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摘 要：将传统的机械设计制造和机械自动化进行了比较,指出具有智能化的特征是现代机械和传统的机械在功能上的本质区别.机械自动化在各行各业的应用和发展,显现出了机械自动化的优点和效益.即多功能化、高效率、高可靠性、省材料、省能源,不断满足人们生活和生产多元化需求.从系统的观念出发,将机械技术、微电子技术、自动化技术和过控技术综合应用于化工生产之中.着重例举了锅炉汽包水位、冷却剂流量和气氨排量的最佳控制方案.提出了过程自动化控制今后的主要目标,指明了机械设计制造及其自动化的发展方向.

关 键 词：机械设计；制造自动化产品；发展方向

早在1971年日本的《机械设计》杂志副刊上就刊登了机电一体化这一名词.之后,机电一体化得到了不断发展.美国机械工程师协会于1984年为现代机械下了如下定义：现代机械是“由计算机信息网络协调与控制的,用于完成包括机械力、运动和能量流等动力学任务的机械和（或）机电部件相互联系的系统”.它与前面提及的机电一体化是一致的,因此可以说现代机械就是指机电一体化系统.

一、机械设计制造及自动化的符合设计原则

1.满足对机器的功能要求

任何一种产品都是为满足人们的某种需要而开发的,都必须具有某种主要功能,不同的产品具有不同的主要功能.概而言之,都能对输入的物质、能量和信息（即所谓工业三大要素）进行某种处理,输出具有所需特性的物质、能量与信息.

2.利用先进技术不断创新

根据产品或系统的主功能不同,可对产品或系统进行分类.以物料搬运、加工为主,输入物质、能量和信息,经过加工处理,主要输出改变了位置和形态的物质系统（或产品）称为加工机.如各种机床、交通运输机械、食品加工机械、起重机械、纺织机械、印刷机械、轻工机械等.

二、机械自动化系统的优点与效益

随着机械自动化技术的快速发展,机械自动化产品有逐步取代传统机电产品的趋势.与传统机电产品相比,机械自动化产品具有高的功能水平和附加值,它将给开发生产者和用户带来社会效益和经济效益.

1.生产能力和工作质量提高

机械自动化产品大都具有信息自动处理和自动控制功能,其控制和检测的灵敏度、精度以及范围都有很大程度的提高,通过自动化控制系统可精确地保证机械的执行机构按照设计的要求完成预定的动作,使之不受机械操作者主观因素的影响,从而实现最佳操作,保证最佳的工作质量和较高的产品合格率.同时,由于机械自动化产品实现了工作自动化,所以生产力大大提高.例如：数控机床对工件的加工稳定性大大提高,生产效率比普通机床提高5～6倍.柔性制造系统的生产设备利用率可提高1.5～3.5倍,机床数量可减少约50%,节省操作人员约50%,缩短生产周期40%,使加工成本降低50%左右.

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2.使用安全性和可靠性提高

机械自动化产品一般都具有自动监视、报警、自动诊断、自动保护等功能.在工作过程中,遇到过载、过压、过流、短路等电力故障时,能自动采取保护措施,避免和减少人身与设备事故,显著提高设备的使用安全性.机械自动化产品由于采用电子元器件,减少了机械产品中的可动构件和磨损部件,从而使其具有较高的灵敏度和可靠性,故障率降低,寿命得到了延长.

3.调整和维修方便,使用性能改善

机械自动化产品在安装调试时,可通过改变控制程序来实现工作方式的改变,以适应不同用户对象的需要以及现场参数变化的需要.这些控制程序可通过多种手段输入到机械自动化产品的控制系统中,而不需要改变产品中的任何部件和零件.对于具有存储功能的机械自动化产品,可以事先存入若干套不同的执行程序,然后根据不同的工作对象,给定一个代码信号输入,即可按指定的预定程序进行自动工作.机械自动化产品的自动化检验和自动监视功能可对工作过程中出现的故障自动采取措施,使工作恢复正常.由于机械自动化产品普遍采用程序控制和数字显示,操作按钮和手柄数量显著减少,使得操作大大简化,并且方便、简单.机械自动化产品的工作过程根据预设的程序逐步由电子控制系统指挥,系统可重复实现全部动作.高级的机械自动化产品可通过被控对象的数学模型以及外界参数的变化随机自寻最佳工作程序,实现自动化最优化操作.

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我国从20世纪80年代初才开始机械设计制造及其自动化发展方向这方面的研究和应用工作,研究机构及一些大中型企业对这一技术的发展及应用做了大量的工作,并取得了一定的成果.但与日本等先进国家相比,仍有相当差距.任何一门科学都是由基础理论、技术和工程系统组成的完善体系.机械自动化在技术和工程系统方面已有很大的发展,但基础理论方面尚在发展中,还很不完备.所以今后的发展方向有如下几个方面.

1.智能化

智能化是21世纪机械自动化技术发展的一个重要发展方向.这里所说的“智能化”是对机器行为的描述,是在控制理论的基础上,吸收人工智能、运筹学、计算机科学、模糊数学、心理学、生理学和混饨动力学等新思想、新方法,模拟人类智能,使它具有判断推理、逻辑思维、自主决策等能力,以求得更高的控制目标.诚然,使机械自动化产品具有低级智能或人的部分智能,则是完全可能而又必要的.

2.模块化

模块化是一项重要而又艰巨的工程.由于机械自动化产品种类和生产厂家繁多,研制和开发具有标准机械接口、电气接口、动力接口、环境接口的机械自动化产品单元是一项十分复杂但又是非常重要的事.如研制集减速、智能减速、电动机于一体的动力单元,具有视觉、像处理、识别和测距等功能的控制单元以及各种能完成典型操作的机械装置.

四、结论

因为现代机械自动化在设计和制造上具有多功能、高质量、高可靠性、低能耗的意义,所以机械的设计、制造都是围绕着机械自动化来进行的.机械自动化技术所面临的共性关键技术是传感检测技术、信息处理技术、伺服驱动技术、自动化控制技术、接口技术、精密机械技术及系统总体技术等.所以说,机械自动化系统就是机电一体化系统.机电一体化的发展就是机械自动化的发展.广大设计人员应清醒地认识到机械设计制造只有向机械自动化设计制造方向发展,才是机械工业发展的唯一出路.

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