淺談現(xiàn)代機械設(shè)計及其發(fā)展趨勢

陳國海

【摘 要】現(xiàn)代機械設(shè)計是一項系統(tǒng)性很強的綜合性技術(shù)，是一個國家制造水平的重要標志，是一個國家經(jīng)濟發(fā)展的關(guān)鍵內(nèi)容。機械制造要與社會發(fā)展相互促進，了解機械制造技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢，敢于創(chuàng)新，才能把握機遇。本文就這話題展開探討，以增進對現(xiàn)代機械制造的了解，促進經(jīng)濟發(fā)展。

【關(guān)鍵詞】機械設(shè)計；產(chǎn)品制造；現(xiàn)狀；發(fā)展趨勢

不論是發(fā)達國家還是發(fā)展中國家，都在大力發(fā)展機械制造技術(shù)。機械制造成為了衡量一國工業(yè)水平的重要標準，也成為了各個國家之間科技競爭力的重大內(nèi)容。現(xiàn)代機械制造技術(shù)在傳統(tǒng)制造技術(shù)的基礎(chǔ)上，與計算機技術(shù)、信息技術(shù)、自動控制技術(shù)等完美結(jié)合，是集機械、電子、信息、材料與管理技術(shù)于一體的綜合性技術(shù)。一個國家的制造水平是一個國家的經(jīng)濟支柱，是工業(yè)得以發(fā)展的基礎(chǔ)，是影響國民經(jīng)濟發(fā)展的關(guān)鍵性因素。目前，我國正處于經(jīng)濟發(fā)展的關(guān)鍵時期，作為一個發(fā)展中的工業(yè)大國，我們最薄弱環(huán)節(jié)是機械制造技術(shù)。展望未來制造業(yè)的發(fā)展，必須與人類和社會的進步同步，但是無論怎樣發(fā)展都必須與自然界保持和諧，這樣才可以保證國民經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展。對于我國的機械制造業(yè)而言，了解我國機械制造技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，把握現(xiàn)代機械制造的發(fā)展趨勢，抓住發(fā)展機遇，不斷的更新理念，把機械制造技術(shù)放在戰(zhàn)略優(yōu)先地位，并以足夠的力度予以實施，才能盡快縮小與發(fā)達國家的差距，才能在激烈的市場競爭中立于不敗之地，我國由制造業(yè)大國向制造業(yè)強國過渡的偉大目標才有可能盡早實現(xiàn)。

1.現(xiàn)代機械制造技術(shù)的發(fā)展歷程

自從我國工業(yè)時代的興起到現(xiàn)在，機械制造業(yè)不斷在發(fā)生變化。從手工到機械，機械手工相結(jié)合，到自動化、智能化等等，并且隨著科學技術(shù)的更新進步不斷的發(fā)展新的機械制造技術(shù)。根據(jù)生產(chǎn)方式的變化，可以分為五種類型：第一類是勞動密集型生產(chǎn)方式，這包括早期的工業(yè)生產(chǎn)和手工制造業(yè)。第二類是隨著工業(yè)化的發(fā)展，生產(chǎn)社會化的不斷加快，設(shè)備密集型的生產(chǎn)方式出現(xiàn)，汽車制造業(yè)和軸承等這樣的大批量流水線生產(chǎn)業(yè)被研發(fā)，這些均屬于設(shè)備密集型。第三類是信息密集型生產(chǎn)方式，這類生產(chǎn)方式是指新型機電一體化設(shè)備的加工生產(chǎn)，它實現(xiàn)了人與機器設(shè)備之間的信息交流，機器能夠通過獲得的信息實現(xiàn)快速準確的加工。第四類是知識密集型生產(chǎn)方式，制造理念的飛躍即屬于此類生產(chǎn)方式，其典型代表有計算機集成制造和柔性制造在內(nèi)的較少信息參與的加工，柔性制造系統(tǒng)計算機集成制造系統(tǒng)。第五類是智能密集型生產(chǎn)方式，敏捷制造和智能制造是這類生產(chǎn)的主要內(nèi)容，它是一種全新的生產(chǎn)方式，目前正在被研究和實施智能密集型生產(chǎn)方式的技術(shù)可以快速響應(yīng)市場的變化，超前地開發(fā)產(chǎn)品，從而實現(xiàn)多品種產(chǎn)品的全過程管理。

2.現(xiàn)代機械制造技術(shù)的現(xiàn)狀及其特點

近年來，我國雖然不斷采用先進的制造技術(shù)，并且積極引進國外先進技術(shù)，但是制造業(yè)與發(fā)達國家相比，仍然存在著很大的差距在制造業(yè)自動化發(fā)展方面發(fā)達國家已經(jīng)達到了相當高的水平，實現(xiàn)了機械制造系統(tǒng)自動化最近十年來，發(fā)達國家致力于新型自動化制造系統(tǒng)，并且研制出一系列的制造系統(tǒng)，比如敏捷制造計算機集成制造系統(tǒng)和并行工程等然而我國的機械制造技術(shù)水平還處在一個非常低的水平，大約落后發(fā)達國家20年這主要表現(xiàn)在，第一，制度落后發(fā)達國家通過計算機管理制造，擺脫了人的因素，生產(chǎn)模式得到了很大的發(fā)展，組織管理得到了重視，推動了新的管理思想的發(fā)展，新的技術(shù)的發(fā)展，這些新的思想和技術(shù)包括準時生產(chǎn)精益生產(chǎn)敏捷制造并行工程等。而我國，計算機輔助管理只有在少數(shù)大型企業(yè)局部被采用，大多數(shù)的小型企業(yè)依然處于經(jīng)驗管理較低的階段，這些都充分顯示了我們在這方面存在著不足。第二，設(shè)計方法落后不斷更新設(shè)計數(shù)據(jù)和準則，計算機輔助設(shè)計技術(shù)的廣泛采用，新的設(shè)計方法的應(yīng)用，不僅如此，無圖紙設(shè)計生產(chǎn)早已經(jīng)在發(fā)達國家的大型企業(yè)中得到廣泛的應(yīng)用，然而我國企業(yè)采用CAD/CAM技術(shù)的的比率都比較低。未來的日子里應(yīng)該向發(fā)達國家學習，新型的技術(shù)和方法的應(yīng)用已經(jīng)是迫在眉睫了。第三，制造工業(yè)落后。納米技術(shù)、電磁加工技術(shù)、激光加工技術(shù)、復合加工技術(shù)以及超塑加工技術(shù)等這些高精度加工的細微加工技術(shù)在發(fā)達國家制造業(yè)中得到廣泛的使用，而我國尚在開發(fā)之中，不論是大型企業(yè)還是小型企業(yè)都很少使用，普及率不高，差距很大。第四，自動化程度相對較低。已經(jīng)達到知識智能化和柔性自動化的制造系統(tǒng)在發(fā)達國家制造業(yè)得到應(yīng)用，比如先進的數(shù)控機床、加工中心，柔性制造單元等等。然而我國的單機自動化、剛性自動化仍在初級階段徘徊，僅在少數(shù)大型企業(yè)中使用柔性制造單元和系統(tǒng)?，F(xiàn)代機械制造技術(shù)已經(jīng)不再是傳統(tǒng)意義上的技術(shù)了，而是發(fā)生了質(zhì)的變化，主要特征有：第一，對于機械執(zhí)照這樣一種綜合性的制造技術(shù)，為了提高企業(yè)核心競爭力、促進企業(yè)整體健康發(fā)展，必須大力推進因此，這項技術(shù)的意義并不僅僅限于制造過程本身，更為重要的是提高制造業(yè)的經(jīng)濟效益和社會效益，達到綜合效益的最大化才是最終的目標。第二，機械制造技術(shù)是產(chǎn)品獲得市場競爭力的要素之一如今，市場競爭的核心是如何提高生產(chǎn)率制造技術(shù)是以時間為核心的時間成本和質(zhì)量的三要素矛盾的統(tǒng)一。第三，先進的制造技術(shù)經(jīng)過不斷吸收各種高新技術(shù)，已經(jīng)成為了完善的系統(tǒng)工程，它能方便的進行物質(zhì)能量信息交換第四，世界各國都在大力發(fā)展機械制造技術(shù)，將其作為提高國家競爭力的一項關(guān)鍵性技術(shù)。

3.現(xiàn)代機械制造技術(shù)的發(fā)展趨勢

新興的制造技術(shù)以傳統(tǒng)制造技術(shù)為基礎(chǔ)，這保證了對傳統(tǒng)的傳承，同時又將最新的成功運用到了機械生產(chǎn)的過程中?，F(xiàn)代機械制造技術(shù)主要朝以下兩個方向發(fā)展：第一，機械制造的高度自動化，這方面的代表是敏捷制造和CIMS等的進一步發(fā)展第二，精密工程技術(shù)以精密加工為基礎(chǔ)，它使得現(xiàn)代機械制造技術(shù)進入到微型電子技術(shù)時代，這主要包括細微加工、納米技術(shù)等。當今，隨著技術(shù)、經(jīng)濟、信息、營銷的全球化，21世紀的制造業(yè)的發(fā)展趨勢又可以概括如下：第一，虛擬化，虛擬化的核心是計算機仿真。虛擬化技術(shù)在設(shè)計過程和制造技術(shù)過程中的擬實技術(shù)和虛擬技術(shù)，它能夠大幅度的加快產(chǎn)品開發(fā)速度，而且能夠降低開發(fā)的風險。第二，綠色化是指可持續(xù)發(fā)展的制造技術(shù)。該技術(shù)主要承擔雙重職責，包括承擔產(chǎn)品生產(chǎn)中節(jié)約資源和保護環(huán)境。綠色制造能夠最大限度的減少對環(huán)境的影響，同時保證能源最高的利用率。第三，全球化。網(wǎng)絡(luò)化、標準化和集成化這些因素構(gòu)成了全球化的技術(shù)基礎(chǔ)。第四，制造業(yè)信息化。知識經(jīng)濟時代，制造業(yè)的發(fā)展依賴于信息，不再需要依靠加大投資來獲取利益，通過項目的引進，規(guī)范每一個環(huán)節(jié)，完善機械制造過程，他們的大力發(fā)展快速的促進了機械制造業(yè)的發(fā)展。第五，設(shè)計與工藝一體化?？茖W技術(shù)的發(fā)展使得市場的競爭力不斷發(fā)展，企業(yè)對產(chǎn)品的需求不再和傳統(tǒng)相同，更加注重產(chǎn)品的個性化和多樣化，如今小批量生產(chǎn)已經(jīng)取代了大規(guī)模的批量生產(chǎn)，現(xiàn)代制造技術(shù)縮短生產(chǎn)周期，減少了產(chǎn)品生產(chǎn)制造中原料的耗費，同時降低了生產(chǎn)成本。

4.結(jié)束語

綜上所述，現(xiàn)代機械制造技術(shù)貫穿在生產(chǎn)加工過程中的一種綜合計算機輔助技術(shù)、人工智能的先進技術(shù)，對提高產(chǎn)品質(zhì)量，生產(chǎn)效益以及市場競爭力有著重大影響，我們要把機械制造擺在戰(zhàn)略的高度，將技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵放在機械制造技術(shù)的開發(fā)和研究工作上。不斷研究新的機械制造技術(shù)，讓生產(chǎn)制造更具效益性，讓產(chǎn)品質(zhì)量有更大的提高，增進產(chǎn)品的人性化，綠色環(huán)?；屓藗兊纳罡邮孢m、健康。