淺析機械設計與制造技術現狀及相關先進技術

吳云 朱曉艷

摘要：機械設計與制造技術是我國生產發展中的基礎支撐，在現有機械設計與制造技術的基礎上難以開展生產工作，因此有必要對兩者保持關注，了解兩者現狀與相關先進技術發展。對此本文將展開相關分析，通過現狀表述機械設計與制造技術的發展空間、通過相關先進技術明確兩者發展方向。

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.

關鍵詞：機械設計;制造技術;相關先進技術

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

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

0? 引言

機械設計與制造技術關系到國家生產力乃至國力，因此兩者應當不斷提升，并與相關先進技術相互集合，充分發揮技術能效。而我國機械設計與制造技術發展起步較晚，較于西方國家略有不足，如我國機械設計軟件與焊接制造技術多借鑒外國研究成果，國內相關軟件與技術水平還有待提升。因此出于機械設計與制造技術提升目的，有必要對兩者發展及相關先進技術進行研究，此舉具有一定現實意義。

1? 機械設計與制造技術現狀

1.1 機械設計現狀

在現狀上來看，我國因為機械設計起步較晚，所以國內大部分機械設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，由此說明我國當前機械設計水平并不令人滿意，在自主設計、創新能力方面顯得比較薄弱，這種現象如果一直持續下去，則可能會對國內生產造成一定的損害，甚至導致我國在與別國交涉時陷入被動，如假設某國家將機械設計技術專利封閉，不對我國開放，則我國將失去可以借鑒的依靠，這時國內機械生產力將大幅降低，而國家要再次獲得專利開放權，就必須付出巨大的利益，使得國家在國際層面上陷入被動。因此我國機械設計領域現狀表現不佳，還存在巨大的可提升空間，且提升機械設計水平是當務之急。此外值得注意的是，國內某些機械設計廠家或人員已經開始嘗試獨立設計，設計成果在本質上雖然獨立，但質量上卻難以保障，如某設計廠家就獨立設計了機械設備制造圖紙，從圖紙層面上設計并無異常，但實際生產后卻出現了明顯的傳動系統異常，因此如何保障機械設計圖紙在實際制造生產中的質量，是機械設計水平提升的主要方向，相關領域人員應當對此保持關注。

1.2 制造技術現狀

機械制造技術在現代涉及領域眾多，如工業生產設備、軍事武裝設備、航天設備等都屬于機械設備，需要使用到制造技術。令人欣喜的是，我國當前在機械制造技術上的水平已經有了顯著提升，雖依舊不能與先進國家的制造技術水平比肩，但差距并不大，說明我國機械制造技術水平相對較高，至少不弱于他人。但機械制造技術的發展也有自己的難處，即機械制造技術過程復雜、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，國內對各類機械設備的需求很大，這意味著整個機械制造行業的成本非常高，這時我國機械制造行業就面臨著資金難題，若資金出現問題，則機械制造技術將難以運作，更不用說謀求發展，在這一點上如何保障我國機械制造領域資金水平，是穩定機械制造技術現狀、推動技術發展的關鍵要點。此外，我國機械制造技術在生產效率上非常突出，因此生產能效較高，但在尖端精密設備制造中相對較弱，因此我國是機械制造生產大國，但談不上生產強國。

2? 相關先進技術

2.1 機械制造的相關先進技術

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

2.1.1 環保制造

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

2.1.2 自動化技術

自動化技術是我國現代機械制造中非常常見的一項技術，其成功脫離了傳統人工模式，實現了自動化生產制造，因此現今幾乎成為了每個機械設備生產廠家的標配，利用該項技術能夠將以往一些需要人工全過程管理的工作環節交于技術系統，人工在絕大部分情況下無需實操，這時自動化生產的高效率、高準確性優勢將得以體現，即首先自動化生產技術在執行生產命令，或調控生產設備時的準確性、效率性更高，有效提高了機械制造的產能，還避免了人工模式中人工必然存在的不穩定性、誤差性影響，其次自動生產模式突破了人工體能等方面的限制，甚至可以實現全天候無人生產，這也有利于機械生產產能提升，有利于生產廠家對機械設備生產周期進行把控，最后自動控制技術的應用是一勞永逸的，因此在后續運作中不會出現太多成本支出，這一點區別于人工模式下持續性的人力成本支出，具有明顯優勢。此外值得注意的是，我國自動化技術的水平與其他國家的技術水平相差無幾，單獨從該項技術層面上，我國在國際上占據尖端地位，在未來發展中應當保持這一局面，維系機械生產產能。

2.1.3 智能技術

在表面上智能化技術與自動化技術類似，兩者都具備自動控制機械設備生產的能力，但區別在于前者的信息識別能力更強，后者則相對較弱，因此在現代機械設備制造生產當中，很多生產廠家都將智能化技術作為自動化技術的終端來使用。智能化技術的“智能”特征體現代表了相關技術系統具有近乎人類的思維能力，具有類似人類神經系統的思維模式，且因為其不存在人工能力限制，所以在信息識別、讀取等處理環節上，性能還要超過人類，這時當該項技術作為機械設備生產終端時，將會對生產中的所有信息進行監控，如電力信息、設備運作狀態等，根據這些信息智能技術終端可以依照人工預設的復雜邏輯來識別信息是否存在異常，若存在異常將根據信息類型對異常情況進行定義識別，并嘗試性的采用修復方案進行治理，如果無法治理則會智能的向人工發送通知，通過人工來進行處理，同時某些智能終端在發送通知時還會采取緊急控制策略，將異常設備停止，以免異常情況惡化。由此可見，智能技術能夠作為一個取代人工的機械設備制造生產管理者來使用，可起到提高機械設備制造生產質量、穩定性、安全性的作用。

2.2 機械設計的相關先進技術

仿真虛擬技術是現代機械設計中比較常用的技術，其主要功能在于：①在設計過程中搜集設計信息，逐漸根據信息來完成設計圖紙建模，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，確認各部位參數是否有誤，同時還會對設計圖紙各結構之間的關系進行計算，確保設計圖紙整體質量;②在計算機虛擬服務器基礎上構建一個虛擬測試環境，虛擬環境與現實環境相差無幾，因此在環境中導入之前完成的模型，可以直接檢驗模型在實際環境中的表現，如果模型在虛擬模型中表現不佳，就代表設計圖紙所得出的成果不能應用于實際環境，同樣起到了保障設計圖紙質量的作用;③在虛擬環境基礎上采用仿真軟件可以對環境參數進行調整，此舉可以動態性的檢驗模型在不同環境中的表現，如果模型在某個仿真環境條件下表現不佳，則說明設計圖紙存在缺陷，如果實際應用時遇到了類似情況，將出現異常，因此要對方案進行調整。

2.3 綜合應用的相關先進技術

數控加工是一種可應用于機械制造與設計兩個方面的綜合性先進技術，主要利用機械生產機床來進行生產，在機床支撐下可以有效提高生產效率，同時借助數控系統基本實現了自動化生產，解決了生產質量與成本方面的問題，而在機械設計方面，因為數控技術的介入使得機械設備生產環境、要求發生了改變，所以圍繞數控要求來進行設計，可以明確設計方向，避免以往問題發生，消除成果質量問題。此外，就我國數控技術現狀可知，國內數控技術在機械設計與制造中已經從以往強制性模式中脫離，轉入了柔性生產模式，該模式中相關工作人員可以根據數控系統對機械設計與生產過程進行精密的把控，基本可依照實際情況進行調節，說明柔性模式靈活性、穩定性更高，在未來發展中應當大力推廣與研究，盡可能推動數控技術發展，為國內機械設計與制造提供更有利的支撐。

3? 結語

綜上，本文對“機械設計與制造技術現狀及相關先進技術”進行了分析，通過分析可知我國當前機械設計與制造技術表現并不令人滿意，兩者還有很大的發展空間，而在發展中要緊貼發展方向，對此文中提出了相關先進技術，這些技術就代表了發展方向，結合各項技術進行發展，可起到推動我國機械設計與制造技術水平提升的作用。

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