翟曉

（中國原子能科學(xué)研究院，北京 102413）

現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計與機(jī)械制造的相關(guān)技術(shù)

翟曉

（中國原子能科學(xué)研究院，北京 102413）

在科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展的當(dāng)下，我國現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計與機(jī)械制造的相關(guān)技術(shù)得到了迅速提高。科技發(fā)展能夠帶動國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，能夠提高國民生產(chǎn)生活水平，提高我國的綜合實力。因此，合理應(yīng)用現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計與機(jī)械制造的相關(guān)技術(shù)，對于提高我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的機(jī)械化水平，具有非常重要的現(xiàn)實意義。本文主要就現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計與機(jī)械制造的發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行探討，就相關(guān)技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行研究與分析。

現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計；機(jī)械制造；相關(guān)技術(shù)

工業(yè)經(jīng)濟(jì)是我國國民經(jīng)濟(jì)中的重要組成部分，我國一直非常重視現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計與機(jī)械制造的技術(shù)革新。機(jī)械設(shè)計是以滿足機(jī)械的使用要求為目的，對其工作原理、機(jī)械結(jié)構(gòu)、運作方式、力和能量的傳遞方式、零件和材質(zhì)與具體尺寸等方面，進(jìn)行具體描述的過程，而機(jī)械制造就是將設(shè)計的機(jī)械進(jìn)行實體化的過程。機(jī)械設(shè)計與機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展，為整個國民經(jīng)濟(jì)提供了技術(shù)支撐和裝備支撐。

1 現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計與機(jī)械制造發(fā)展現(xiàn)狀

1.1 機(jī)械設(shè)計行業(yè)發(fā)展

傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計方式，主要是手工設(shè)計為主，具有設(shè)計思路固化、設(shè)計形式單一等缺陷。傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計，是由客戶提出具體需求，設(shè)計師依據(jù)客戶需要進(jìn)行手工設(shè)計，并提交設(shè)計圖紙，由客戶審核后再開始制造。這個階段所需的時間周期較長，且相關(guān)環(huán)節(jié)較多，對各部門之間的協(xié)調(diào)性的要求較高，在與客戶、與制作部門進(jìn)行對接時，容易產(chǎn)生紕漏，導(dǎo)致機(jī)械產(chǎn)品質(zhì)量受到影響。

近年來，我國機(jī)械設(shè)計水平得到了很大的提高，現(xiàn)代的機(jī)械設(shè)計技術(shù)，可以通過專業(yè)的計算機(jī)軟件，對機(jī)械產(chǎn)品在實際工作情況下的磨損、失效和機(jī)理破壞等情況進(jìn)行模擬，對機(jī)械零件及機(jī)械產(chǎn)品的動態(tài)行為進(jìn)行定量分析，并形成固定的設(shè)計程序。這就大大提高了機(jī)械設(shè)計的直觀性，便于提高機(jī)械產(chǎn)品的各種性能，也能夠更好地發(fā)現(xiàn)機(jī)械產(chǎn)品的缺陷。

1.2 機(jī)械制造行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀

同樣，傳統(tǒng)的機(jī)械制造也是以手工制造的方式為主，這不利于機(jī)械產(chǎn)品的規(guī)?；a(chǎn)。目前，我國已經(jīng)開始將信息化技術(shù)逐步應(yīng)用于機(jī)械制造行業(yè)中，一定程度上帶動了機(jī)械制造水平，但信息技術(shù)在這一行業(yè)的應(yīng)用規(guī)模、范圍與深度，相較于發(fā)達(dá)國家還有一段距離。

現(xiàn)階段，在機(jī)械制造行業(yè)中，應(yīng)用較多的信息化技術(shù)是CAD應(yīng)用，但使用三維模型的CAD/CAM技術(shù)的企業(yè)較為有限，在工作中應(yīng)用CAD/CAPP/CAM一體化應(yīng)用技術(shù)的企業(yè)更少，計算機(jī)輔助管理模式較為落后。

許多機(jī)械制造企業(yè)，并沒有認(rèn)識到信息化技術(shù)應(yīng)用的長期性和復(fù)雜性，對信息化工程缺少有組織的規(guī)劃方案。而目前信息化技術(shù)應(yīng)用的基礎(chǔ)設(shè)施與應(yīng)用規(guī)范有待完善，信息渠道不順暢，信息共享化也并不完全，都在一定程度上影響了機(jī)械制造企業(yè)的信息化發(fā)展。

2 機(jī)械設(shè)計技術(shù)應(yīng)用

2.1 機(jī)械設(shè)計的約束條件

（1）技術(shù)性能準(zhǔn)則。技術(shù)性能包含了機(jī)械產(chǎn)品的靜態(tài)和動態(tài)性能，具體包括產(chǎn)品性能、制造和運行情況。技術(shù)性能準(zhǔn)則要求相關(guān)設(shè)計的技術(shù)性必須達(dá)到相關(guān)規(guī)定。

（2）標(biāo)準(zhǔn)化準(zhǔn)則。標(biāo)準(zhǔn)化準(zhǔn)則要求在設(shè)計過程中，設(shè)計概念、實體形態(tài)、應(yīng)用方法等要素必須達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)化要求，即國家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

（3）安全性準(zhǔn)則。安全性準(zhǔn)則要求所設(shè)計的機(jī)械產(chǎn)品，必須保證零件、整體和工作環(huán)境的安全性。

2.2 初始計劃設(shè)計技術(shù)的應(yīng)用

初始計劃在機(jī)械設(shè)計行業(yè)中，同設(shè)計和制造的產(chǎn)品、流程等方面息息相關(guān)，但也會制約機(jī)械的再設(shè)計與再制造。在進(jìn)行機(jī)械設(shè)計工作之前，需要對機(jī)械的設(shè)計要求，進(jìn)行詳盡的調(diào)查與分析，對機(jī)械設(shè)計進(jìn)行合理、科學(xué)的初始計劃，從而豐富設(shè)計內(nèi)容，保證制造進(jìn)度。

2.3 主要設(shè)計技術(shù)的應(yīng)用

機(jī)械設(shè)計工作要求設(shè)計師具有較高的專業(yè)知識水平，能勝任紛繁復(fù)雜的機(jī)械設(shè)計工作，并能夠?qū)C(jī)械設(shè)計的每一步技術(shù)工作都精準(zhǔn)完成。這其中的重要工作就是對設(shè)計總圖、草圖的核對、分析與計算，要求設(shè)計師及時發(fā)現(xiàn)錯漏、停止設(shè)計，重新并修補漏洞。

2.4 設(shè)計方案技術(shù)的應(yīng)用

在機(jī)械設(shè)計工作中，設(shè)計方案是確定設(shè)計目標(biāo)、指引設(shè)計方向的重要環(huán)節(jié)，這直接影響著機(jī)械設(shè)計的質(zhì)量與性能。成功的設(shè)計方案中，對設(shè)計要求、設(shè)計工序和設(shè)計步驟都進(jìn)行了有序的安排。一旦設(shè)計方案出現(xiàn)錯誤，將導(dǎo)致整個設(shè)計工作的失敗。

2.5 最優(yōu)化設(shè)計

現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計中，最優(yōu)化設(shè)計是一種新型的設(shè)計方法，是通過建立最優(yōu)化問題的數(shù)學(xué)模型，運用最優(yōu)化方法，對數(shù)學(xué)模型的表達(dá)式進(jìn)行解析，并通過計算機(jī)技術(shù)來尋找設(shè)計的最有方案。最優(yōu)化設(shè)計在機(jī)械設(shè)計中的應(yīng)用時間較短，但發(fā)展迅速、應(yīng)用廣泛。這種設(shè)計方法是將機(jī)械設(shè)計的理論知識同數(shù)學(xué)、計算機(jī)信息技術(shù)，進(jìn)行了有機(jī)結(jié)合，能夠改善機(jī)械產(chǎn)品的性能，充分降低產(chǎn)品的設(shè)計和生產(chǎn)成本，成為現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計的發(fā)展方向之一。

3 機(jī)械制造技術(shù)應(yīng)用

3.1 現(xiàn)代機(jī)械制造行業(yè)的特點

（1）制造規(guī)模的全球化。隨著經(jīng)濟(jì)全球化進(jìn)程的不斷深入，機(jī)械制造行業(yè)也開始逐漸拓展到全球范圍。由于各國在能源儲備、技術(shù)水平、勞動力資源、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)等方面有著較大差距，先進(jìn)技術(shù)和研發(fā)能力開始了大規(guī)模的跨國轉(zhuǎn)移，跨國界研發(fā)與生產(chǎn)已成為時代趨勢。

（2）市場需求的多元化。隨著社會經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，人們生產(chǎn)生活水平不斷提高，對于機(jī)械產(chǎn)品的要求也就不斷提高，機(jī)械產(chǎn)品的市場需求越來越體現(xiàn)了人的個性化需要。

（3）制造技術(shù)的時代性。隨著社會發(fā)展階段的不斷推進(jìn)，機(jī)械制造技術(shù)及制造工藝也必然進(jìn)行不斷的改良和革新。現(xiàn)代的機(jī)械制造技術(shù)，在傳統(tǒng)機(jī)械制造技術(shù)的基礎(chǔ)上，通過不斷的探索與研發(fā)，將數(shù)學(xué)、物理學(xué)、自動化技術(shù)、電子信息等技術(shù)進(jìn)行了有機(jī)融合，已經(jīng)實現(xiàn)了機(jī)械制造的自動化與信息化，對機(jī)械產(chǎn)品的規(guī)?；?、標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)具有重大意義。

（4）競爭對象的國際化。我國加入WTO以來，改革開放的進(jìn)程進(jìn)一步加深，跨國貿(mào)易、跨國研發(fā)等方面的進(jìn)程也不斷推進(jìn)，機(jī)械產(chǎn)品的主要市場也朝著國際化方向發(fā)展，對外來先進(jìn)的機(jī)械產(chǎn)品兼容并蓄，市場競爭態(tài)勢日益激烈。

3.2 機(jī)械制造的自動化技術(shù)

傳統(tǒng)的機(jī)械制造技術(shù)，無法實現(xiàn)機(jī)械產(chǎn)品的規(guī)?；c標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷革新，自動化技術(shù)逐漸應(yīng)用到機(jī)械制造行業(yè)中來。機(jī)械制造行業(yè)的自動化技術(shù)，是通過機(jī)械制造技術(shù)、電子控制技術(shù)及其它技術(shù)的統(tǒng)一協(xié)作，來完成指定的制造工作。自動化技術(shù)轉(zhuǎn)變了傳統(tǒng)生產(chǎn)方式，提高了生產(chǎn)效率，降低了生產(chǎn)成本，也改善了產(chǎn)品質(zhì)量，對于機(jī)械制造行業(yè)發(fā)展而言，具有巨大的推動作用。目前，自動化技術(shù)在機(jī)械制造行業(yè)中的應(yīng)用，已經(jīng)成為主流的應(yīng)用技術(shù)。

3.3 機(jī)械制造的信息化技術(shù)

目前，信息化技術(shù)在機(jī)械制造行業(yè)中的應(yīng)用，主要在于生產(chǎn)管理與過程控制方面。已經(jīng)基本實現(xiàn)了柔性生產(chǎn)線、自動化生產(chǎn)線、自動檢測線和現(xiàn)代物流系統(tǒng)的自動化運行，對于企業(yè)生產(chǎn)效率的提高具有重要作用。

為了推進(jìn)機(jī)械制造的信息化應(yīng)用水平，就需要企業(yè)從實際需要出發(fā)，對信息化的內(nèi)容、規(guī)模、進(jìn)程等方面進(jìn)行確認(rèn)，明確發(fā)展目標(biāo)和企業(yè)需求，制定詳盡的實施規(guī)劃，解決企業(yè)目前的發(fā)展瓶頸，將CAD、CAPP、CAM、MIS等系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化整合，協(xié)同工作，才能發(fā)揮出信息化技術(shù)的優(yōu)勢。

4 機(jī)械設(shè)計與機(jī)械制造技術(shù)的發(fā)展趨勢

首先，我國國民生活水平的提高，也給機(jī)械設(shè)計與制造行業(yè)提出了新的要求，要求設(shè)計師在實際設(shè)計的過程中，通過產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、機(jī)理、材料、性能等方面進(jìn)行優(yōu)化與改良，才能滿足人們?nèi)找嫣岣叩奈镔|(zhì)需求。

其次，機(jī)械產(chǎn)品的市場規(guī)模越來越大，市場需求也越來越大，這就要求機(jī)械設(shè)計工作需要結(jié)合當(dāng)前科技發(fā)展的新形勢，合理應(yīng)用新興技術(shù)，提高產(chǎn)品的市場競爭力，才能占有更大的市場份額。

第三，當(dāng)前階段，我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展與生態(tài)環(huán)境之間的矛盾愈發(fā)顯現(xiàn)，對人們的身體健康產(chǎn)生了不利的影響，“全民環(huán)?！币呀?jīng)成為了時代的新潮流。在這樣的時代形勢下，機(jī)械設(shè)計與機(jī)械制造行業(yè)，也必須秉持“綠色環(huán)?！钡纳a(chǎn)觀念，在實現(xiàn)產(chǎn)品的實用價值的同時，也要盡量做到節(jié)能環(huán)保。

5 結(jié)語

綜上所述，現(xiàn)階段我國的機(jī)械設(shè)計與機(jī)械制造方面還有很大的發(fā)展空間，機(jī)械設(shè)計與機(jī)械制造相關(guān)技術(shù)還需要進(jìn)一步改良和優(yōu)化，智能化和信息化技術(shù)的應(yīng)用水平與應(yīng)用規(guī)模還有待擴(kuò)大，這就需要設(shè)計師在進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計時，在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、性能等方面進(jìn)行改良；需要企業(yè)在制造生產(chǎn)的過程中，不斷進(jìn)行技術(shù)革新，提高企業(yè)的競爭力，在設(shè)計與制造的同時，盡量做到節(jié)能環(huán)保，才能實現(xiàn)企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

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[2]王攀． 基于計算機(jī)技術(shù)的機(jī)械設(shè)計方法研究[J]． 電腦迷,2017,04:49．

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1671-0711（2017）09（上）-0195-02