現代機械設計與機械制造的相關技術

翟曉

（中國原子能科學研究院，北京 102413）

現代機械設計與機械制造的相關技術

翟曉

（中國原子能科學研究院，北京 102413）

在科學技術飛速發展的當下，我國現代機械設計與機械制造的相關技術得到了迅速提高。科技發展能夠帶動國民經濟的發展，能夠提高國民生產生活水平，提高我國的綜合實力。因此，合理應用現代機械設計與機械制造的相關技術，對于提高我國經濟發展的機械化水平，具有非常重要的現實意義。本文主要就現代機械設計與機械制造的發展現狀進行探討，就相關技術的應用進行研究與分析。

現代機械設計；機械制造；相關技術

工業經濟是我國國民經濟中的重要組成部分，我國一直非常重視現代機械設計與機械制造的技術革新。機械設計是以滿足機械的使用要求為目的，對其工作原理、機械結構、運作方式、力和能量的傳遞方式、零件和材質與具體尺寸等方面，進行具體描述的過程，而機械制造就是將設計的機械進行實體化的過程。機械設計與機械制造業的發展，為整個國民經濟提供了技術支撐和裝備支撐。

1 現代機械設計與機械制造發展現狀

1.1 機械設計行業發展

傳統的機械設計方式，主要是手工設計為主，具有設計思路固化、設計形式單一等缺陷。傳統的機械設計，是由客戶提出具體需求，設計師依據客戶需要進行手工設計，并提交設計圖紙，由客戶審核后再開始制造。這個階段所需的時間周期較長，且相關環節較多，對各部門之間的協調性的要求較高，在與客戶、與制作部門進行對接時，容易產生紕漏，導致機械產品質量受到影響。

近年來，我國機械設計水平得到了很大的提高，現代的機械設計技術，可以通過專業的計算機軟件，對機械產品在實際工作情況下的磨損、失效和機理破壞等情況進行模擬，對機械零件及機械產品的動態行為進行定量分析，并形成固定的設計程序。這就大大提高了機械設計的直觀性，便于提高機械產品的各種性能，也能夠更好地發現機械產品的缺陷。

1.2 機械制造行業的發展現狀

同樣，傳統的機械制造也是以手工制造的方式為主，這不利于機械產品的規模化生產。目前，我國已經開始將信息化技術逐步應用于機械制造行業中，一定程度上帶動了機械制造水平，但信息技術在這一行業的應用規模、范圍與深度，相較于發達國家還有一段距離。

現階段，在機械制造行業中，應用較多的信息化技術是CAD應用，但使用三維模型的CAD/CAM技術的企業較為有限，在工作中應用CAD/CAPP/CAM一體化應用技術的企業更少，計算機輔助管理模式較為落后。

許多機械制造企業，并沒有認識到信息化技術應用的長期性和復雜性，對信息化工程缺少有組織的規劃方案。而目前信息化技術應用的基礎設施與應用規范有待完善，信息渠道不順暢，信息共享化也并不完全，都在一定程度上影響了機械制造企業的信息化發展。

2 機械設計技術應用

2.1 機械設計的約束條件

（1）技術性能準則。技術性能包含了機械產品的靜態和動態性能，具體包括產品性能、制造和運行情況。技術性能準則要求相關設計的技術性必須達到相關規定。

（2）標準化準則。標準化準則要求在設計過程中，設計概念、實體形態、應用方法等要素必須達到標準化要求，即國家標準、行業標準和企業標準。

（3）安全性準則。安全性準則要求所設計的機械產品，必須保證零件、整體和工作環境的安全性。

2.2 初始計劃設計技術的應用

初始計劃在機械設計行業中，同設計和制造的產品、流程等方面息息相關，但也會制約機械的再設計與再制造。在進行機械設計工作之前，需要對機械的設計要求，進行詳盡的調查與分析，對機械設計進行合理、科學的初始計劃，從而豐富設計內容，保證制造進度。

2.3 主要設計技術的應用

機械設計工作要求設計師具有較高的專業知識水平，能勝任紛繁復雜的機械設計工作，并能夠將機械設計的每一步技術工作都精準完成。這其中的重要工作就是對設計總圖、草圖的核對、分析與計算，要求設計師及時發現錯漏、停止設計，重新并修補漏洞。

2.4 設計方案技術的應用

在機械設計工作中，設計方案是確定設計目標、指引設計方向的重要環節，這直接影響著機械設計的質量與性能。成功的設計方案中，對設計要求、設計工序和設計步驟都進行了有序的安排。一旦設計方案出現錯誤，將導致整個設計工作的失敗。

2.5 最優化設計

現代機械設計中，最優化設計是一種新型的設計方法，是通過建立最優化問題的數學模型，運用最優化方法，對數學模型的表達式進行解析，并通過計算機技術來尋找設計的最有方案。最優化設計在機械設計中的應用時間較短，但發展迅速、應用廣泛。這種設計方法是將機械設計的理論知識同數學、計算機信息技術，進行了有機結合，能夠改善機械產品的性能，充分降低產品的設計和生產成本，成為現代機械設計的發展方向之一。

3 機械制造技術應用

3.1 現代機械制造行業的特點

（1）制造規模的全球化。隨著經濟全球化進程的不斷深入，機械制造行業也開始逐漸拓展到全球范圍。由于各國在能源儲備、技術水平、勞動力資源、產業結構等方面有著較大差距，先進技術和研發能力開始了大規模的跨國轉移，跨國界研發與生產已成為時代趨勢。

（2）市場需求的多元化。隨著社會經濟的不斷發展，人們生產生活水平不斷提高，對于機械產品的要求也就不斷提高，機械產品的市場需求越來越體現了人的個性化需要。

（3）制造技術的時代性。隨著社會發展階段的不斷推進，機械制造技術及制造工藝也必然進行不斷的改良和革新。現代的機械制造技術，在傳統機械制造技術的基礎上，通過不斷的探索與研發，將數學、物理學、自動化技術、電子信息等技術進行了有機融合，已經實現了機械制造的自動化與信息化，對機械產品的規模化、標準化生產具有重大意義。

（4）競爭對象的國際化。我國加入WTO以來，改革開放的進程進一步加深，跨國貿易、跨國研發等方面的進程也不斷推進，機械產品的主要市場也朝著國際化方向發展，對外來先進的機械產品兼容并蓄，市場競爭態勢日益激烈。

3.2 機械制造的自動化技術

傳統的機械制造技術，無法實現機械產品的規模化與標準化生產。隨著科學技術的不斷革新，自動化技術逐漸應用到機械制造行業中來。機械制造行業的自動化技術，是通過機械制造技術、電子控制技術及其它技術的統一協作，來完成指定的制造工作。自動化技術轉變了傳統生產方式，提高了生產效率，降低了生產成本，也改善了產品質量，對于機械制造行業發展而言，具有巨大的推動作用。目前，自動化技術在機械制造行業中的應用，已經成為主流的應用技術。

3.3 機械制造的信息化技術

目前，信息化技術在機械制造行業中的應用，主要在于生產管理與過程控制方面。已經基本實現了柔性生產線、自動化生產線、自動檢測線和現代物流系統的自動化運行，對于企業生產效率的提高具有重要作用。

為了推進機械制造的信息化應用水平，就需要企業從實際需要出發，對信息化的內容、規模、進程等方面進行確認，明確發展目標和企業需求，制定詳盡的實施規劃，解決企業目前的發展瓶頸，將CAD、CAPP、CAM、MIS等系統進行優化整合，協同工作，才能發揮出信息化技術的優勢。

4 機械設計與機械制造技術的發展趨勢

首先，我國國民生活水平的提高，也給機械設計與制造行業提出了新的要求，要求設計師在實際設計的過程中，通過產品結構、機理、材料、性能等方面進行優化與改良，才能滿足人們日益提高的物質需求。

其次，機械產品的市場規模越來越大，市場需求也越來越大，這就要求機械設計工作需要結合當前科技發展的新形勢，合理應用新興技術，提高產品的市場競爭力，才能占有更大的市場份額。

第三，當前階段，我國經濟發展與生態環境之間的矛盾愈發顯現，對人們的身體健康產生了不利的影響，“全民環保”已經成為了時代的新潮流。在這樣的時代形勢下，機械設計與機械制造行業，也必須秉持“綠色環保”的生產觀念，在實現產品的實用價值的同時，也要盡量做到節能環保。

5 結語

綜上所述，現階段我國的機械設計與機械制造方面還有很大的發展空間，機械設計與機械制造相關技術還需要進一步改良和優化，智能化和信息化技術的應用水平與應用規模還有待擴大，這就需要設計師在進行產品設計時，在產品結構、性能等方面進行改良；需要企業在制造生產的過程中，不斷進行技術革新，提高企業的競爭力，在設計與制造的同時，盡量做到節能環保，才能實現企業的可持續發展。

[1]孫玨． 現代機械設計與機械制造的相關技術分析[J]． 科技創新與應用,2015,20:167．

[2]王攀． 基于計算機技術的機械設計方法研究[J]． 電腦迷,2017,04:49．

TH122

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1671-0711（2017）09（上）-0195-02