——自動(dòng)化制造的學(xué)習(xí)方法

1.掌握模塊化的學(xué)習(xí)方法

自動(dòng)化設(shè)備實(shí)際上是一種模塊化的結(jié)構(gòu)，大量的元器件、部件、專用材料都已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，這不僅簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)，而且大大降低了設(shè)計(jì)成本和制造成本，設(shè)計(jì)制造周期也將大大縮短。只要熟悉常用的元器件、部件、專用材料，熟悉它們的用途、選型方法、裝配調(diào)試要點(diǎn)，則無論是設(shè)計(jì)還是裝配調(diào)試實(shí)際上都相對(duì)地會(huì)比較簡(jiǎn)單。當(dāng)然，要想成為一名優(yōu)秀的自動(dòng)化機(jī)械設(shè)計(jì)工程師僅僅使設(shè)計(jì)方案能夠?qū)崿F(xiàn)所需要的運(yùn)動(dòng)只是最起碼的要求，要使所設(shè)計(jì)的設(shè)備結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單、成本最低、可靠性最好，則有賴于更多的工程實(shí)踐和經(jīng)驗(yàn)的積累、總結(jié)，實(shí)踐多了，經(jīng)驗(yàn)自然就多了，設(shè)計(jì)的方案會(huì)更加合理。

2.必須具備的基礎(chǔ)知識(shí)和基本技能

制造自動(dòng)化既是制造業(yè)的前沿技術(shù)領(lǐng)域，同時(shí)也是一門高度綜合性的技術(shù)，涵蓋了機(jī)械、物流輸送、制造工藝、液壓與氣動(dòng)、傳感器、機(jī)器人、計(jì)算機(jī)等多種知識(shí)構(gòu)架。從事自動(dòng)機(jī)械的設(shè)計(jì)開發(fā)需要以下學(xué)科的基本知識(shí)和技能。

1）機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)

自動(dòng)機(jī)械首先是一種機(jī)械設(shè)備，因此自動(dòng)機(jī)械的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是以一般的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為基礎(chǔ)的，所不同的是在結(jié)構(gòu)上更多地采用了標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化，同時(shí)更密切地結(jié)合了各種行業(yè)的制造工藝。只有具備一般機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的能力，才能熟練地從事自動(dòng)機(jī)械的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

2）液壓與氣動(dòng)技術(shù)基礎(chǔ)

自動(dòng)機(jī)械的驅(qū)動(dòng)動(dòng)力主要為電機(jī)、氣動(dòng)元件、液壓元件，尤其在一般的制造業(yè)中，氣動(dòng)元件構(gòu)成了相關(guān)自動(dòng)機(jī)械的主要結(jié)構(gòu)部分，要熟練地從事自動(dòng)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，不僅要求能熟練地進(jìn)行各種氣動(dòng)元件的合理選型，還必須熟悉常用的氣動(dòng)回路設(shè)計(jì)，熟練編寫各氣缸的動(dòng)作流程圖，為編寫PLC控制程序提供依據(jù)。

3）機(jī)構(gòu)學(xué)及力學(xué)基礎(chǔ)

由于自動(dòng)機(jī)械需要通過一系列的動(dòng)作去實(shí)現(xiàn)特定的功能，所以在結(jié)構(gòu)上必不可少地包含了大量的運(yùn)動(dòng)部件和運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，通過各種各樣的運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)完成所需要的各種裝配、加工、調(diào)整、檢測(cè)、標(biāo)示、灌裝、包裝等工序操作，需要對(duì)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行自由度分析、運(yùn)動(dòng)軌跡分析，約束機(jī)構(gòu)不需要的自由度，避免機(jī)構(gòu)間的運(yùn)動(dòng)干涉等。自動(dòng)機(jī)械要完成的工序操作許多都與力密切相關(guān)，力學(xué)分析與力學(xué)設(shè)計(jì)不僅是各種產(chǎn)品設(shè)計(jì)開發(fā)過程中的核心內(nèi)容，在自動(dòng)機(jī)械的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，它們同樣也是基本的和非常重要的內(nèi)容。以下通過幾個(gè)最基本的事例即可說明：

自動(dòng)化生產(chǎn)線上大量使用了各種機(jī)械手，機(jī)械手移送工件時(shí)，由于工件都具有一定的質(zhì)量，需要考慮如何使機(jī)械手結(jié)構(gòu)質(zhì)量最輕，同時(shí)具有最大的負(fù)載能力。

在自動(dòng)化鉚接裝配機(jī)構(gòu)或自動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)中，為了在一定的輸入動(dòng)力（例如氣缸的工作輸出力）下使機(jī)構(gòu)獲得最大的輸出工作力，國外的自動(dòng)機(jī)械廣泛采用了各種力學(xué)放大機(jī)構(gòu)，用較小的輸入動(dòng)力產(chǎn)生最大的輸出力，同時(shí)使機(jī)構(gòu)最簡(jiǎn)單、占用空間最小，這實(shí)際上是一個(gè)機(jī)構(gòu)力學(xué)系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)。自動(dòng)化設(shè)備都含有運(yùn)動(dòng)部件，電機(jī)就是最典型的運(yùn)動(dòng)部件之一。電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)際上是一個(gè)振動(dòng)源，將會(huì)導(dǎo)致設(shè)備其他結(jié)構(gòu)產(chǎn)生振動(dòng)響應(yīng)。機(jī)構(gòu)的力學(xué)特性如果不合理將會(huì)產(chǎn)生不希望的振動(dòng)，影響設(shè)備的工作精度，因此，電機(jī)的轉(zhuǎn)速與機(jī)構(gòu)的力學(xué)特性必須進(jìn)行匹配設(shè)計(jì)。由此可見，機(jī)構(gòu)學(xué)與力學(xué)是合理設(shè)計(jì)自動(dòng)機(jī)械結(jié)構(gòu)的重要基礎(chǔ)。

4）制造工藝知識(shí)與經(jīng)驗(yàn)

具有一定工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的讀者都知道，自動(dòng)機(jī)械只是制造各種產(chǎn)品的生產(chǎn)手段而已，產(chǎn)品的制造過程是通過一系列的制造工藝實(shí)現(xiàn)的，因此自動(dòng)化設(shè)備始終是為制造工藝服務(wù)的，它是根據(jù)各種制造工藝的具體要求而專門配套設(shè)計(jì)的，即先有工藝，后有設(shè)備。只有產(chǎn)品的制造工藝經(jīng)過充分的驗(yàn)證并完全成熟了，才能根據(jù)成熟的工藝設(shè)計(jì)制造自動(dòng)化設(shè)備，這是自動(dòng)化專用設(shè)備與通用設(shè)備的最大區(qū)別。在自動(dòng)機(jī)械的使用過程中，由于設(shè)備的狀態(tài)會(huì)發(fā)生一定的變化，因此一般都要定期（如每天）對(duì)設(shè)備的狀態(tài)按工藝的要求進(jìn)行校準(zhǔn)調(diào)整，以確保嚴(yán)格符合工藝的要求。由于自動(dòng)機(jī)械的設(shè)計(jì)開發(fā)是面向各種行業(yè)、各種產(chǎn)品的，而不同行業(yè)、不同產(chǎn)品的制造工藝千差萬別，顯然，要熟練進(jìn)行自動(dòng)機(jī)械的設(shè)計(jì)開發(fā)，必須具有多行業(yè)的、豐富的制造工藝知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，不僅要熟悉不同行業(yè)的制造工藝，按用戶具體的工藝方案設(shè)計(jì)配套的自動(dòng)機(jī)械，而且還要有能力發(fā)現(xiàn)用戶工藝方案的不足，為用戶提出一流水平的工藝方案，這樣才能設(shè)計(jì)出代表該行業(yè)一流水平的設(shè)備。因此，在自動(dòng)機(jī)械的設(shè)計(jì)開發(fā)過程中，需要具有多種行業(yè)背景、有豐富制造工藝知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)的工藝專家的參與。

5）電氣控制基礎(chǔ)

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)只是自動(dòng)機(jī)械設(shè)計(jì)開發(fā)的一部分，自動(dòng)機(jī)械是一個(gè)集機(jī)械結(jié)構(gòu)與傳感控制為一體的系統(tǒng)。雖然目前在自動(dòng)機(jī)械的制造企業(yè)一般都由兩方面的人員分別進(jìn)行機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，但為了使機(jī)械結(jié)構(gòu)與控制系統(tǒng)進(jìn)行良好的銜接，機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員同樣需要熟悉控制系統(tǒng)的基本原理及傳感器等控制元件的選型應(yīng)用。