计算机技术在机械行业中的大规模运用，促使机械设备逐渐朝着自动化控制方向发展，为了达到这一目标，就需确保整个机械系统的科学和完整，因此，就加大了对机械研究人员的要求。为了更加合理和有效地展开机械设备的设计和研发工作，需注重改革和创新机械设备的安全性能、生产效率及使用寿命等问题，从而促使其越来越自动化、规范化，并且有助于推动机械行业的持续、健康发展。为此，本文主要介绍了机械设备在设计研发及实际制造过程中，需特别注意的问题，希望可为机械制造提供有效思路和研发路径。
1 机械设计及其自动化概述
机械设计制造及自动化具体来讲，是指在综合运用机械技术及电子技术的基础上，通过与多种学科知识进行有效结合和充分渗透，而衍生的一种产物。它作为一种综合性学科，正处于不断发展和逐渐完善的重要阶段。机械自动化设计推动了机械行业的可持续发展，促使越来越大的变革发生在机械工业的管理体系、生产模式、功能构成及技术与产品结构中，从而促使传统的机械电气化工业生产模式逐渐演化为自动化的机械制造形式。
机械自动化经过长期的摸索和发展，当前已然发展成为一门新型的学科，并且具有属于其自身特色的完整体系。相信伴随着科学技术的迅速发展，以及生产技术的持续更新，机械自动化还会具有更深层次的内容。机械自动化主要具有以下基本特征：如机械自动化设计和制造的对象即是指机械设备的系统，然后以优化系统功能及组织结构为目标，通过综合使用多种技术如计算机技术、电力电子技术、机械技术、接口技术、软件编程技术、传感检测技术以及微电子技术等，促使机械设备系统具有较高的质量和可靠性能、较低的能耗、以及多方面的使用功能等，并且促使机械设备在经过改造和设计的基础上，可以具有某一特定功能及使用价值，并且进一步优化整个机械系统所运用的一种工程技术。与机械电气化不同，在现代机械行业中，机械自动化技术是通过有效融合多种技术而形成的一种综合性技术，而且现代机械所创造出的机械设备更具智能化。
2 自动化机械设备的设计研发
本文主要探讨了利用可编程控制器PLC改造和设计包装生产线机械设备，促使其具有较高的自动化程度，通过改变以往的作坊生产形式，来促使其越来越自动化、信息化、高效化，从而提升生产线的自动化水平，改善生产效率。自动称重包装码垛生产线能够完成产品的供袋、装袋、输送、称重等一系列工作。称重包装生产线中主要包含自动称重、码垛、重量复检、输送等机械系统。自动称重包装码垛生产线的工艺流程主要为：在料斗的作用下，物料进入给料装置，然后在粗料及细料供给系统中进行混合配置。当压力传感器检测到物料重量，并确定其与目标重量一致时，就会将该信号传输到PLC系统中，PLC系统就会在接收到信号后，将其作用在加料系统中，从而使其停止加料操作，这个完整的加料称重过程循环进行，在完成一次循环之后，再做好准备迎接，接下来称重加料信息。当自动装袋机的上袋操作被传感器检测到后，就会打开称重箱中的卸料翻门，完成装料操作，当卸料结束后，称重箱的翻门再次关闭。包装袋在折边机的作用下，完成折边操作，然后传入缝口机中，当包装袋经过被缝口机中的传感器检测到时，缝纫机就会开始缝合操作，并且自动隔断缝合线。在完成包装后，包装袋就会在传输机的作用下，进入到重量复检机中，检测产品重量，当有不合格产品时，就会被自动筛选机检测到并剔除，达标的产品就会经由喷墨打印机进入到码垛机系统中，在码垛机器人的作用下，按照特定排列顺序摆放产品，从而完成自动码垛任务。
通过包装码垛设备的自动化改造，促使生产线的效率提升，逐步实现了生产线的自动化生产工艺。将PLC控制系统引入到自动化的码垛生产线中，在其中加入了自动化称量、自动化供袋、自动化装袋、自动化封口、自动化输送等环节。而且该控制系统在生产线上的良好运用，确保其具有较强的可靠性、节能性，并且具有自动诊断故障的能力，从而确保生产线的流畅运行。在正常运行时，PLC对流水线按照从上至下、从左至右的顺序进行循环扫描，并且依据控制程序内的编程代码推动各个环节的顺利进行。关于此项全自动包装码垛设备的设计过程如下所示。
2.1控制系统硬件设计
依据包装的步骤和流程，本文在设置相关的控制模式时，采用了“HMI+PLC”方式，PLC可编程控制器可作为一个连接桥梁，将触摸屏与不同的信号有效相连。因此，本文所研究的全自动包装码垛生产线控制系统中主要包含的模块有PLC、触摸屏及I/O输入输出模块。
（1）触摸屏。触摸屏(touchscreen)又可称为“触控屏”和“触控面板”，它是一种相对较新的输入输出硬件，可以将机械式按钮面板取代，并借助液晶显示器的作用，将相关的影音效果显示出来。当触摸屏感知到触头等输入信号，并与液晶屏幕上的图像按钮接触时，在既定程式的作用下，屏幕上的视觉反馈系统就可将相关的连接装置驱动，它作为一种人机交互设备，简单且很方便。本系统对于触摸屏的性能，并没有太高的要求，然而，该设备的工作场合很可能是一些比较恶劣的环境条件，如面粉厂、化肥厂等，因此，需确保选取的触摸屏具有相对可靠的性能和较长的使用寿命，由此可以选择台湾威纶触摸屏型号，利用它来输入生产线参数，并且实时显示生产线的生产状态信息。MT6071IP系列的触摸屏具有如(RS－232/ＲS－485)的多个串口，它可与下位机相连并进行通讯，具有24VDC的输入电源、处理速度为400MHz的32位RISC，能够为500VAC提供一分钟的超高耐压。
（2）PLC。针对称重包装码垛生产线，在选择与之相应的PLC系统时，需依据生产线的具体工作流程来进行，PLC系统中需包含通信模块、电源模块、CPU模块、基本I/O模块等组成单元。在扩展机器人系统，添加相应功能时，只需将与之相关的功能模块添加到原系统中即可，具有较低的设计成本和较高的效率。为了确保包装生产线具有较高的生产效率，需保证选用的CPU具有较高的处理速度，并且可以添加多个功能模块。综合对比欧姆龙PLC的每个系列CPU模块后，本文拟选用CJ1M-CPU13CPU模块。为了充分发挥称重包装生产系统的作用，数据的接收和发出需经过控制器来完成。CJ1M-CPU13中有一个USB接口和ＲS－232C口，它们分别与PC机及触摸屏相连，作用分别为下载和调试应用程序及传输上位机界面。该系统还需具有一个示教器和串行通信模块，型号为：CJ1W-SCU21-V1，该模块中包含的两个ＲS－232C口，都可以选择不同的功能如上位链接、串行网关、协议宏等。ＲS－232C的传输方式为全双工形式，具有4800、9600、19200、38400bps的传输速度，数据位格式为8位数，校验方式为奇偶错误校验，具有小于15m的传输距离。
2.2控制系统软件设计
在串口RS－232CS的作用下，触摸屏的CJ1M和MT6071IP可以进行通信，触摸屏依靠相关参数来设置画面，然后将参数输入到PLC寄存器中，主画面将命令传输到PLC系统中，并且将寄存器中的数字变量值及PLC中的开关量状态显示到触摸屏中，PLC依照程序逻辑在各个执行机构中分配动作指令，同时对生产线现场的数据进行采集，然后处理完信号后，显示在触摸屏中。该触摸屏主要涵盖了3个方面的信息，即设置参数界面、主控界面、监控界面。主控界面中具有自动及手动模式，操纵着系统的启动和暂停。报警画面主要将生产线中的报警信息进行显示，如加料不足、加料过重、仓物料报警、手加料不足、秤门未关等。在显示的报警画面信息中，生产线上的工作人员可以查找其中的故障，并展开排查，从而及时将其安全隐患消除，确保生产线可以正常完成生产任务。在全自动包装码垛生产线中，主要具有自动供装袋、自动取袋、检测重量、分层码垛等逻辑控制程序。本次研究主要采取模块化的设计方式，来设置生产线的控制系统，并且采取联锁来控制以下模块，如自动取袋、自动供装袋、检测重量及输送等模块。
3 自动化机械制造创新的关键
3.1转变生产观念
在设计研发自动化机械设备、并开发出它所具有的相关功能时，需要注重转变以往的生产观念。研发自动化机械设备的目的主要是为了满足消费者的需求。企业只有充分考虑消费者的需求，并且采取措施予以满足时，才可以促进自身的稳定、快速发展。因此，企业需通过考察市场情况，来设计研发出符合消费者要求的自动化机械设备。
3.2加快技术革新
在机械设备的自动化制造过程中，计算机技术是一项非常重要的技术内容。当前，在机械制造技术中与自动化技术相关的机械制造工艺主要有数字化工艺、精细化工艺及集成性工艺三种，而且计算机技术在这三类机械制造技术中都具有广泛应用。因此，机械行业需尤其注重对计算机技术的运用。研发人员只有在熟练掌握和运用计算机技术的基础上，才可以创新设计机械设备，而机械工作人员通过灵活运用计算机技术，也可以进一步提高产品的生产效率。
3.3重视人才培养
高素质、高水平的人才，无论在任何行业都是推动企业发展的关键因素，因此，在机械行业的设计研发及制造自动化机械设备工作中，也需重视对高素质人才的培养和引进，从而为机械行业的发展提供源源不断的动力。自动化机械制造行业在新的发展时期具有较好的发展前景，基于此，该行业对于人才的需求也逐渐增大，特别是那些计算机技术水平较高的人才，在机械制造行业发展自动化技术的过程中，具有较大的应用价值。因此，为了促使机械制造行业可以创造出较大的业绩，企业需投入大量的财力、物力等，以加大对专业人才的引进和培养力度。
4 结语
在社会经济持续增长的背景下，经济全球化趋势越来越明显，从而极大地加剧了企业之间的竞争形势。在这样的发展局势下，机械行业如果想保持永久不败的竞争优势，就需加大对生产技术的创新和改革力度，不断更新企业经营理念，并且注重对专业人才的培养，从而促使企业的生产效率逐渐提高，确保其在保障成本较低的情况下，不断地提升企业的经济效益。