李玉剛

摘要機械企業(yè)研發(fā)工程師的有效工作使企業(yè)的競爭力不斷增強,而要成為一名優(yōu)秀的研發(fā)人才,必須具有完整的知識體系。本文從知識體系的基礎(chǔ)、知識體系的核心、知識體系的發(fā)動機三個方面論述了各學(xué)科對產(chǎn)品研發(fā)工作的重要作用。

關(guān)鍵詞機械;研發(fā)工程師;知識體系;設(shè)計

中圖分類號TH11文獻標識碼A文章編號1673-9671-(2009)112-0096-01

0引言

我國機械工業(yè)經(jīng)過50多年的發(fā)展,取得了令人矚目的成就,而機械行業(yè)的競爭也日趨激烈。各企業(yè),尤其是技術(shù)含量比較高的企業(yè),希望通過研究開發(fā),擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的新產(chǎn)品,滿足不斷更新的市場需求,進一步推動和引導(dǎo)市場,增強企業(yè)的競爭力。幾乎所有的企業(yè)都加大了對研發(fā)能力的投入,擴充了研發(fā)部門的力量,有的國企、甚至民營企業(yè)創(chuàng)建了自己的技術(shù)研究院。

機械研發(fā)工程師在企業(yè)研發(fā)部門、研究機構(gòu)中具有最重要的作用,其工作涉及到產(chǎn)品的概念設(shè)計、詳細設(shè)計到試制等整個研發(fā)流程,要求機械研發(fā)的工程師具有廣博的知識體系。對他們所需要的各種知識進行相對系統(tǒng)化的整理,對于立志成為優(yōu)秀的研發(fā)人才的工程師來講,無疑具有一定的指導(dǎo)意義。

1知識體系的基礎(chǔ): 數(shù)學(xué)、力學(xué)、材料學(xué)

1.1數(shù)學(xué)

第一位諾貝爾物理獎獲得者倫琴在回答“科學(xué)家需要什么樣的修養(yǎng)”時說,“第一是數(shù)學(xué),第二是數(shù)學(xué),第三還是數(shù)學(xué)”。機械研發(fā)工程師在工作過程中離不開識別、分析、計算、模擬仿真及數(shù)據(jù)處理分析等基本能力,這些都離不開數(shù)學(xué);另外,新知識的獲取和科學(xué)思維能力的培養(yǎng),也需要具有很好的數(shù)學(xué)背景。

1.2力學(xué)

機械指的是利用力學(xué)原理組成的各種裝置,而力學(xué)是研究物質(zhì)機械運動規(guī)律的科學(xué)。力學(xué)和機械是不可分割的統(tǒng)一體。機械結(jié)構(gòu)是機械承受載荷而起作用的部分,其中蘊含著很多力學(xué)概念和力學(xué)問題。例如,轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速問題,動平衡問題,高速切削的振動控制問題,結(jié)構(gòu)疲勞失效問題等。機械研發(fā)工程師必須具有善于思索的“力學(xué)頭腦”。

1.3材料學(xué)

所有機器都是由許多性能各異的材料加工或各種零件組裝而成,對于一種機械產(chǎn)品,人們總是力求其功能優(yōu)異,結(jié)構(gòu)緊湊,質(zhì)量穩(wěn)定,安全可靠,價格低廉,這就需要高水平設(shè)計、合理加工和正確使用,三者密切配合。這三個環(huán)節(jié)都要涉及許多材料問題。工程師應(yīng)該掌握有關(guān)工程材料的基本理論和基本知識;掌握常用工程材料成分-組織-性能-應(yīng)用之間關(guān)系的一般規(guī)律;熟悉常用工程材料的生產(chǎn)工藝過程;具有根據(jù)機械零件的服役條件和失效形式,合理選用工程材料、正確設(shè)計熱處理方案的初步能力。

2知識體系的核心:機械設(shè)計與制造的基本方法理論

產(chǎn)品研發(fā)活動是產(chǎn)品研究和開發(fā)的全過程,主要包括產(chǎn)品方案設(shè)計、詳細設(shè)計以及試制等。掌握機械設(shè)計與制造的基本理論是機械研發(fā)工程師需要掌握的知識體系的核心。

2.1機械設(shè)計方法學(xué)

與一般認識事物、解決問題都需要正確的方法一樣,在產(chǎn)品開發(fā)工作中,也離不開科學(xué)的設(shè)計方法。機械設(shè)計方法學(xué),是研究產(chǎn)品設(shè)計規(guī)律、產(chǎn)品設(shè)計程序以及產(chǎn)品設(shè)計各階段具體方法的一門綜合學(xué)科。通過對設(shè)計方法學(xué)的學(xué)習(xí),工程師重點要了解以下內(nèi)容:

1)原理結(jié)構(gòu)方案設(shè)計和總體設(shè)計的步驟、思維方法和基本原則,方案評價方法。

2)以系統(tǒng)工程方法為基礎(chǔ),綜合考慮人-機-環(huán)境三者的關(guān)系,確立市場-設(shè)計-制造一體化的設(shè)計思想。

3)機械設(shè)計領(lǐng)域的新的方法、技術(shù)和概念,例如優(yōu)化設(shè)計、可靠性設(shè)計、穩(wěn)健設(shè)計、并行設(shè)計、虛擬設(shè)計、綠色設(shè)計、創(chuàng)新設(shè)計等現(xiàn)代設(shè)計方法。

2.2機械原理與機械設(shè)計

機械原理主要是探討機構(gòu)的設(shè)計方法,用于產(chǎn)品原理方案設(shè)計,決定了產(chǎn)品的整體設(shè)計水平,是實現(xiàn)產(chǎn)品創(chuàng)新的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。機械設(shè)計工程師需要熟悉各種常用機構(gòu)的組成原理,對其進行運動及動力學(xué)的工作特性分析,并能夠在具體機械手設(shè)計時能夠合理的對機構(gòu)進行選型、組合、變異等應(yīng)用,設(shè)計出滿足給定工程設(shè)計任務(wù)要求,結(jié)構(gòu)和尺寸都最佳的實用機構(gòu)。

機械設(shè)計則主要是在產(chǎn)品的詳細設(shè)計階段,對整部機器以及機械零部件設(shè)計需要的基本知識。在此階段,產(chǎn)品設(shè)計產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)關(guān)系和參數(shù)逐步的清晰并不斷完善。通過對一些通用零件,例如連接件、傳動系統(tǒng)、軸系等的設(shè)計原理、方法的掌握,綜合運用力學(xué)、材料學(xué)等方面的知識,并有效利用標準、規(guī)范、手冊查閱有關(guān)技術(shù)資料,就能提高自己的分析問題和解決問題的能力,設(shè)計出既滿足使用功能要求,又經(jīng)濟環(huán)保的產(chǎn)品。

2.3機械制造技術(shù)

產(chǎn)品從設(shè)計成為現(xiàn)實是必須通過加工才能完成的,設(shè)計師需要了解制造工藝,在設(shè)計的過程中需要時刻考慮工藝的可行性以及工藝所需的成本。研發(fā)中心往往會有效組合利用各類資源,在自己已有的配套產(chǎn)品生產(chǎn)廠家或者具有靈活優(yōu)秀加工經(jīng)驗和條件的企業(yè)進行各個零部件的試制,而相關(guān)研發(fā)工程師仍然需要密切配合、跟蹤并檢查各零部件的加工制造裝配過程。因此研發(fā)工程師需要學(xué)習(xí)制造方面的理論和方法,主要包括機械加工和裝配方面的基本理論,加工精度理論、影響加工質(zhì)量的各項因素等基礎(chǔ)知識,并要時刻學(xué)習(xí)當前先進的制造模式和方法。

3知識體系的發(fā)動機:數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用能力

現(xiàn)代企業(yè)在信息化建設(shè)過程中,普遍采用了基于計算機和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的CAD/CAE/CAM一體化產(chǎn)品開發(fā)方法,在概念設(shè)計階段就直接采用計算機實體造型和曲面造型技術(shù),當零件在計算機上建立三維數(shù)字模型后,設(shè)計人員就可以在計算機上很方便地進行后續(xù)環(huán)節(jié)的設(shè)計工作,例如結(jié)構(gòu)分析與仿真、部件的模擬裝配、總體布置、管路鋪設(shè)、運動模擬、干涉檢查、數(shù)控加工編程等,這種數(shù)字化技術(shù)從根本上改變了傳統(tǒng)的設(shè)計與制造方式,大幅度提高了設(shè)計與制造技術(shù)水平。作為機械研發(fā)的工程師來說,掌握現(xiàn)代化的CAD/CAE/CAM一體化知識,無疑會將自己的研發(fā)水平登上一個更高的臺階。這種數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用能力是工程師能夠充分發(fā)揮自己水平和能力的發(fā)動機。

4結(jié)論

改革開放20多年的發(fā)展,我國的機械工業(yè)取得了一系列的重大成就,已經(jīng)形成了門類齊全,具有相當規(guī)模和水平的機械制造業(yè)體系。但是,與國際先進水平相比,整體上大而不強,素質(zhì)不高,自主創(chuàng)新能力薄弱,國際競爭力不強。做機械企業(yè)研發(fā)工作的工程師,只有掌握了系統(tǒng)的知識體系,在實際工作中發(fā)現(xiàn)問題,分析問題,解決問題,做到學(xué)以致用,才能真正有效的進行產(chǎn)品的研發(fā)和創(chuàng)新,才能提高企業(yè)的核心競爭力。

參考文獻

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