便可制出精确的原型。它有助于加快开发新产品和研制新结构的速度。

2.2模糊控制技术

模糊数学的实际应用是模糊控制器。最近开发出的高性能模糊控制器具有自学习功能，可在控制过程中不断获取新的信息并自动地对控制量作调整，使系统性能大为改善，其中尤其以基于人工神经网络的自学方法更起人们极大的关注。

2.3人工智能、专家系统及智能传感器技术

迄今，FMS中所采用的人工智能大多指基于规则的专家系统。专家系统利用专家知识和推理规则进行推理，求解各类问题（如解释、预测、诊断、查找故障、设计、计划、监视、修复、命令及控制等）。由于专家系统能简便地将各种事实及经验证过的理论与通过经验获得的知识相结合，因而专家系统为FMS的诸方面工作增强了自动化。展望未来，以知识密集为特征，以知识处理为手段的人工智能（包括专家系统）技术必将在FMS（尤其智能型）中关键性的作用。人工智能在未来FMS中将发挥日趋重要的作用。目前用于FMS中的各种技术，预计最有发展前途的仍是人工智能。预计到21世纪初，人工智能在FMS中的应用规模将要比目前大4倍。智能制造技术fIMT旨在将人工智能融入制造过程的各个环节，借助模拟专家的智能活动，取代或延伸制造环境中人的部分脑力劳动。在制造过程，系统能自动监测其运行状态，在受到外界或内部激励时能自动调节其参数，以达到最佳工作状态，具备自组织能力。

2.4人工神经网络技术

人工神经网络fANN）是模拟智能生物的神经网络对信息进行并行处理的一种方法。故人工神经网络也就是一种人工智能工具。在自动控制领域，神经网络不久将并列于专家系统和模糊控制系统，成为现代自支化系统中的一个组成部分。

3.启动控制技术发展趋势

3.1 FMC将成为发展和应用的热门技术

这是因为FMC的投资比FMS少得多而经济效益相接近，更适用于财力有限的中小型企业。目前国外众多厂家将FMC列为发展之重。

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（适用于环保机械、数控技术等各方向）

一、 开题报告的撰写方法及基本要求

1、 如何选题、开题

选题、开题必须要考虑以下几个方面的因素：

1）课题有没有价值，从为什么要选这个课题？选取这个课题有什么背景，这个课题的研究，从理论上看有什么价值，从实践上看，有什么价值。

2）从实际出发，根据自身的知识结构、实验条件、资金等方面的情况选取适合自己研究的课题。

3）课题要与所学专业相关，且忌选择与所学专业相差太大的题目。作为过程装备与控制工程专业的本科生，所选课题最好与过程装备的工程设计、技术开发、生产制造及工程科学研究有关，尽量选择结合生产和科研单位的实际任务，也可以是教师科研或研究生课题的一部分； 或者是同本专业、学科内容密切相关，符合教学要求的自拟课题。

2、开题报告一般包括哪些内容

开题报告一般包括：

1）课题的名称。课题名称是所要研究内容的高度概括，要简练，一般不要超过20字；

2）问题的提出。从为什么要选这个课题？选取这个课题有什么理论的价值，实践的价值，预计从几方面来完成。

3）这个问题研究的现状。国内研究到什么程度，国际研究到什么程度，主要通过文献综述来阐述。

4）确定自己要研究的主要内容。

5）确定研究拟采用的方法和步骤。就是采用什么样的方法来对这个课题进行研究，研究这个课题具体分哪几个步骤进行。

6）对研究课题的可行性进行分析。如自己具备哪些条件、研究路线是否行得通等。

7）列出时间安排。

8）列出参考文献。

3、如何查阅文献资料、怎样写文献综述查阅文献资料可根据如下步骤进行：

1）课题确定后，要根据课题的研究的内涵确定课题的中英文关键词；

2）根据中英文关键词检索该课题领域的期刊、学位论文、专利、国际会议、经典著作或专职部门的研究报告。建议从以下几条途径入手：一是通过检索学校图书馆的电子资源，如维普中文科技期刊数据库、万方数据资源系统、超星数字图书馆、Elsevier数据库等，一般能查到较新的文献，找到几篇“经典”的文章后“顺藤摸瓜”，留意它们的参考文献。质量较高的学术文章，通常是不会忽略该领域的主流、经典文献的。二是利用学校图书馆的外文过刊阅览室，能够查到一些较为早期的经典文献。三是利用国家或省市图书馆或一些科技情报检索机构，也能够查到一些相关文献。四是利用互联网，从一些专门的网站上也能获取一些信息。

在写文献综述时，可参照以下步骤：

1）首先要将与你课题题目相关的国内外研究认真介绍一下（先客观介绍情况，要如实陈述别人的观点），从而了解到国内外目前研究的现状如何，别人都采用了什么方法进行了研究；

2）然后进行评述（后主观议论，加以评估），评述目前研究的水平，研究方法的适用性或其不足；

3）最后评述一下自己拟研究课题有何意义，目前处在什么水平，自己拟采用的研究方法是否科学合理。

4、如何合理的安排时间进度

根据拟定的研究内容及拟采用的研究方法、手段，详细列出进行课题研究所需的工作（工作划分得越细，越容易统筹安排）根据总的课题时间进行统筹安排，合理分配。

有的研究内容相互之间关联性较强、则需要分步进行；而有的研究内容关联性不是很强，则可以齐头并进，同时展开研究。例如，很多课题需要实验分析且往往需要在理论分析或数值模拟分析之后进行，但是实验分析往往需要较长的时间，如果按部就班地进行研究，往往会拖很长的时间，这种情况下，就需要将实验分析的内容进一步细化，如可分为试样制备、实验条件准备、实验、检验或标定等，可以将试样制备和实验条件准备等实验工作提前，在进行理论分析时就开展这些工作，这样就节省了时间。

合理安排时间进度与具体的课题有关，此处只给出了指导性原则，建议同学们可参照企业施工或维修计划图的方法，将细化的工作排列在时间进度表中，找出最优工作进度安排路线。

5、参考文献

参考文献包括书籍、期刊、专利、会议论文等，总数一般不少于10篇，其中外文文献一般不少于3篇，参考文献要能体现相关研究领域科技发展的新进展。

二、毕业论文撰写基本要求及方法

1、毕业论文的基本要求

论文篇幅为1.5万字左右，一般不少于30页。

主要内容及编排顺序如下：

1）摘要；

2）目录；

3）前言或绪论（包括研究课题的目的意义、相关情况的介绍、前人工作等、课题研究内容等）；

4）按研究的内在逻辑关系给出理论分析、数值分析、程序或实验等研究过程中的步骤、数据、结果等的描述；

5）结论与展望；

6）参考文献，参考文献不少于10篇，其中英文不少于5篇，需要在正文部分引用出处。

2、毕业论文撰写的方法

毕业论文是在完成各项研究内容的基础上，按上述内容阐述研究的目的、过程、成果及结论。

在撰写论文过程中，理论依据要充分，数据要准确，公式推导要正确，能将所学的知识和技能应用于毕业论文中。另外，要注意论文结构的合理性；数学模型建立的正确、合理性；实验方案的合理性，实验数据的准确性；社会调查的客观性和科学性。是否有自己独特的见解或者创新。

另外，撰写论文时要概念清楚，内容正确，结构严谨，文字通畅，用语符合技术专业规范，各种标准资料的运用符合学科、专业国家标准的规定，图表清楚，图面质量符合要求，书写格式规范。

三、毕业设计的要求

1、 设计说明书内容

1）文献综述（研究课题的意义与作用、研究方案确定的原则与说明）；

2）总体结构设计、技术方案依据及原理说明（有实验的应包括实验流程示意图）；

3）技术实施过程、工艺计算、机械设计和强度设计、零部件结构设计；

4）材料的选用和说明、机器或设备的制造、安装或检修；

5）结论、总结或专题讨论。

2、设计图纸的内容、图纸量的要求

设计说明书篇幅为1.5万字左右，一般不少于30页。

设计图纸：指机械设计标准所指的图纸，图纸绘制的规范及标准优先采用国家标准。设计图纸的总量不少于2张A0或4张A1的图纸。对于大纸画小图的现象应予避免或进行适当的折扣计数。

所有图纸须有图框和标题栏。图纸要有人审核并在“审核”一栏上签名，学生在设计一栏上签名。原理图、程序框图和流程图以及其它一些抛去文字就失去

意义的图不计其内。图纸可以用计算机绘制；任何人不得拷贝或抄袭他人的图纸，一旦发现则以作弊论处。

四、论文（设计）选题方向

1、产品设计

2、创新设计

3、表面工程

4、机械设计技术研究

5、机械设计

6、机器人设计

7、动画设计

8、振动控制及减振材料

9、逆向工程

10、图形处理网页设计