淺析機械設(shè)計與制造技術(shù)現(xiàn)狀及相關(guān)先進技術(shù)

吳云 朱曉艷

摘要：機械設(shè)計與制造技術(shù)是我國生產(chǎn)發(fā)展中的基礎(chǔ)支撐，在現(xiàn)有機械設(shè)計與制造技術(shù)的基礎(chǔ)上難以開展生產(chǎn)工作，因此有必要對兩者保持關(guān)注，了解兩者現(xiàn)狀與相關(guān)先進技術(shù)發(fā)展。對此本文將展開相關(guān)分析，通過現(xiàn)狀表述機械設(shè)計與制造技術(shù)的發(fā)展空間、通過相關(guān)先進技術(shù)明確兩者發(fā)展方向。

Abstract： Mechanical design and manufacturing technology is the basic support in China's production development. It is difficult to carry out production work without mechanical design and manufacturing technology. Therefore， it is necessary to pay attention to the two and understand the status quo of the two and the development of related advanced technologies. This article will carry out relevant analysis， through the current situation to express the development space of mechanical design and manufacturing technology， through the relevant advanced technology to clarify the development direction of the two.

關(guān)鍵詞：機械設(shè)計;制造技術(shù);相關(guān)先進技術(shù)

Key words： mechanical design;manufacturing technology;related advanced technology

中圖分類號：TH122;TH16? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?   ? ? ? ? ? 文章編號：1674-957X（2020）20-0181-02

0? 引言

機械設(shè)計與制造技術(shù)關(guān)系到國家生產(chǎn)力乃至國力，因此兩者應(yīng)當(dāng)不斷提升，并與相關(guān)先進技術(shù)相互集合，充分發(fā)揮技術(shù)能效。而我國機械設(shè)計與制造技術(shù)發(fā)展起步較晚，較于西方國家略有不足，如我國機械設(shè)計軟件與焊接制造技術(shù)多借鑒外國研究成果，國內(nèi)相關(guān)軟件與技術(shù)水平還有待提升。因此出于機械設(shè)計與制造技術(shù)提升目的，有必要對兩者發(fā)展及相關(guān)先進技術(shù)進行研究，此舉具有一定現(xiàn)實意義。

1? 機械設(shè)計與制造技術(shù)現(xiàn)狀

1.1 機械設(shè)計現(xiàn)狀

在現(xiàn)狀上來看，我國因為機械設(shè)計起步較晚，所以國內(nèi)大部分機械設(shè)計成果都有著其他國家成功案例的影子，僅有少部分完全脫離，由此說明我國當(dāng)前機械設(shè)計水平并不令人滿意，在自主設(shè)計、創(chuàng)新能力方面顯得比較薄弱，這種現(xiàn)象如果一直持續(xù)下去，則可能會對國內(nèi)生產(chǎn)造成一定的損害，甚至導(dǎo)致我國在與別國交涉時陷入被動，如假設(shè)某國家將機械設(shè)計技術(shù)專利封閉，不對我國開放，則我國將失去可以借鑒的依靠，這時國內(nèi)機械生產(chǎn)力將大幅降低，而國家要再次獲得專利開放權(quán)，就必須付出巨大的利益，使得國家在國際層面上陷入被動。因此我國機械設(shè)計領(lǐng)域現(xiàn)狀表現(xiàn)不佳，還存在巨大的可提升空間，且提升機械設(shè)計水平是當(dāng)務(wù)之急。此外值得注意的是，國內(nèi)某些機械設(shè)計廠家或人員已經(jīng)開始嘗試獨立設(shè)計，設(shè)計成果在本質(zhì)上雖然獨立，但質(zhì)量上卻難以保障，如某設(shè)計廠家就獨立設(shè)計了機械設(shè)備制造圖紙，從圖紙層面上設(shè)計并無異常，但實際生產(chǎn)后卻出現(xiàn)了明顯的傳動系統(tǒng)異常，因此如何保障機械設(shè)計圖紙在實際制造生產(chǎn)中的質(zhì)量，是機械設(shè)計水平提升的主要方向，相關(guān)領(lǐng)域人員應(yīng)當(dāng)對此保持關(guān)注。

1.2 制造技術(shù)現(xiàn)狀

機械制造技術(shù)在現(xiàn)代涉及領(lǐng)域眾多，如工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備、軍事武裝設(shè)備、航天設(shè)備等都屬于機械設(shè)備，需要使用到制造技術(shù)。令人欣喜的是，我國當(dāng)前在機械制造技術(shù)上的水平已經(jīng)有了顯著提升，雖依舊不能與先進國家的制造技術(shù)水平比肩，但差距并不大，說明我國機械制造技術(shù)水平相對較高，至少不弱于他人。但機械制造技術(shù)的發(fā)展也有自己的難處，即機械制造技術(shù)過程復(fù)雜、資源消耗量較大，因此每次制造都存在較大的成本，而我國作為人口大國，國內(nèi)對各類機械設(shè)備的需求很大，這意味著整個機械制造行業(yè)的成本非常高，這時我國機械制造行業(yè)就面臨著資金難題，若資金出現(xiàn)問題，則機械制造技術(shù)將難以運作，更不用說謀求發(fā)展，在這一點上如何保障我國機械制造領(lǐng)域資金水平，是穩(wěn)定機械制造技術(shù)現(xiàn)狀、推動技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵要點。此外，我國機械制造技術(shù)在生產(chǎn)效率上非常突出，因此生產(chǎn)能效較高，但在尖端精密設(shè)備制造中相對較弱，因此我國是機械制造生產(chǎn)大國，但談不上生產(chǎn)強國。

2? 相關(guān)先進技術(shù)

2.1 機械制造的相關(guān)先進技術(shù)

目前，我國機械制造包含相關(guān)先進技術(shù)有很多，因此不便一一列舉，下文只對較具代表性的技術(shù)進行分析，包括環(huán)保制造、自動化技術(shù)、智能技術(shù)，各技術(shù)具體情況如下。

2.1.1 環(huán)保制造

以往機械制造中因為使用的資源過多，且依賴人工，所以經(jīng)常出現(xiàn)制造廢料大量排放、制造資源大幅浪費等問題，說明以往機械制造環(huán)保性不足，間接導(dǎo)致機械制造成本過高，需要得到控制。這一條件下，現(xiàn)代機械制造廠家都非常重視制造生產(chǎn)中的環(huán)保性，如何降低廢料排放量、降低資源浪費現(xiàn)象是他們所關(guān)注的重點，因此在現(xiàn)代制造中出現(xiàn)了環(huán)保制造技術(shù)，該項技術(shù)主要運作于設(shè)計之后、生產(chǎn)之前，能夠根據(jù)實際生產(chǎn)需求精確的計算出生產(chǎn)中所需要的資源量，再根據(jù)資源量進行精確控制，同時還能對制造所產(chǎn)生的廢料進行二次開發(fā)，這樣就對制造廢料大量排放、制造資源大幅浪費等問題進行了有效控制，提高了制造生產(chǎn)中的資源利用率，間接降低了成本，體現(xiàn)了環(huán)保理念。

2.1.2 自動化技術(shù)

自動化技術(shù)是我國現(xiàn)代機械制造中非常常見的一項技術(shù)，其成功脫離了傳統(tǒng)人工模式，實現(xiàn)了自動化生產(chǎn)制造，因此現(xiàn)今幾乎成為了每個機械設(shè)備生產(chǎn)廠家的標(biāo)配，利用該項技術(shù)能夠?qū)⒁酝恍┬枰斯と^程管理的工作環(huán)節(jié)交于技術(shù)系統(tǒng)，人工在絕大部分情況下無需實操，這時自動化生產(chǎn)的高效率、高準(zhǔn)確性優(yōu)勢將得以體現(xiàn)，即首先自動化生產(chǎn)技術(shù)在執(zhí)行生產(chǎn)命令，或調(diào)控生產(chǎn)設(shè)備時的準(zhǔn)確性、效率性更高，有效提高了機械制造的產(chǎn)能，還避免了人工模式中人工必然存在的不穩(wěn)定性、誤差性影響，其次自動生產(chǎn)模式突破了人工體能等方面的限制，甚至可以實現(xiàn)全天候無人生產(chǎn)，這也有利于機械生產(chǎn)產(chǎn)能提升，有利于生產(chǎn)廠家對機械設(shè)備生產(chǎn)周期進行把控，最后自動控制技術(shù)的應(yīng)用是一勞永逸的，因此在后續(xù)運作中不會出現(xiàn)太多成本支出，這一點區(qū)別于人工模式下持續(xù)性的人力成本支出，具有明顯優(yōu)勢。此外值得注意的是，我國自動化技術(shù)的水平與其他國家的技術(shù)水平相差無幾，單獨從該項技術(shù)層面上，我國在國際上占據(jù)尖端地位，在未來發(fā)展中應(yīng)當(dāng)保持這一局面，維系機械生產(chǎn)產(chǎn)能。

2.1.3 智能技術(shù)

在表面上智能化技術(shù)與自動化技術(shù)類似，兩者都具備自動控制機械設(shè)備生產(chǎn)的能力，但區(qū)別在于前者的信息識別能力更強，后者則相對較弱，因此在現(xiàn)代機械設(shè)備制造生產(chǎn)當(dāng)中，很多生產(chǎn)廠家都將智能化技術(shù)作為自動化技術(shù)的終端來使用。智能化技術(shù)的“智能”特征體現(xiàn)代表了相關(guān)技術(shù)系統(tǒng)具有近乎人類的思維能力，具有類似人類神經(jīng)系統(tǒng)的思維模式，且因為其不存在人工能力限制，所以在信息識別、讀取等處理環(huán)節(jié)上，性能還要超過人類，這時當(dāng)該項技術(shù)作為機械設(shè)備生產(chǎn)終端時，將會對生產(chǎn)中的所有信息進行監(jiān)控，如電力信息、設(shè)備運作狀態(tài)等，根據(jù)這些信息智能技術(shù)終端可以依照人工預(yù)設(shè)的復(fù)雜邏輯來識別信息是否存在異常，若存在異常將根據(jù)信息類型對異常情況進行定義識別，并嘗試性的采用修復(fù)方案進行治理，如果無法治理則會智能的向人工發(fā)送通知，通過人工來進行處理，同時某些智能終端在發(fā)送通知時還會采取緊急控制策略，將異常設(shè)備停止，以免異常情況惡化。由此可見，智能技術(shù)能夠作為一個取代人工的機械設(shè)備制造生產(chǎn)管理者來使用，可起到提高機械設(shè)備制造生產(chǎn)質(zhì)量、穩(wěn)定性、安全性的作用。

2.2 機械設(shè)計的相關(guān)先進技術(shù)

仿真虛擬技術(shù)是現(xiàn)代機械設(shè)計中比較常用的技術(shù)，其主要功能在于：①在設(shè)計過程中搜集設(shè)計信息，逐漸根據(jù)信息來完成設(shè)計圖紙建模，所得模型具有立體化特征，人工可以直觀的對模型中的任意部位進行查閱，確認各部位參數(shù)是否有誤，同時還會對設(shè)計圖紙各結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系進行計算，確保設(shè)計圖紙整體質(zhì)量;②在計算機虛擬服務(wù)器基礎(chǔ)上構(gòu)建一個虛擬測試環(huán)境，虛擬環(huán)境與現(xiàn)實環(huán)境相差無幾，因此在環(huán)境中導(dǎo)入之前完成的模型，可以直接檢驗?zāi)Ｐ驮趯嶋H環(huán)境中的表現(xiàn)，如果模型在虛擬模型中表現(xiàn)不佳，就代表設(shè)計圖紙所得出的成果不能應(yīng)用于實際環(huán)境，同樣起到了保障設(shè)計圖紙質(zhì)量的作用;③在虛擬環(huán)境基礎(chǔ)上采用仿真軟件可以對環(huán)境參數(shù)進行調(diào)整，此舉可以動態(tài)性的檢驗?zāi)Ｐ驮诓煌h(huán)境中的表現(xiàn)，如果模型在某個仿真環(huán)境條件下表現(xiàn)不佳，則說明設(shè)計圖紙存在缺陷，如果實際應(yīng)用時遇到了類似情況，將出現(xiàn)異常，因此要對方案進行調(diào)整。

2.3 綜合應(yīng)用的相關(guān)先進技術(shù)

數(shù)控加工是一種可應(yīng)用于機械制造與設(shè)計兩個方面的綜合性先進技術(shù)，主要利用機械生產(chǎn)機床來進行生產(chǎn)，在機床支撐下可以有效提高生產(chǎn)效率，同時借助數(shù)控系統(tǒng)基本實現(xiàn)了自動化生產(chǎn)，解決了生產(chǎn)質(zhì)量與成本方面的問題，而在機械設(shè)計方面，因為數(shù)控技術(shù)的介入使得機械設(shè)備生產(chǎn)環(huán)境、要求發(fā)生了改變，所以圍繞數(shù)控要求來進行設(shè)計，可以明確設(shè)計方向，避免以往問題發(fā)生，消除成果質(zhì)量問題。此外，就我國數(shù)控技術(shù)現(xiàn)狀可知，國內(nèi)數(shù)控技術(shù)在機械設(shè)計與制造中已經(jīng)從以往強制性模式中脫離，轉(zhuǎn)入了柔性生產(chǎn)模式，該模式中相關(guān)工作人員可以根據(jù)數(shù)控系統(tǒng)對機械設(shè)計與生產(chǎn)過程進行精密的把控，基本可依照實際情況進行調(diào)節(jié)，說明柔性模式靈活性、穩(wěn)定性更高，在未來發(fā)展中應(yīng)當(dāng)大力推廣與研究，盡可能推動數(shù)控技術(shù)發(fā)展，為國內(nèi)機械設(shè)計與制造提供更有利的支撐。

3? 結(jié)語

綜上，本文對“機械設(shè)計與制造技術(shù)現(xiàn)狀及相關(guān)先進技術(shù)”進行了分析，通過分析可知我國當(dāng)前機械設(shè)計與制造技術(shù)表現(xiàn)并不令人滿意，兩者還有很大的發(fā)展空間，而在發(fā)展中要緊貼發(fā)展方向，對此文中提出了相關(guān)先進技術(shù)，這些技術(shù)就代表了發(fā)展方向，結(jié)合各項技術(shù)進行發(fā)展，可起到推動我國機械設(shè)計與制造技術(shù)水平提升的作用。

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