汽车制造中的机械自动化技术应用

李 腾

（广州汽车集团乘用车有限公司，广东 广州 511434）

摘　要：机械自动化为现代工业的快速发展提供了强劲驱动力。汽车领域的机械自动化程度正在与日俱增，尤其在制造环节，机械自动化技术的应用有效实现了降本增效、提质保量。文章阐述汽车制造与机械自动化技术之间的必然关联，分析汽车制造中的机械自动化技术应用现状，列举该技术应用优势，并描绘了技术发展前景。关键词：机械自动化；汽车制造；组装；工业控制中图分类号：TN081󰀃󰀃󰀃󰀃文献标志码：A󰀃󰀃机械自动化形成于人们对工业生产效率提升的需求，通过在产品生产加工环节进行自动化改造，使得整体动作的运行连续且流畅，能够极大地优化和改进生产工艺，降低生产时耗，增加产品价值。机械自动化技术应用在汽车制造中，为汽车工业的欣欣向荣带来了全新的催化动力，其优势之明显让汽车产业的规模化升级变得更加现实。越来越多的人开始加强对机械自动化技术的开发研究，也提高了对机械自动化技术应用的重视，认为自动化技术的创新突破可助力国民经济的升级频率进一步加剧。从长远应用来看，机械自动化必然能够在汽车制造应用中发挥更大的作用，研究汽车制造环节的技术应用意义重大。

1 汽车制造与机械自动化技术之间的必然关联

最初的汽车产品制造工序中，纯人工劳力作业的成分不小，这样就难以满足汽车营销和推广的实际要求。随着机械自动化技术的逐渐成熟，汽车制造业的发展已经全面完成了技术渗透与融合，总的来看，汽车制造与机械自动化技术之间的关系具有相互促进之能。机械自动化技术显然在应用中推动了汽车制造业的发展，而汽车制造业也在一定程度上以创新生产方式检验并更新了机械自动化技术，显然技术进步还需要搭建在生产实践具体需求的基础之上。机械自动化技术是否先进，其价值衡量的载体之一就是汽车制造等众多机械制造业所造就的生产发展实践效果。汽车制造的水平高低、质量优劣的重要主导因素也包含有机械自动化技术是否精准且先进。当前，随着汽车市场的销售订单量居高不下，汽车制造仍然保持着较为乐观的境况，而汽车产品的升级换代也要求机械自动化技术在应用上发挥出更加稳定和更富创新激励性的主导性作用。当汽车制造的机械自动化技术应用更加协调，汽车经济的发展必然会蒸蒸日上[1]。

2 汽车制造中的机械自动化技术应用现状

2.1 集成自动化技术应用广泛

集成自动化技术是将原有多个系统单元的功能集成为一个系统单元的功能，便于自动化管理控制。现阶段，集成自动化技术已成为国内机械自动化技术的重要技术代表，在汽车制造场景中应用广泛。整体思路为：通过适度改进系统结构，提升各部件间耦合性，降低接口设计量，从而增加在控制上的逻辑连续性。汽车制造中的基层自动化技术，实现了工业组态、数据库及通信之间的统一，实现机械制造过程的开放，不断改善原有IT技术应用效果，实现真正的汽车制造智能化。2.2 汽车组装自动化程度提升

汽车机械结构的生产组装是汽车制造车间最重要的流水线之一，传统以人工操控辅助设备实现的组装工艺，往往效率低下，且会因人为因素产生各种技术误差，甚至酿成机械

——————————————作者简介： 李腾（1988-），男，广东广州人，硕士，研究方向：设

备技术工作。

󰀃文章编号：1672-3872（2017）22-0083-02

伤害事故。随着机械自动化技术的应用推广，汽车组装的自动化让整个流水线面貌焕然一新。操作人员只需按一定时序设计好组装工序，在识别机械构件的前提下，可以快速地完成整车组装，生产效率显著提升，且失误率大幅降低，有效保障了人身及设备财产安全[2]。

2.3 工业控制系统的安全自动化全面优化

在机械自动化技术在汽车制造的冲压车间应用最为典型。冲压工艺所要求的高速冲压使得整个生产线具有复杂性与危险性，机械自动化技术的应用让安全操作变得更有保障。汽车生产企业通常以两种方式优化工业系统的安全控制。首先，设置急停装置。传统冲压工序中，操作人员常会因失误导致装置自启动，安全隐患较突出，采用急停装置，可实时监控各部件的稳定性并对于异常情况进行激励调整；其次，建立安全防护门设施。安全防护门设施可有效降低操作人员在压机危险区域内的安全风险，在压机停机后才可允许人员活动。防护门的开关功能全部基于机械自动化技术来实现，可靠性大大提升。

3 汽车制造中的机械自动化技术应用优势

3.1 降低人力输出，提高作业效率

汽车制造中应用机械自动化技术，能大量人工操作转为机械作业，实现了传统模式变革。操作人员的劳动力投入得到释放，不同岗位上的人员需求也将大量减少，人力成本得到控制和节约，各工序的操作受人为因素的影响大大降低，企业制造风险指数锐减。

3.2 激活信息流动，优化自动控制

机械自动化的技术引入，能够快速地激发各类信息的交换、共享、分析与处理，从而形成对汽车制造领域自动加工的控制。汽车在构件生产与整车组装的过程中，可以及时对完成度、契合度等信息进行控制，及时校正掌握加工的精度、准度、力度等参数，使得自动控制的优势更加突出。人们只需要在初期设置既定的程序信息，就能够通过机械自动化将制造意图进行展现，满足实际需求[3]。3.3 增强安全性能，消除危险隐患

整个汽车制造车间的机械自动化系统建设，能够确保各工序进程稳定，设备安全。若设备生产出现异常，系统随机启动报警，并上传必要信息至控制中心，由中心将处理指令反馈至动作端进行自动处理。这样就降低了安全事故对周围人群的伤害危险，汽车制造在机械自动化操作中提升安全性。

4 汽车制造中的机械自动化技术发展前景

4.1 网络虚拟制造技术

网络虚拟制造技术必然是未来汽车制造业的全新人机交互作业技术。人们可扩展计算机网络技术、配套软硬件的功能，以计算机为中心组合各类交互设备构建虚拟操作平台。在虚拟环境中模拟人的知识体系、思维感知等人工（下转第132页）

84 Technology Application技术应用2017年11月下机电一体化机械系统的设计与探讨

张晓勇

（宁夏天信建设发展有限责任公司，宁夏 银川 750002）

摘　要：机电一体化系统是借助计算机完成机械设计的方法，该方法与传统机械操作不同，发展前景极为广阔。机械系统由多个部件构成，需要加强各部分的协调管理，保证整个系统更加高效、更加科学。文章针对机电一体化技术的优势进行了分析，提出了相应设计原则、设计方法，旨在为工程实践提供一定的理论基础。关键词：机电一体化；机械系统；设计中图分类号：TH-39󰀃󰀃󰀃󰀃文献标志码：A󰀃󰀃1 机电一体化的特点分析

1.1 安全性高

工程项目中，机电一体化技术的应用价值较高，相关产品具有性能高、功能全的优势，同时还可以进行监视、报警、自动保护等操作。设备运行中，一旦发生异常问题，系统相关部分可及时进行自我保护，避免人员、设备等受到损坏，整个设备运行的安全性大幅提升[1]。1.2 生产能力强

机电一体化设备应用中，可及时进行信息自动处理和控制，具有较高的控制精度，同时检测灵敏度可满足要求。机电一体化系统一般包含控制元件，设备运行中，相关作业人员需要结合运行条件进行系统启动，设备可根据要求完成对应指令，做出相应规定性动作，可充分保证产品的生产效率，避免产品性能不达标等状况的发生。此外，引入自动化技术之后，整个系统的应用价值大幅提高。1.3 使用价值高

机电一体化设备可及时进行数字显示，还具有程序操控的智能，可避免过多按钮、手柄的设置，人性化程度更高。此外，机电一体化技术可多次重复操作，如果设备较为先进，可自主选择控制程序，降低了操作人员的工作量。

2 机电一体化机械系统的设计

2.1 原则分析

为了保证机械系统的设计满足要求，需要遵循如下设计原则：①高精度。作为机电一体化产品，必须保证产品精度满足设计要求，方可将优势充分发挥出来。如果机械系统设计精度不够，极易引发产品不合格的状况。相关零部件的尺寸、精度等均需满足评判标准；②稳定性高。机械系统的设计中，需要考虑设备使用寿命、使用效率两方面要求，提高产品性能参数的管理，避免稳定性差引发的危害。一般机械系统的子系统较多，需要考虑各部分机械振动的频率、摩擦系数等要素，提高零部件尺寸的优化，保证整个系统朝着质量轻、体积小的方向发展[2]。2.2 设计流程

1）动力零部件的设计。作为机械系统中的关键部分，动力元件需要引起足够的重视，动力元件一般是由计算机信息网络协制的，可为各传导部位提供动力支撑作用。动力元件包括发电机等设备，科技进步带动系统动力元件朝着更加智能化、自动化的方向进步，可避免人力资源过渡浪费[3]。

2）传动元件的设计。一体化系统中传动元件主要承担传导的角色，可将计算机指令翻译成机器可识别的信息，从而指导其进行相应工作。传动元件一般包括两方面：传动机和转矩与转速的变换器。传动机的精度较高，体积小、重量轻、

——————————————作者简介：张 晓勇（1978-），男，宁夏银川人，中级职称，研究方向：

机械工程，身份证号：212319780928171X。

󰀃文章编号：1672-3872（2017）22-0084-01

噪音低，还可以满足机械系统的伺服性能，是稳定性非常好的传动元件。

3）机械系统的性能分析。立数学模型、数学表达式来真实反映机械系统的性能。设计系统各个部件运动参数、关系和结构，确定零件的精确度、材料和结构。选择其他部件、原件，配置系统阻尼等等都隶属于机械系统的性能。机械系统的性能对产品性能具有极大影响，高性能的产品方可保证设备具有较长使用寿命，整体灵敏度、耐磨程度等可满足预期要求。

3 发展方向分析

首先，系统逐渐朝着智能化方向发展。智能化需求一般需要建立在扎实的理论基础之上，将人工化、动力学、自主决策等技术融入到设计工作中，并加强相关软件的开发，加强芯片技术、模糊技术的应用研发。通过对产品控制系统的智能化处理提高整体性能。

其次，系统化发展。该特点是建立在系统结构模式化、开放化的需求之上，内部可进行动态调整，对产品控制管理具有极大意义，同时通信功能强，包括RS232、RS485等格式。机电一体化技术将设备和人的思维进行有效结合，提高了设备使用对象的精确化管理，发展层次更高，具有仿生学的特点。

然后，网络化，网络技术是当下较为常见的方法，对经济全球化具有积极影响。机电一体化技术应用中，需要加强网络化技术的应用，在网络环境中进行合理的远程监控、安全监控，方可更加高效的利用当下新技术。

最后，机电一体化机械系统正朝着微型化方向发展。现阶段，新型材料、纳米材料的应用逐渐增多，导致电机体积也逐渐减小，加强新技术的开发应用具有重大意义。其应用范围包括：微型机器人、微型传感器等。增加识别装置的低成本、微型化方向研发可极大程度的提高该系统的应用范围。

4 结束语

机械系统设计中，相关设计人员需要在满足机械可靠性的前提下进行设计，充分发挥设计优势。这是提高机械产品运行质量，发挥运行效益的基本方法，对未来发展规划具有重大现实意义。此外，还需要加强机电一体化相关人才的培养，保证其可快速适应生产要求。参考文献：

[1]魏娟.机电一体化及其机械系统的设计特点[J].煤矿机械,　

2014(7):17-19.[2]李春雨.机电一体化技术的应用与发展[J].工程技术研究,　

2016(7):-65.[3]叶成毅.机械制造业向机电一体化方向发展的探讨[J].南方农机,　

2017,48(1):96+102.

（收稿日期：2017-10-22）