智能制造時代機械設計技術思考

文天祥

摘要：隨著我國機械制造業(yè)的不斷發(fā)展，智能機械制造業(yè)的發(fā)展趨勢已成為必由之路，以推動經(jīng)濟發(fā)展。如今智能制造機械也逐步應用到機械制造業(yè)，這不僅提升了生產(chǎn)效率，而且還改進了制造技術。在這種背景下，本文不僅對智能制造業(yè)的特征和應用意義進行剖析，而且還研究了當前我國智能制造業(yè)存在的技術問題，并對智能制造的機械設計技術進行了分析，提出針對性的意見和建議。

Abstract： With the continuous development of China's machinery manufacturing industry， the development trend of intelligent machinery manufacturing industry has become the only way to promote economic development. Nowadays， intelligent manufacturing machinery is gradually applied to machinery manufacturing， which not only improves production efficiency， but also improves manufacturing technology. Under this background， this paper not only analyzes the characteristics and application significance of intelligent manufacturing industry， but also studies the technical problems existing in intelligent manufacturing industry in China， and analyzes the mechanical design technology of intelligent manufacturing. Put forward targeted opinions and suggestions.

關鍵詞：智能時代;機械設計;技術

Key words： intelligent age;mechanical design;technology

0? 引言

近年來，隨著市場經(jīng)濟的穩(wěn)定發(fā)展，智能制造應運而生且逐步走向成熟，其在經(jīng)濟發(fā)展中的地位也不斷攀升。在國際上，德國提出工業(yè)4.0戰(zhàn)略、美國提出“先進制造伙伴計劃”，旨在通過提高智能制造提高生產(chǎn)力。但是相對于發(fā)達國家，我國智能制造業(yè)的技術水平尚存在差距和技術性問題?；谝陨犀F(xiàn)狀，有必要對我國智能制造技術進行分析和研究，探索我國的機械智能制造業(yè)的發(fā)展方向。

1? 智能機械制造市場發(fā)展的必然性

智能機械制造是科技迅速發(fā)展后出現(xiàn)的必然現(xiàn)象，也是我國經(jīng)濟發(fā)展，打造和諧社會的必須條件。具體原因如下：其一，可持續(xù)發(fā)展作為我國經(jīng)濟發(fā)展的重要指導戰(zhàn)略方針，智能機械的發(fā)展也應以可持續(xù)發(fā)展為制造原則。在設計與生產(chǎn)智能機械時，應將節(jié)能環(huán)保放在第一位，再從技術方面進行升級研發(fā)。此外，在選用機械材料時，應選擇綠色環(huán)保的原材料進行制造生產(chǎn)，以此提高制造能力;其二，在生產(chǎn)制造智能機械時，會更加傾向于對機械控制的靈活度，從目前使用智能機械的市場行情來看，較為成熟的智能機器在操作方面是更加的靈活，設置完流程后智能機械就可以自行生產(chǎn)，而且效率相對比較高。

2? 智能機械制造優(yōu)勢

智能機械制造比傳統(tǒng)機械制造的優(yōu)勢突出許多，可以從以下方面看出：首先，智能機械制造產(chǎn)品精度高于傳統(tǒng)機械制造產(chǎn)品的精度。智能機械制造是利用計算機來控制產(chǎn)品的大小與生產(chǎn)工藝，而計算機可以準確的根據(jù)產(chǎn)品參數(shù)來進行監(jiān)督把控，嚴格遵照電腦程序進行生產(chǎn)，可以有效控制產(chǎn)品的質(zhì)量。此外，計算機的智能系統(tǒng)可以有效監(jiān)督制造流程，當智能機械在運行過程中遇到問題，可以針對問題發(fā)出預警信號，工廠負責員工可以及時發(fā)現(xiàn)并解決問題;其次智能制造大幅降低了生產(chǎn)成本。在智能機械制造過程中，智能制造系統(tǒng)能夠根據(jù)生產(chǎn)要求和車間生產(chǎn)能力進行排程，大幅挖掘公司的產(chǎn)能。最后，智能機械制造降低了人工勞動成本。一般情況下，只需要工作人員通過控制系統(tǒng)對整個生產(chǎn)流程進行監(jiān)控，車間內(nèi)可實現(xiàn)無人參與。

3? 機械設計方法與步驟

3.1 機械設計方法原則與過程

設計機械一般分為以下步驟：前期的項目設計、機械制造方案設計、技術設計以及施工設計。

前期的機械項目設計主要分為：實地考察、研究其可行性、制定實施計劃;機械制造方案設計主要分為：機械總體功能分析、功能的分解與組合、系統(tǒng)原理、實驗機械的功能、確定方案;技術設計主要分為：機械整體的設計、機械構(gòu)造的設計、實驗設計以及規(guī)格設計等等;施工設計主要分為：畫機械整體和所有零件的圖紙、技術文件的編寫、試著制作以及生產(chǎn)等等。在機械設計的整個流程中，可以充分的展現(xiàn)出工作人員的能力與智慧，進而利用現(xiàn)代化科技對智能機械進行創(chuàng)新設計。

3.2 機械創(chuàng)新設計步驟

對機械設計進行創(chuàng)新的步驟認為：首先是對機械的實質(zhì)性原理進行研究;其次是分析機械的結(jié)構(gòu)和類型;再次是優(yōu)選出機械的運動機理、大小以及參數(shù);最后是進行綜合性的分析與調(diào)整優(yōu)化。

4? 智能化的機械設計

4.1 側(cè)重節(jié)能環(huán)保

智能化機械設計在節(jié)能環(huán)保上面需要注重的問題：第一，加強對環(huán)保原材料的研究。設計者在選材上應以可持續(xù)發(fā)展為原則，選取材料必須綠色環(huán)保，所使用材料不能影響生態(tài)環(huán)境。第二，設計智能機械時，要針對機械設備回收性能進行評估，機械如果無法回收再利用，那么在選材時應考慮到設備更新?lián)Q代后，舊設備是否會破壞環(huán)境。其次還要注意到機械設備的延展性，具備延展性的功能的設備，具有更高的利用價值，在以后的發(fā)展中，可以對機械設備的功能進行完善，以便回收再利用，以此來延長機械的使用時間。

4.2 引進成熟智能技術

智能機械生產(chǎn)設計時，其核心是智能控制技術，因此引進成熟的智能技術是智能機械生產(chǎn)的保障。智能機械剛開始生產(chǎn)設計時，首要任務是先進的智能技術與生產(chǎn)流程融合。在設計智能系統(tǒng)時，要結(jié)合智能機械的系統(tǒng)啟動程序，制造商合系統(tǒng)規(guī)格，全方位分析檢驗生產(chǎn)機器，分析生產(chǎn)機器所生產(chǎn)出來的產(chǎn)品是否達到預期的規(guī)格。如果設計樣品或者繪圖不真實，則系統(tǒng)會重新推斷。

4.3 引進成熟智能技術

智能機械生產(chǎn)設計時，其核心是智能控制技術，因此引進成熟的智能技術是智能機械生產(chǎn)的保障。智能機械剛開始生產(chǎn)設計時，首要任務是先進的智能技術與生產(chǎn)流程融合。在設計智能系統(tǒng)時，要結(jié)合智能機械的程序啟動系統(tǒng)、制造商以及系統(tǒng)規(guī)格等等，對智能機械進行全面的檢驗分析，看生產(chǎn)出來的智能機械可否達標。如設計的機械樣品或繪圖不符合規(guī)則，系統(tǒng)則會重新進行分析檢測。

4.4 引入創(chuàng)新思維

設計者在智能機械制造的過程中，最主要是產(chǎn)品的自主創(chuàng)新和更新?lián)Q代。智能機械制造企業(yè)在生產(chǎn)智能機械時，應加大其投放資本，如資金投放、人力投放以及物力投放等等。在智能機械的生產(chǎn)過程中，應將技術與實踐有效結(jié)合，經(jīng)過多次實踐運用，以達到在實踐中尋求技術水平的突破口，以在最短時間內(nèi)提高智能技術水平，為我國機械工業(yè)的發(fā)展奠定基礎。同時，在引進其他先進的技術手段時，也應注重自身的自主創(chuàng)新能力，以推動我國智能機械的技術發(fā)展。

5? 智能化時代機械設計存在的問題

從智能機械發(fā)展現(xiàn)狀來看，我國的智能機械發(fā)展仍處于領先水平，擁有專業(yè)的設計技術、較為成熟的制造流程以及熟練的操作步驟。在部分專利技術方面已遠超其他的國家。但對于我國機械制造行業(yè)來說，在許多細節(jié)方面還存在不足，有待完善，特別是尖端性的技術問題還需要不斷的改進，智能機械制造技術的專業(yè)性較強，需要我們從細節(jié)入手，加強細節(jié)的改進，推動智能機械設計的水平提升，促進制造業(yè)的不斷發(fā)展。

智能機械制造的設計需要專業(yè)的技術較高，在加工生產(chǎn)中需要有扎實的實際操作能力，導致智能機械在制造生產(chǎn)的過程中容易出現(xiàn)由于操作不當而發(fā)生的各種故障。比較常見的有設計細節(jié)處理不到位導致齒輪、軸承及油封等出現(xiàn)各種故障，齒輪的運轉(zhuǎn)磨損較多，在使用的過程中對接口的會被逐漸侵蝕，是發(fā)生故障最多，最不易發(fā)覺的。一般齒輪出現(xiàn)故障比較突然，對接口出現(xiàn)斷齒或裂紋導致機械運轉(zhuǎn)出現(xiàn)故障，或是齒輪的突然剝離，機械運轉(zhuǎn)會直接失靈，嚴重的可能對其他部件造成損傷。機械的運轉(zhuǎn)離不開軸承的帶動，軸承出現(xiàn)故障也是機械故障中比較常見的，運轉(zhuǎn)的壓力會導致軸承被淺層侵蝕，出現(xiàn)緩慢地U型剝落、V型剝落，高強度的運轉(zhuǎn)使軸承被嚴重磨損、燒傷、變形甚至斷裂，軸承滾珠出現(xiàn)脫落等各種現(xiàn)象發(fā)生。由于油封出現(xiàn)的故障，一般都是因為長時間的運轉(zhuǎn)使的機械老化，或是變形開裂，所以發(fā)生故障的幾率較低，在操作中勤于檢查則可避免。

6? 提高智能制造機械設計的技術策略

6.1 注重節(jié)能環(huán)保

近年來，科技的不斷發(fā)展，帶動經(jīng)濟的快速增長。由于經(jīng)濟發(fā)展過程中會帶來大量的能源消耗，嚴重破壞了生態(tài)平衡，造成環(huán)境污染，再給人們的生活帶來便利的同時，也給環(huán)境的保護帶來新的考驗，保護環(huán)境將面臨嚴峻的問題。由此可見，智能制造機械的設計必須要考慮環(huán)保問題，注重環(huán)保節(jié)能的設計方案。

6.2 提高系統(tǒng)的智能化水平

智能系統(tǒng)是制造機械設計的重要環(huán)節(jié)，根據(jù)智能設計對機械制造參數(shù)的運算、信息的提取來實現(xiàn)代替人工的操作模式，從而實現(xiàn)智能化生產(chǎn)。因此，在智能制造機械設計過程中應注重系統(tǒng)的研發(fā)，使智能化融入整個制造設計中，提高智能制造機械的運作效率

6.3 加強創(chuàng)新思維在智能制造機械設計中的應用

國家不斷推動經(jīng)濟的發(fā)展，使智能機械制造需要不斷的加強智能化的提升，這就要求智能設計中需要創(chuàng)新思維、改進技術。從基礎理論入手，夯實理論基礎知識，充分發(fā)揮智能化在機械制造技術設計中的應用。

7? 結(jié)語

隨著科技的不斷進步，我國現(xiàn)代化的建設依賴于智能制造業(yè)的快速發(fā)展，智能機械制造已成為提高生產(chǎn)力的重要因素。機械制造技術的不斷提升為諸多行業(yè)帶來了新的發(fā)展之路，通過加強智能化的設計和創(chuàng)新思維的運用，使智能制造業(yè)節(jié)能環(huán)保的同時，推動整體制造行業(yè)的深入發(fā)展，促進我國經(jīng)濟水平的快速增長，為現(xiàn)代化建設打下堅實基礎。

參考文獻：

[1]陳奕鑫.新時代背景下機械智能制造現(xiàn)狀與發(fā)展策略研究[J].內(nèi)燃機與配件，2020（08）：213-214.

[2]張靖宇.智能制造時代機械設計技術思考[J].內(nèi)燃機與配件，2020（04）：194-195.

[3]孫洪光.智能制造時代機械設計技術研究[J].內(nèi)燃機與配件，2020（02）：241-242.

[4]黃少華.智能制造時代背景下機械設計技術問題及措施研究[J].世界有色金屬，2020（01）：189，192.

[5]高松林.關于智能制造時代機械設計技術的幾點研究[J].湖北農(nóng)機化，2019（24）：148.

[6]王輝.智能制造時代機械設計技術研究[J].湖北農(nóng)機化，2019（24）：162.

[7]徐國福.關于智能制造時代機械設計技術的研究分析[J].知識文庫，2019（24）：296.

[8]徐立華，吳錚.智能制造時代機械設計技術思考[J].湖北農(nóng)機化，2019（22）：21.

[9]蔡志容.智能制造時代機械設計制造及其自動化技術研究[J].內(nèi)燃機與配件，2019（22）：195-196.

[10]杜昕，秦玉芳，呂琳，楊益其.智能制造時代機械設計技術分析[J].中國設備工程，2019（22）：94-96.

[11]李介普.智能制造時代機械設計技術研究[J].內(nèi)燃機與配件，2019（14）：242-243.

[12]陳海燕，邵博，孫旋.關于智能制造時代機械設計技術的研究分析[J].科技創(chuàng)新與應用，2019（21）：157-158.

[13]奚霞，連碧華，張曉紅.高職機械類專業(yè)《智能制造概論》課程建設初探——以南京機電職業(yè)技術學院機械工程系為例[J].智庫時代，2019（29）：92-93.