張川吉（河北省保定市立中車輪制造有限公司，河北 保定 071000）

現(xiàn)代機械設計制造工藝綜述

張川吉
（河北省保定市立中車輪制造有限公司，河北 保定 071000）

摘 要：自從改革開放以來，我國經(jīng)濟進入高速發(fā)展時期，同時也帶動了機械設計制造進入了全新的發(fā)展階段。近些年來，我國機械設計制造工藝水平有了大幅度的提升，不僅促進了機械產(chǎn)品質(zhì)量的提高，還推動了我國經(jīng)濟的繁榮發(fā)展。據(jù)調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，我國機械設計制造已經(jīng)邁向全球化。機械設計制造不但要借鑒國外成功先進的經(jīng)驗，還要充分的利用現(xiàn)有資源，對機械制造企業(yè)進行全面的技術(shù)改造。本文從現(xiàn)代機械設計制造工藝進行分析探討，希望能與各位同行共勉發(fā)展。

關(guān)鍵詞：現(xiàn)代機械；設計制造；工藝研究

機械設計制造由來已久，從人類處在原始社會的時候，就有意識的將磨得尖利的石頭作為工具去捕食打獵，之后隨著人類社會的發(fā)展進步，漸漸發(fā)展出機械制造的工具，隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展進步，人類的機械設計制造技術(shù)也在不斷的提高。如今，科學技術(shù)日漸發(fā)達，機械設計制造對我國經(jīng)濟的發(fā)展起到了極大的推動作用，同時的也是現(xiàn)代制造產(chǎn)業(yè)中不可缺少的重要組成部分，它的發(fā)展進步也對我國工業(yè)體系的完善有著極其重要的意義。以下將對我國機械設計制造工藝進行全面的分析闡述。

一、我國機械工業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀分析

為了與國際市場接軌，滿足國內(nèi)經(jīng)濟的發(fā)展需求，我國機械設計制造工業(yè)自從改革開放以來取得了長足的發(fā)展進步。除了借鑒國外的先進設計技術(shù)經(jīng)驗，還充分的利用國內(nèi)資源，加快了對機械設計制造企業(yè)的技術(shù)改進。在經(jīng)過幾十年的改革努力后，我國無論是在機械設計制造業(yè)的設計水平還是生產(chǎn)技術(shù)水平上都得到了極大的提高和進步，并且產(chǎn)品的質(zhì)量也得到了保證。這些都推動了我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，實現(xiàn)我國進出口貿(mào)易的繁榮。據(jù)調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，無論是玩具服裝，還是電器機械，中國制造的標志都會在全球所銷售的產(chǎn)品中出現(xiàn)。這一點說明了我國機械設計制造業(yè)在全球占據(jù)了一定的地位。因為如果我國機械設計制造工業(yè)沒有得到很好的發(fā)展，就不會有上述現(xiàn)象的出現(xiàn)，因為這些都是以機械生產(chǎn)制造為依托的。

但是，我國機械設計制造業(yè)還存在著許多不足之處，以下從兩方面進行闡述：一是沒有合理的機械工業(yè)結(jié)構(gòu)。從產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)方面來看，在我國的市場需求中，中低端產(chǎn)品遠遠超過市場所需，而高端產(chǎn)品卻供不應求，產(chǎn)品缺乏；從機械設計制造分布地區(qū)來看，中西部地區(qū)的機械設計制造業(yè)遠遠落后于東南部地區(qū)的機械設計制造業(yè)；從人才資源方面來看，我國機械設計制造業(yè)缺乏創(chuàng)新性、高端的設計人才以及杰出管理人員，大多數(shù)都是一般性的制造加工人員；從組織結(jié)構(gòu)方面來看，我國機械設計制造企業(yè)缺乏一些特色鮮明的大企業(yè)，機械設計制造企業(yè)競爭力不足；從形態(tài)結(jié)構(gòu)方面來看，我國缺乏現(xiàn)代制造服務業(yè)，大多數(shù)都是傳統(tǒng)的制造加工業(yè)。二是缺乏自主創(chuàng)新能力。盡管當前我國機械設計制造在全球范圍來看，屬于工業(yè)大國，但是是以中低端產(chǎn)品的大量生產(chǎn)為依據(jù)的，面對高端裝備仍然需要從國外進口。出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因就是我國機械設計制造產(chǎn)業(yè)缺乏自主創(chuàng)新能力，產(chǎn)品的升級換代沒有強有力的技術(shù)作為支撐。再加上政府和企業(yè)往往把目光盯在眼前的經(jīng)濟效益上，長遠發(fā)展眼光不足；強調(diào)工業(yè)生產(chǎn)的重要性，卻不注重科學研究；先進技術(shù)依賴引進，但是不重視消化吸收。

二、現(xiàn)代機械設計制造的特點分析

對機械的零部件以及整體進行設計的過程就是常說的機械設計，在進行設計的時候，要從零部件的大小尺寸以及機械的結(jié)構(gòu)、力的傳遞以及工作原理等多方面進行綜合的計算，并且要將結(jié)果轉(zhuǎn)化為具體的描述，這樣才能以此為依據(jù)進行機械制造。機械工程中極其重要的一部分就是機械設計，它不但是機械生產(chǎn)的第一個步驟，更是決定機械性能好壞的最主要因素。

機械設計制造的發(fā)展進步與許多方面息息相關(guān)，除了基礎的機械專業(yè)之外，還與現(xiàn)代應用數(shù)學、學歷學、控制理論與技術(shù)、檢測技術(shù)以及自動化領域有著極為重要的聯(lián)系。特別是現(xiàn)代計算機電子信息技術(shù)高速發(fā)達，被廣泛應用在各個行業(yè)領域，也對現(xiàn)代機械設計制造起到了推動的作用?，F(xiàn)代機械設計制造與傳統(tǒng)的機械設計制造相比，具有以下四個特點：

1 現(xiàn)代機械設計制造重點在于對新方法以及新經(jīng)驗的分析研究，而傳統(tǒng)的機械設計制造重點在于對設計人員的主觀態(tài)度以及感性經(jīng)驗，對設計人員的判斷能力以及技藝要求較高?，F(xiàn)代機械設計制造中還加入了計算機技術(shù)，能夠與當前發(fā)展潮流相結(jié)合。

2 機械本身能夠達到的能力是傳統(tǒng)機械設計制造中最重要的一方面，而各個要素的配合是現(xiàn)代機械設計制造中更加看重的方面。以下從具體的方面進行介紹：在進行機械設計制造的時候，要將人與周圍的環(huán)境與制造理念相互結(jié)合起來，在對人的生物性以及感官等因素進行考慮之后，要對機械的運轉(zhuǎn)循環(huán)進行嚴密的考慮，將機械的設計、制造以及使用維修等充分進行考慮，爭取實現(xiàn)機械制造的可持續(xù)發(fā)展。

3 現(xiàn)代機械設計制造的設計領域更為廣泛，設計手段更為多樣化與先進化，能夠?qū)αW能力進行很好的把握。而傳統(tǒng)的機械設計制造過程中，更加看重力學的作用。

4 傳統(tǒng)的機械設計制造工業(yè)，是在總目標之下形成多層次的設計方案，將各個設計方案逐一進行修改之后進入下一步驟的工作，因此，一個設計的完成往往消耗掉大量的資源以及時間，而修改好之后的方案也往往無法保證在制造過程中達到設計方案的要求。而現(xiàn)代機械設計制造能夠有效的避免出現(xiàn)重復浪費的現(xiàn)象，利用計算機來輔助設計制造，將數(shù)字與方案輸入計算機內(nèi)得出機械設計立體圖，機械設計制造人員在計算機上通過調(diào)整內(nèi)部數(shù)字，就能夠快速準確的得出最佳設計方案。

三、現(xiàn)代機械設計制造的創(chuàng)新

在對機械設計制造進行創(chuàng)新的時候，需要機械設計將現(xiàn)有的科學技術(shù)成果與自身的創(chuàng)造性思維相結(jié)合，將機械設計的樣式新穎、功能實用且具有創(chuàng)造性?，F(xiàn)代機械設計方法主要是機械的優(yōu)化、計算機輔助、有限元以及機械創(chuàng)新設計制造技術(shù)等等。現(xiàn)階段，機械的創(chuàng)新設計制造中，專家系統(tǒng)以及人腦研究發(fā)展、人工智能以及思維科學越來越受到人們的重視。因為這一些一方面為機械設計制造方法提供了一定的理論基礎，另一方面對機械設計制造進行創(chuàng)新發(fā)展，不但有助于人類創(chuàng)新性思維的發(fā)展，還能夠推動許多科學的發(fā)展進步。

機械設計制造的主要內(nèi)容包括以下兩方面：其一是改善現(xiàn)有機械產(chǎn)品在生產(chǎn)生活中的可靠性、實用性以及經(jīng)濟性等的性能；其二是為了滿足新時代生產(chǎn)生活的需要，而設計制造新的機械產(chǎn)品。機械設計制造的核心就是摸索機械設計制造發(fā)明的方法、原理，對機械產(chǎn)品的創(chuàng)新設計制造過程進行定量化與程式化的看待。

我國機械工業(yè)發(fā)展狀態(tài)良好，很大原因得益于我國地廣人口眾多的原因。但是，恰恰是這種模式，使得我國機械工業(yè)處于粗放式的發(fā)展模式下。究其原因，一是我國政府對機械工業(yè)發(fā)展的宏觀調(diào)空不足，導致同一類型的機械產(chǎn)業(yè)不斷的在重復建設，卻沒有實質(zhì)上的發(fā)展變化。

二是我國機械企業(yè)雖然較多，但是普遍缺乏創(chuàng)新力，加上各區(qū)域發(fā)展不平衡，導致了整體行業(yè)的核心競爭力下降，經(jīng)濟效益不高。因此，我國機械設計制造業(yè)的當務之急就是以提高機械行業(yè)的整體質(zhì)量為根本，改變機械工業(yè)的粗放型增長方式，轉(zhuǎn)向集約型增長方式。

長期以來，為了加快我國社會經(jīng)濟的發(fā)展步伐，我國機械工業(yè)的發(fā)展往往會采取從國外采購、國內(nèi)組裝的發(fā)展模式。這樣不但造成本土設計制造技術(shù)的落后，還嚴重影響著機械行業(yè)的發(fā)展以及經(jīng)濟效益，這也是我國機械工業(yè)發(fā)展所面臨的最大發(fā)展瓶頸與障礙。因此，我國機械工業(yè)應當抓住十二五期間的優(yōu)惠發(fā)展政策，加強對機械設計制造的技術(shù)提升，摒棄以往傳統(tǒng)的發(fā)展模式，加強開發(fā)新產(chǎn)品，新技術(shù)，將零部件與主機相互結(jié)合起來，實現(xiàn)二者之間的共同發(fā)展進步。同時還要堅持綠色發(fā)展觀，在機械工業(yè)生產(chǎn)過程中，盡可能的減少消耗，節(jié)能減排，重視當?shù)氐沫h(huán)境保護。在產(chǎn)品的設計制造過程中，以綠色環(huán)保為基本目標，引導機械設計制造業(yè)朝著現(xiàn)代化以及綠色環(huán)保的新型化工作道路方向發(fā)展。

四、機械制造中先進技術(shù)分析

1 計算機輔助設計與制造技術(shù)

計算機技術(shù)應用在制造業(yè)中最成功的就是輔助機械設計與制造技術(shù)，這也是制造領域在20世紀最突出的成就之一。計算機技術(shù)是當前階段發(fā)展速度最快，由多門學科綜合起來的技術(shù)?，F(xiàn)階段，在全球各國已經(jīng)形成了相關(guān)的計算機產(chǎn)業(yè)。制造業(yè)的制造模式以及市場形勢在計算機技術(shù)的輔助下發(fā)生了巨大的變化，并且促進了機械設計制造的生產(chǎn)模式轉(zhuǎn)變以及制造業(yè)市場形式的轉(zhuǎn)變。

2 數(shù)控加工技術(shù)

科學技術(shù)的發(fā)展進步促使當前機械設計制造產(chǎn)品在形狀以及結(jié)構(gòu)上發(fā)生了許多變化，而零件加工的質(zhì)量也隨之越來越高?，F(xiàn)階段，單件以及中小批量的產(chǎn)品在一般機械設計加工制造中所占的百分比越來越高。為了保證降低成本，提高生產(chǎn)率，并保證產(chǎn)品的質(zhì)量，這就對加工中的自動化以及機床提出了更高的要求。因此，在這種環(huán)境下數(shù)控加工技術(shù)應運而生。這種加工技術(shù)能夠滿足產(chǎn)品對質(zhì)量的要求，對零件形狀復雜化的要求，并且能夠高校的生產(chǎn)中小批量產(chǎn)品，且精度能夠達到要求。目前，數(shù)控技術(shù)發(fā)展迅速，應用領域已從航空航天普及到汽車、機床等制造業(yè)及其他中小批量生產(chǎn)的機械制造行業(yè)中。

3 精密與超精密加工技術(shù)

當前機械設計制造精密加工已經(jīng)發(fā)展到0.01μm亞納米級，在各種高科技產(chǎn)業(yè)的發(fā)展支持下，當今先進的加工技術(shù)已經(jīng)朝著納米級方向發(fā)展。因此，現(xiàn)代機械設計制造技術(shù)的未來發(fā)展方向之一就是精密以及超精密加工技術(shù)。當前國際科技競爭中取得成功的關(guān)鍵技術(shù)就取決于精密以及超精密加工技術(shù)，尤其是現(xiàn)代武器制造以及尖端產(chǎn)品的研發(fā)中，精密加工技術(shù)已經(jīng)占據(jù)了極其重要的地位。

4 超高速切削、磨削技術(shù)

超高速加工技術(shù)能夠提高加工的精度以及質(zhì)量、材料去除率等不但加工精度高、成本低，而且具有熱變形小以及切削力小等優(yōu)點。它是利用高自動化、高精度的制造設備，能夠通過高速運動達到以上目的的，超硬刀具以及磨具是超高速切削、磨削技術(shù)中需要用到的工具。

五、機械設計制造工藝的發(fā)展方向

1 網(wǎng)絡化發(fā)展趨勢

當前形勢下，網(wǎng)絡已經(jīng)成為人們工作生活，乃至各行各業(yè)所不可或缺的重要工具。這在現(xiàn)代機械設計制造工藝中同樣適用，網(wǎng)絡應用的普遍化改善了產(chǎn)品在制造設計的時候，面臨材料選購以及市場開發(fā)異地性的空間限制。人們可以以網(wǎng)絡為媒介，使得機械設計制造企業(yè)在強化管理學習的同時，能夠充分利用網(wǎng)絡來進行技術(shù)信息的交流。而機械設計制造也會在網(wǎng)絡化的輔助下得到更加快速的發(fā)展。因此，網(wǎng)絡化已經(jīng)成為機械設計制造的主要發(fā)展方向。

2 智能化發(fā)展

智能化是21世紀機械自動化技術(shù)發(fā)展的一個重要發(fā)展方向。智能化是在控制理論的基礎上，吸收人工智能、運籌學、計算機科學、模糊數(shù)學、心里學、生理學和混飩動力學等新思想、新方法、模擬人類智能，使它具有判斷推理、邏輯思維、自主決策等能力，使機械自動化產(chǎn)品具有低級智能或人的部分智能，取代或是協(xié)助人類工作的工作。

3 微型化

幾何尺寸小于1cm3的機械自動化產(chǎn)品在國外通常被稱為微電子機械系統(tǒng)或者是微機械自動化系統(tǒng)，現(xiàn)在更朝著微米以及納米級的方向發(fā)展。體積小、耗能少、操作靈活是為機械自動化產(chǎn)品的優(yōu)勢所在，并且其功能齊全，這反而需要更加精確的生產(chǎn)技術(shù)。除此之外，為機械自動化產(chǎn)品還能夠節(jié)約企業(yè)用地規(guī)模，節(jié)省土地資源，在原有土地的基礎上，微機械自動化產(chǎn)品能夠比普通機械設備多放兩臺甚至更多。因此，微機械自動化產(chǎn)品被應用在軍事信息、生物醫(yī)療上具有極大的優(yōu)勢以及潛力。然而，現(xiàn)階段微機械自動化發(fā)展存在一定的瓶頸，那就是微機械自動化產(chǎn)品加工的技術(shù)屬于超精密技術(shù)。

結(jié)語

總的來說，機械設計制造工業(yè)涉及的范圍廣，復雜程度高。而我國當前機械設計制造工業(yè)尚處于粗放型發(fā)展模式，因此當務之急是要改變傳統(tǒng)機械設計制造發(fā)展模式的轉(zhuǎn)變，由粗放型發(fā)展模式向集約型發(fā)展模式轉(zhuǎn)變。還要對設計制造工藝進行研究，提高生產(chǎn)技術(shù)，完成我國機械設計制造業(yè)從量化向質(zhì)化的轉(zhuǎn)變，提高我國機械設計制造業(yè)的國際競爭力。

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中圖分類號：TH122

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