前言

面对日益激烈的国际市场和日益多元化的消费需求，传统的加工方式已经很难适应工业生产效率、柔性和环保的需要。因此，在我国机电行业发展过程中，我国机电行业面临着一个严峻的挑战。

一、自动化技术在机械设计制造中的应用

（一）智能化设计制造

智能化的主要表现形式是通过将人工智能、机器学习、大数据等先进的理论与方法引入到产品的开发过程中，使产品能够更精确的适应用户的个性化要求。比如，通过对已有的产品历史资料的挖掘和挖掘，可以对产品的性能进行有效的预测和优选，进而达到产品的自动循环，达到减少产品开发周期、提升产品品质的目的。同时，它也反映了模块化设计思想的运用。通过把一个机构划分成若干个相互独立却又相互协作的单元，使得整个设计与生产流程具有了更为柔性与效率的特点。在不对整体进行改造的情况下，通过替换或更新某一模块，使其符合新的性能要求和规范，能够迅速地对市场的改变做出反应^[1]。

（二）人性化生产

人性化生产具有良好的人机交互功能，便于用户使用，减少了作业的复杂程度，并能有效地提高作业的效率与精度。比如，通过使用触屏、声音辨识等手段，实现了对设备的直接、方便的控制，降低了人为失误，提高了设备的安全性。通过改进劳动条件，实现人文关怀。通过对流水线进行适当布置、适当的灯光、温控、噪声、震动等措施，营造出更为舒适、卫生的工作氛围。这样的工作氛围既可以提升工作人员的工作满足感，又可以降低由于外界的影响而造成的生产中断。采用PLC技术及柔性自动装置，使生产线能迅速适应客户的要求，适应客户的要求及小批量的需要。这样既可以适应多元化的市场需要，又可以增强工作人员的参与意识和创造力^[2]。

（三）柔性自动化生产技术

柔性自动化生产技术最主要的表现就是采用可编程序的自动控制装置。采用PLC与机械手相结合的方法，实现对各工序的自动编制与调试。该装置可进行各种作业，以满足不断变化的生产需要，因此可增加生产线的弹性与反应能力。模块化元件可以按实际需要进行组装与重组，从而满足各种工艺要求。该结构使得该生产线无需添加任何附加的硬件，只需更改组件的结构即可满足新产品的需求，缩短了设备的替换调试周期及费用。采用先进的计算方法与程序，实现对生产线运行状况进行在线监测，并对作业进行最优配置，保证生产过程的连续与高效性。（四）绿色化

生态环境的绿化首要表现为能效的提升，即利用变频器、高效率的电动机，从而达到节约能耗、降低制造费用的目的，通过建立能量控制体系，实现对能耗的监测与优化，从而达到更好的节能效果。其次，绿色也表现为对环境友好的材质的选用与使用。在产品的生产、加工上，尽量选择可循环使用或可分解的原料，尽量降低对环境的冲击。同时，改善工艺条件，减少有毒化学品的用量，减少对环境的污染。最后要实现绿色生产，可拆卸性，可回收性是从设计之初就要考虑的，以保证在整个寿命期内，可以回收与重复使用^[3]。

（五）虚拟化技术应用

在虚拟样机的开发过程中，最主要的就是虚拟化技术。通过CAD，设计者可以建立产品3D造型，并对其进行结构分析及性能试验。该方法可使产品在生产前不断地进行反复的优化，从而降低了生产过程中的生产费用和生产周期。其次，利用VR进行工艺仿真、实际作业训练等方面的优点是显而易见的。利用虚拟现实技术，使员工可以在虚拟现实中进行实际作业，既可以有效地提升训练效果，又可以减少训练中存在的安全隐患。另外，虚拟现实仿真技术还可以对生产线的布置、工艺过程进行优化，从而达到提升生产率的目的。最后，数字化孪生是虚拟现实的一种高层实现方式。通过对实物产品进行数字化复制，使其能够真实地再现生产过程，从而达到对生产过程进行实时监测与预测维修的目的。

二、机械设计制造及自动化的发展方向

（一）生活化发展趋势

生活化是指在产品的设计中，更多地关注使用者的感受与个人的需要。在对使用者的生活习性及日常行为的了解基础上，在产品的设计中加入人文因素。比如，通过对使用者对商品的直觉感觉与舒适性的调查，对接口的布置与互动逻辑进行优化，使其更容易地被运用，以适应各类使用者的具体需要。生活化的发展趋势也体现在对智能科技的运用。近年来，物联网与人工智能等新兴科技的兴起，使机器设备具备了更智能化的生存能力，为用户提供了更多的个性化服务。比如，在智慧住宅中，一些具有自主知识产权的装置，能够依据使用者的生活习惯，对室内温度、光照等进行自动调整，从而提高住宅的舒适性。最后，生活化的发展趋向还涉及到环境保护与卫生问题。在产品的开发与生产上，使用对生态友好的原料及洁净的能源，以降低对环境的冲击。此外，在产品的设计中，还应注重提升使用者的体质，例如研发能帮助使用者进行体能训练与恢复的器材，以提升使用者的生命品质。

（二）机电一体化发展

机电一体化第一个表现就是集成设计。在整个设计中，各组成部分和电控部分密切配合，构成一个整体。这样既提高了器件的工作效率，又提高了器件的工作稳定性，提高了器件的柔性。比如，通过对机器人的精密动作及电气回馈的精密操控，可达到较高的位置及作业效率。其次，现代工业的发展也体现在智能的控制方面。采用先进的传感器、执行器及控制方法，使其具备自适应控制与智能化决策能力。例如，在自动流水线上，机器人可以依据实际情况进行工作方式的自我调节等。同时，电子与机械的结合也促进了多功能的整合。现代的电气设备通常具有监控、诊断、控制、通讯等多个方面的综合能力，可以为客户提供“一站式”服务。此多功能的整合，不但使整个系统架构变得简单，而且也增加了使用者的方便与维修。

（三）模块化发展

模块化开发的关键是要使模块具备很强的柔性和可扩充性。各组件能够按照客户的需要进行组装和更换，因此能够迅速地对市场进行调整。比如，一个标准的模组界面，可以在不对整体产品进行重构的情况下，迅速地整合新的科技或者更新已存在的系统。采用模组化的方法，可大大简化制造过程。各组件均可单独制造，并可进行检测，降低装配周期及复杂度。该生产模式可以减少对专门技术人员的依赖性，从而使生产率得到提升，并且由于组件的独立，在发生故障时，仅需要对某一模块进行替换或维护，从而大大缩短了停工时间，降低了维护费用。模块化也有助于科技革新。因为模组化的系统很容易扩充与更新，所以工程师与研究开发小组可以集中精力在个别模组的革新上，而不用考虑整体的问题。这样分开的创新模型加快了科技的迭代速度，从而加快了新产品上市的速度。

三、结语

由于科技的发展，以及市场的变化，使得机器的设计与生产以及自动化行业面临着前所未有的发展机遇。通过贯彻智能化、绿色化、模块化等创新思想，可使我国的机械制造行业更加符合今后的发展需要，实现更加高效、环保和个性化的生产方式，不断地提高人们的生活水平和生活水平。

参考文献

[1]张丹莉,杜彬.机械设计制造及其自动化的发展与挑战[J].上海包装,2024,(04):21-23.

[2]陈华信,贲绍华.机械设计制造及其自动化在智能制造领域的应用[J].上海包装,2024,(02):27-29.

[3]徐锐.机械设计制造及其自动化技术的智能应用探析[J].仪器仪表用户,2024,31(01):70-72.