淺談機(jī)械設(shè)計(jì)制造_1

1、    淺談機(jī)械設(shè)計(jì)制造    楊利君 薄生祥 王相林 姜亞摘要：隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，產(chǎn)品功能要求的增加，特別是產(chǎn)品的復(fù)雜性增加，更新?lián)Q代速度加快致使壽命期縮短，對(duì)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)，尤其是機(jī)械產(chǎn)品方案的設(shè)計(jì)要求越來越高?，F(xiàn)代設(shè)計(jì)的特點(diǎn)是面向市場和用戶的設(shè)計(jì)，現(xiàn)代設(shè)計(jì)不僅要實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的基本功能，更應(yīng)體現(xiàn)人性化和環(huán)境保護(hù)的設(shè)計(jì)理念。同時(shí)，我國近年來機(jī)械設(shè)計(jì)制造技術(shù)得到了長足的發(fā)展，但是，與傳統(tǒng)工業(yè)發(fā)達(dá)國家相比，我們還存在著十分明顯的差距。由于技術(shù)、管理、投入不足等多方面的的因素，我國的制造業(yè)正承受著國際市場的巨大壓力。本文就此闡述機(jī)械設(shè)計(jì)與機(jī)械制造的技術(shù)。本文主要對(duì)

2、傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)制造和機(jī)械自動(dòng)化相比較，提出了具有智能化的特征是現(xiàn)代機(jī)械和傳統(tǒng)的機(jī)械在功能上的本質(zhì)區(qū)別。關(guān)鍵詞：機(jī)械設(shè)計(jì)；機(jī)械制造；技術(shù)：f407： a引言機(jī)械設(shè)計(jì)制造技術(shù)是衡量一個(gè)國家科技發(fā)展水平的重要標(biāo)志。隨著科技的發(fā)展，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的普及，機(jī)械設(shè)計(jì)方法已經(jīng)有了實(shí)質(zhì)性改變，科技新成果，不斷豐富著機(jī)械設(shè)計(jì)的思想、理論以及方法，不斷促進(jìn)了機(jī)械設(shè)計(jì)發(fā)展和變革。在我國，機(jī)械制造技術(shù)經(jīng)過多年的發(fā)展取得了極大的進(jìn)步，但是相比較國外一些發(fā)達(dá)國家而言，還存在著一定的差距。不斷地完善機(jī)械設(shè)計(jì)與加強(qiáng)機(jī)械制造技術(shù)，是保證我國機(jī)械制走向世界領(lǐng)先水平的前提條件。1 機(jī)械自動(dòng)化的科學(xué)技術(shù)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化是機(jī)械技

3、術(shù)和電子技術(shù)為主體，多門技術(shù)學(xué)科相互滲透、相互結(jié)合的產(chǎn)物，是正在發(fā)展和逐漸完善的一門新興的邊緣學(xué)科，機(jī)械自動(dòng)化使機(jī)械工業(yè)的技術(shù)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、功能與構(gòu)成、生產(chǎn)方式及管理體系發(fā)生了巨大變化，使工業(yè)生產(chǎn)由“機(jī)械電器化”邁入了以“機(jī)械自動(dòng)化”為特征的發(fā)展階段。它的發(fā)展至今已經(jīng)成為一門有著自身體系的新型學(xué)科，隨著生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，還將不斷被賦予新的內(nèi)容。但其最基本的特征可概括為：機(jī)械自動(dòng)化的設(shè)計(jì)制造是從系統(tǒng)的觀點(diǎn)出發(fā)，綜合運(yùn)用機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)、傳感檢測技術(shù)、電力電子技術(shù)、接口技術(shù)、信息變換技術(shù)以及軟件編程技術(shù)等群體技術(shù)，根據(jù)系統(tǒng)功能目標(biāo)和優(yōu)化組織結(jié)構(gòu)目標(biāo)，在

4、多功能、高質(zhì)量、高可靠性，低能耗的意義上實(shí)現(xiàn)特定功能價(jià)值并使整個(gè)系統(tǒng)最優(yōu)化的系統(tǒng)工程技術(shù)。2. 我國機(jī)械設(shè)計(jì)制造技術(shù)發(fā)展的現(xiàn)狀分析機(jī)械設(shè)計(jì)制造包括研究產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、加工制造、銷售使用、維修服務(wù)乃至回收再生的整個(gè)過程。它是以提高質(zhì)量、效益、競爭力為目標(biāo)，包含物質(zhì)流、信息流和能量流的完整的系統(tǒng)工程。我們?nèi)匀恍枰暤氖?，由于中國底層基礎(chǔ)還十分薄弱，與工業(yè)發(fā)達(dá)國家相比，我國的制造業(yè)仍然存在著一個(gè)階段性的整體上的不足。我國機(jī)械制造業(yè)的快速發(fā)展，主要依靠技術(shù)引進(jìn)和趕超型發(fā)展戰(zhàn)略，嚴(yán)重缺乏自主研發(fā)環(huán)節(jié)，這在很大程度上限制了中國機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展，加之中國勞動(dòng)力資源豐富而資金相對(duì)短缺，致使機(jī)械制造業(yè)的科技

5、研發(fā)明顯滯后。雖然中國機(jī)械制造業(yè)的產(chǎn)品數(shù)量已經(jīng)位居世界前列，但主要依賴于勞動(dòng)密集型產(chǎn)品，具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的高、精、尖產(chǎn)品比較少，在國際競爭中取得了相對(duì)的劣勢。同時(shí)，我國械制造業(yè)產(chǎn)品的質(zhì)量雖然有了很大程度的提高，但大量的機(jī)電產(chǎn)品的質(zhì)量可靠性、外觀設(shè)計(jì)、內(nèi)在性能還存在一些問題。所以，就目前實(shí)際情況總體來說，中國的制造業(yè)大而不強(qiáng)，中國是制造大國而不是制造強(qiáng)國。3. 機(jī)械產(chǎn)品的現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法3.1 智能化智能化設(shè)計(jì)方法的主要特點(diǎn)是：根據(jù)設(shè)計(jì)方法學(xué)理論，借助于三維圖形軟件、智能化設(shè)計(jì)軟件和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，以及多媒體等工具進(jìn)行產(chǎn)品的開發(fā)設(shè)計(jì)、表達(dá)產(chǎn)品的構(gòu)思、描述產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)。3.2 系統(tǒng)化系統(tǒng)化設(shè)計(jì)方法的主要特

6、點(diǎn)是：將設(shè)計(jì)看成由若干個(gè)設(shè)計(jì)要素組成的一個(gè)系統(tǒng)，每個(gè)設(shè)計(jì)要素既具有獨(dú)立性又存在著有機(jī)的聯(lián)系，并具有層次性，所有的設(shè)計(jì)要素結(jié)合后，即可實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)系統(tǒng)所需完成的任務(wù)。3.3 模塊化模塊化設(shè)計(jì)方法的主要特點(diǎn)是：視具有某種功能的實(shí)現(xiàn)為一個(gè)結(jié)構(gòu)模塊，通過結(jié)構(gòu)模塊的組合，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的方案設(shè)計(jì)。3.4 基于產(chǎn)品特征知識(shí)基于產(chǎn)品特征知識(shí)設(shè)計(jì)方法的主要特點(diǎn)是：用計(jì)算機(jī)能夠識(shí)別的語言描述產(chǎn)品的特征及其設(shè)計(jì)領(lǐng)域?qū)＜业闹R(shí)和經(jīng)驗(yàn)，建立相應(yīng)的知識(shí)庫及推理機(jī)，再利用已存儲(chǔ)的領(lǐng)域知識(shí)和建立的推理機(jī)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的方案設(shè)計(jì)。4. 機(jī)械制造中先進(jìn)技術(shù)分析4.1 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造（cad/cam）技術(shù)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造（cad/ca

7、m）技術(shù)是20世紀(jì)制造領(lǐng)域最杰出的成就之一，也是計(jì)算機(jī)在制造業(yè)中應(yīng)用最成功的范例之一，它是一門多學(xué)科綜合的技術(shù)，也是當(dāng)今發(fā)展最快的技術(shù)之一，目前已經(jīng)形成相關(guān)產(chǎn)業(yè)。cad/cam等新技術(shù)在制造業(yè)的應(yīng)用，對(duì)制造業(yè)的制造模式和市場形勢產(chǎn)生了巨大影響，促進(jìn)了生產(chǎn)模式的轉(zhuǎn)變和制造業(yè)市場形勢的變化。4.2 數(shù)控加工技術(shù)隨著科技的發(fā)展，產(chǎn)品的形狀和結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，對(duì)零件加工質(zhì)量的要求也越來越高。由于產(chǎn)品改型頻繁，在一般機(jī)械加工中，單件和中小批量產(chǎn)品所占比重越來越大。為了保證產(chǎn)品質(zhì)量、提高生產(chǎn)率和降低成本，要求機(jī)床不僅具有較好的通用性和靈活性，而且對(duì)加工過程中的自動(dòng)化提出了更高的要求。數(shù)控加工技術(shù)就是在這種環(huán)境下

8、發(fā)展起來的，適用于精度高，零件形狀復(fù)雜的單件和中小批量生產(chǎn)的高效、柔性的自動(dòng)化加工技術(shù)。目前，數(shù)控技術(shù)發(fā)展迅速，應(yīng)用領(lǐng)域已從航空航天普及到汽車、機(jī)床等制造業(yè)及其他中小批量生產(chǎn)的機(jī)械制造行業(yè)中。4.3 精密與超精密加工技術(shù)隨著航空航天、計(jì)算機(jī)、材料科學(xué)、激光和自動(dòng)控制系統(tǒng)等高科技產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展，綜合應(yīng)用當(dāng)今先進(jìn)的加工技術(shù)，使機(jī)械加工精度已經(jīng)提高到了0.01m的亞納米級(jí)，并向納米級(jí)發(fā)展。精密加工和超精密加工技術(shù)是現(xiàn)代制造技術(shù)的前沿和主要發(fā)展方向之一，它已經(jīng)成為國際科技競爭中能否取得成功的關(guān)鍵技術(shù)，尤其是精密加工技術(shù)在尖端產(chǎn)品和現(xiàn)代武器制造中有舉足輕重的地位。4.4 超高速切削、磨削技術(shù)超高速加工技

9、術(shù)是指采用超硬刀具和磨具，利用能可靠實(shí)現(xiàn)高速運(yùn)動(dòng)的高精度、高自動(dòng)化和高柔性的制造設(shè)備，以提高切削速度來達(dá)到提高材料去除率、加工精度和加工質(zhì)量的先進(jìn)加工技術(shù)。具有切削力小、熱變形小、加工精度高和降低加工成本等優(yōu)越性。4.5 新一代制造裝備技術(shù)4.5.1 少無夾具制造技術(shù)在常規(guī)制造系統(tǒng)中，產(chǎn)品生產(chǎn)所需大量夾具不僅耗費(fèi)大量資金，更嚴(yán)重的是延長了產(chǎn)品的準(zhǔn)備時(shí)間，形成制造過程中的“瓶頸”，這是造成柔性差、響應(yīng)速度慢、生產(chǎn)成本高、企業(yè)競爭能力弱的主要因素之一。鑒于少無夾具制造技術(shù)所具有的重要學(xué)術(shù)意義和實(shí)用價(jià)值，國內(nèi)外多個(gè)單位均在這一領(lǐng)域開展了研究工作。4.5.2 虛擬軸機(jī)床新型并聯(lián)構(gòu)型制造裝備虛擬軸機(jī)床實(shí)

10、質(zhì)上是機(jī)器人與機(jī)床的混合物，其在結(jié)構(gòu)上完全不同于傳統(tǒng)的數(shù)控機(jī)床，具有模塊化程度高，結(jié)構(gòu)簡單，速度、動(dòng)態(tài)響應(yīng)快，造價(jià)低等優(yōu)點(diǎn)，克服了傳統(tǒng)的機(jī)床設(shè)備一些無法避免的固有缺陷。4.6 微細(xì)制造與納米技術(shù)隨著人們對(duì)許多工業(yè)產(chǎn)品的功能集成化和外觀小型化的需求，使零部件的尺寸日趨微小化。這些需求導(dǎo)致了自20世紀(jì)70年代起出現(xiàn)了微細(xì)加工和納米制造技術(shù)，他們促使了微型機(jī)器向系統(tǒng)化方向發(fā)展，并形成了有廣闊發(fā)展前景的微機(jī)電系統(tǒng)（mems）。結(jié)束語綜上所述，隨著科技水平的不斷提升，我國機(jī)械制造業(yè)取得一定的成績，但是我國的機(jī)械設(shè)計(jì)與制造技術(shù)還存在著一定的不足，這些都嚴(yán)重的影響到我國機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展。在機(jī)械設(shè)計(jì)與制造中掌握時(shí)代發(fā)展的趨勢，不斷地對(duì)設(shè)計(jì)方法與制造技術(shù)進(jìn)行完善，采用先進(jìn)的機(jī)械制造技