文/李帥 孫凱

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淺析機(jī)械設(shè)計(jì)與機(jī)械制造技術(shù)

文/李帥1孫凱2

1.沈陽市興業(yè)機(jī)械廠；2.沈陽上發(fā)汽車零部件有限公司

在當(dāng)前的信息時(shí)代背景下，機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)與制造正在向著智能化、自動(dòng)化的方向不斷發(fā)展，因而這也就決定了現(xiàn)代機(jī)械產(chǎn)品的特點(diǎn)。即智能化、系統(tǒng)化、模塊化，并且能夠?qū)崿F(xiàn)基于產(chǎn)品特點(diǎn)的個(gè)性化設(shè)計(jì)。本文對機(jī)械設(shè)計(jì)與機(jī)械制造技術(shù)進(jìn)行了探討分析。

機(jī)械設(shè)計(jì)；機(jī)械制造；技術(shù)

機(jī)械設(shè)計(jì)技術(shù)有以下的幾種：工藝的設(shè)計(jì)、產(chǎn)品方法設(shè)計(jì)的理論、用料的選擇以及機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)等?，F(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)技術(shù)主要包括系統(tǒng)工程、設(shè)計(jì)仿真技術(shù)、優(yōu)化設(shè)計(jì)以及計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)可靠性設(shè)計(jì)等。我國近年來機(jī)械設(shè)計(jì)制造技術(shù)得到了長足的發(fā)展，但是，與傳統(tǒng)工業(yè)發(fā)達(dá)國家相比，我們還存在著十分明顯的差距。由于技術(shù)、管理、投入不足等多方面的的因素，我國的制造業(yè)正承受著國際市場的巨大壓力。利用先進(jìn)的科技信息技術(shù)、科學(xué)思維，以及合理高效的設(shè)計(jì)方法理論來提升設(shè)計(jì)的質(zhì)量和水平，對機(jī)械設(shè)計(jì)技術(shù)的進(jìn)步做出貢獻(xiàn)。

1 我國機(jī)械設(shè)計(jì)制造技術(shù)發(fā)展的現(xiàn)狀分析

機(jī)械設(shè)計(jì)制造包括研究產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、加工制造、銷售使用、維修服務(wù)乃至回收再生的整個(gè)過程。它是以提高質(zhì)量、效益、競爭力為目標(biāo)，包含物質(zhì)流、信息流和能量流的完整的系統(tǒng)工程。我們?nèi)匀恍枰暤氖?，由于中國底層基礎(chǔ)還十分薄弱，與工業(yè)發(fā)達(dá)國家相比，我國的制造業(yè)仍然存在著一個(gè)階段性的整體上的不足。我國機(jī)械制造業(yè)的快速發(fā)展，主要依靠技術(shù)引進(jìn)和趕超型發(fā)展戰(zhàn)略，嚴(yán)重缺乏自主研發(fā)環(huán)節(jié)，這在很大程度上限制了中國機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展，加之中國勞動(dòng)力資源豐富而資金相對短缺，致使機(jī)械制造業(yè)的科技研發(fā)明顯滯后。雖然中國機(jī)械制造業(yè)的產(chǎn)品數(shù)量已經(jīng)位居世界前列，但主要依賴于勞動(dòng)密集型產(chǎn)品，具有自主知識產(chǎn)權(quán)的高、精、尖產(chǎn)品比較少，在國際競爭中取得了相對的劣勢。同時(shí)，我國械制造業(yè)產(chǎn)品的質(zhì)量雖然有了很大程度的提高，但大量的機(jī)電產(chǎn)品的質(zhì)量可靠性、外觀設(shè)計(jì)、內(nèi)在性能還存在一些問題。所以，就目前實(shí)際情況總體來說，中國的制造業(yè)大而不強(qiáng)，中國是制造大國而不是制造強(qiáng)國。

2 機(jī)械制造中先進(jìn)技術(shù)分析

一計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造（CAD/CAM）技術(shù)。算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造（CAD/CAM）技術(shù)是20世紀(jì)制造領(lǐng)域最杰出的成就之一，也是計(jì)算機(jī)在制造業(yè)中應(yīng)用最成功的范例之一，它是一門多學(xué)科綜合的技術(shù)，也是當(dāng)今發(fā)展最快的技術(shù)之一，目前已經(jīng)形成相關(guān)產(chǎn)業(yè)。AD/CAM等新技術(shù)在制造業(yè)的應(yīng)用，對制造業(yè)的制造模式和市場形勢產(chǎn)生了巨大影響，促進(jìn)了生產(chǎn)模式的轉(zhuǎn)變和制造業(yè)市場形勢的變化。二是數(shù)控加工技術(shù)。隨著科技的發(fā)展，產(chǎn)品的形狀和結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，對零件加工質(zhì)量的要求也越來越高。由于產(chǎn)品改型頻繁，在一般機(jī)械加工中，單件和中小批量產(chǎn)品所占比重越來越大。為了保證產(chǎn)品質(zhì)量、提高生產(chǎn)率和降低成本，要求機(jī)床不僅具有較好的通用性和靈活性，而且對加工過程中的自動(dòng)化提出了更高的要求。數(shù)控加工技術(shù)就是在這種環(huán)境下發(fā)展起來的，適用于精度高，零件形狀復(fù)雜的單件和中小批量生產(chǎn)的高效、柔性的自動(dòng)化加工技術(shù)。目前，數(shù)控技術(shù)發(fā)展迅速，應(yīng)用領(lǐng)域已從航空航天普及到汽車、機(jī)床等制造業(yè)及其他中小批量生產(chǎn)的機(jī)械制造行業(yè)中。三是精密與超精密加工技術(shù)。隨著航空航天、計(jì)算機(jī)、材料科學(xué)、激光和自動(dòng)控制系統(tǒng)等高科技產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展，綜合應(yīng)用當(dāng)今先進(jìn)的加工技術(shù)，使機(jī)械加工精度已經(jīng)提高到了0.01μm的亞納米級，并向納米級發(fā)展。精密加工和超精密加工技術(shù)是現(xiàn)代制造技術(shù)的前沿和主要發(fā)展方向之一，它已經(jīng)成為國際科技競爭中能否取得成功的關(guān)鍵技術(shù)，尤其是精密加工技術(shù)在尖端產(chǎn)品和現(xiàn)代武器制造中有舉足輕重的地位。四是超高速切削、磨削技術(shù)。超高速加工技術(shù)是指采用超硬刀具和磨具，利用能可靠實(shí)現(xiàn)高速運(yùn)動(dòng)的高精度、高自動(dòng)化和高柔性的制造設(shè)備，以提高切削速度來達(dá)到提高材料去除率、加工精度和加工質(zhì)量的先進(jìn)加工技術(shù)。具有切削力小、熱變形小、加工精度高和降低加工成本等優(yōu)越性。五是新一代制造裝備技術(shù)。（1）虛擬軸機(jī)床。新型并聯(lián)構(gòu)型制造裝備虛擬軸機(jī)床實(shí)質(zhì)上是機(jī)器人與機(jī)床的混合物，其在結(jié)構(gòu)上完全不同于傳統(tǒng)的數(shù)控機(jī)床，具有模塊化程度高，結(jié)構(gòu)簡單，速度、動(dòng)態(tài)響應(yīng)快，造價(jià)低等優(yōu)點(diǎn)，克服了傳統(tǒng)的機(jī)床設(shè)備一些無法避免的固有缺陷。（2）微細(xì)制造與納米技術(shù)。隨著人們對許多工業(yè)產(chǎn)品的功能集成化和外觀小型化的需求，使零部件的尺寸日趨微小化。這些需求導(dǎo)致了自20世紀(jì)70年代起出現(xiàn)了微細(xì)加工和納米制造技術(shù)，他們促使了微型機(jī)器向系統(tǒng)化方向發(fā)展，并形成了有廣闊發(fā)展前景的微機(jī)電系統(tǒng)（MEMS）。在機(jī)械設(shè)計(jì)中的最為主要的科學(xué)技術(shù)就是機(jī)械設(shè)計(jì)制造技術(shù)，機(jī)械設(shè)計(jì)者應(yīng)該掌握和了解機(jī)械設(shè)計(jì)制造的基礎(chǔ)知識，在此基礎(chǔ)上對產(chǎn)品進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)，根據(jù)色彩、結(jié)構(gòu)等方面機(jī)械設(shè)計(jì)理念的提出，結(jié)合實(shí)際的設(shè)計(jì)元素對作品進(jìn)行綜合設(shè)計(jì)，在制作的過程中要按照機(jī)械設(shè)計(jì)制造的客觀規(guī)律，從而設(shè)計(jì)出更容易被人們所接受的優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品。

3 機(jī)械產(chǎn)品的現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法

一是智能化。智能化設(shè)計(jì)方法的主要特點(diǎn)是：根據(jù)設(shè)計(jì)方法學(xué)理論，借助于三維圖形軟件、智能化設(shè)計(jì)軟件和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，以及多媒體等工具進(jìn)行產(chǎn)品的開發(fā)設(shè)計(jì)、表達(dá)產(chǎn)品的構(gòu)思、描述產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)。二是系統(tǒng)化。系統(tǒng)化設(shè)計(jì)方法的主要特點(diǎn)是：將設(shè)計(jì)看成由若干個(gè)設(shè)計(jì)要素組成的一個(gè)系統(tǒng)，每個(gè)設(shè)計(jì)要素既具有獨(dú)立性又存在著有機(jī)的聯(lián)系，并具有層次性，所有的設(shè)計(jì)要素結(jié)合后，即可實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)系統(tǒng)所需完成的任務(wù)。三是模塊化。模塊化設(shè)計(jì)方法的主要特點(diǎn)是：視具有某種功能的實(shí)現(xiàn)為一個(gè)結(jié)構(gòu)模塊，通過結(jié)構(gòu)模塊的組合，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的方案設(shè)計(jì)。四是基于產(chǎn)品特征知識。基于產(chǎn)品特征知識設(shè)計(jì)方法的主要特點(diǎn)是：用計(jì)算機(jī)能夠識別的語言描述產(chǎn)品的特征及其設(shè)計(jì)領(lǐng)域?qū)＜业闹R和經(jīng)驗(yàn)，建立相應(yīng)的知識庫及推理機(jī)，再利用已存儲(chǔ)的領(lǐng)域知識和建立的推理機(jī)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的方案設(shè)計(jì)。

4 結(jié)束語

綜上所述，隨著科技水平的不斷提升，我國機(jī)械制造業(yè)取得一定的成績，但是我國的機(jī)械設(shè)計(jì)與制造技術(shù)還存在著一定的不足，這些都嚴(yán)重的影響到我國機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展。在機(jī)械設(shè)計(jì)與制造中掌握時(shí)代發(fā)展的趨勢，不斷地對設(shè)計(jì)方法與制造技術(shù)進(jìn)行完善，采用先進(jìn)的機(jī)械制造技術(shù)，從而推動(dòng)我國機(jī)械制造水平的提升。

[1]張寶坤,王淑霞,王艷.機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化的發(fā)展方向[J].化工裝備技術(shù),2015.