機(jī)械制造行業(yè)的發(fā)展及其對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)制造的影響分析

陳 璟

（蘭州職業(yè)技術(shù)學(xué)院汽車機(jī)電工程系，甘肅 蘭州730070）

0 引言

隨著信息技術(shù)的革命性發(fā)展，人們對(duì)產(chǎn)品的要求越來越高，對(duì)廠家的生產(chǎn)也提出了新的要求，他們不再滿足于某一特定的規(guī)格，而是要求廠家按照自己的個(gè)性化要求來生產(chǎn)產(chǎn)品，由此帶來了機(jī)械制造企業(yè)管理方法的根本性變革。因此，我們必須刷新對(duì)機(jī)械制造業(yè)的認(rèn)識(shí)，認(rèn)真探討機(jī)械制造業(yè)在新世紀(jì)的發(fā)展，及時(shí)把握制造技術(shù)的最新特點(diǎn)，不斷改進(jìn)生產(chǎn)策略。

1 我國(guó)機(jī)械制造行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

過去的十幾年，中國(guó)工程機(jī)械行業(yè)取得的戰(zhàn)績(jī)是驕人的，如今，中國(guó)是世界第一大工程機(jī)械制造國(guó)，同時(shí)中國(guó)的工業(yè)機(jī)械銷售市場(chǎng)也是世界最大的。然而資源的流通和粗獷式利用卻嚴(yán)重阻礙著我國(guó)工程機(jī)械行業(yè)的發(fā)展。我國(guó)的生產(chǎn)方式還不夠環(huán)保、不夠節(jié)能，在工程機(jī)械再制造技術(shù)和產(chǎn)品回收體系等方面和世界發(fā)達(dá)國(guó)家還有很大差距。從我國(guó)工程機(jī)械發(fā)展的現(xiàn)狀來看，當(dāng)前正是向工程機(jī)械再制造領(lǐng)域進(jìn)軍的最佳時(shí)機(jī)。

近年來，相繼出臺(tái)的有關(guān)政策為制造行業(yè)發(fā)展的健康有序提供了法律保障，但是我國(guó)的機(jī)械制造業(yè)還遠(yuǎn)不如國(guó)外成熟，還有些技術(shù)瓶頸問題亟需解決：

（1）我國(guó)的工程機(jī)械再制造還處在起步階段，國(guó)家政策存在著嚴(yán)重的缺失；

（2）國(guó)內(nèi)還存在再制造行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的盲區(qū)；

（3）在國(guó)內(nèi)，再制造產(chǎn)品的被認(rèn)可度還很低，再制造缺乏引導(dǎo)和宣傳。

2 未來機(jī)械制造行業(yè)的發(fā)展

世界的機(jī)械制造業(yè)在中國(guó)和其他新興國(guó)家的需求增長(zhǎng)的拉動(dòng)下，在2008年全球性的經(jīng)濟(jì)危機(jī)到來的前幾年得到了高速的發(fā)展，但隨后受到了經(jīng)濟(jì)危機(jī)的沉重打擊。

機(jī)械制造業(yè)的持續(xù)進(jìn)步與全球經(jīng)濟(jì)的發(fā)展是相互制約、相互促進(jìn)的關(guān)系，誰也離不開誰。

縱觀世界機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展，以下趨勢(shì)深遠(yuǎn)影響和改變著行業(yè)未來的版圖：亞洲將逐漸成為整個(gè)機(jī)械制造業(yè)的重心；中端市場(chǎng)將成為全球市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)焦點(diǎn)；節(jié)能環(huán)保性能將備受制造商和用戶青睞。

同時(shí)，隨著制造業(yè)重心的遷移，作為亞洲雄獅的中國(guó)必將成為世界機(jī)械制造業(yè)的主導(dǎo)力量。

（1）未來幾年，中國(guó)國(guó)內(nèi)制造業(yè)的增長(zhǎng)速度將遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于世界平均速度的3%，這對(duì)我國(guó)今后幾年機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展無疑是一個(gè)有力的拉動(dòng)。

（2）中國(guó)機(jī)械制造業(yè)的規(guī)模優(yōu)勢(shì)決定了其在世界機(jī)械制造業(yè)中的話語權(quán)必將越來越大。到2015年，中國(guó)將在50%的細(xì)分市場(chǎng)中占據(jù)主導(dǎo)地位。

（3）中國(guó)趕超世界先進(jìn)技術(shù)的腳步越來越快，在機(jī)械制造技術(shù)上與歐洲的差距將在短時(shí)間內(nèi)縮小。

3 機(jī)械設(shè)計(jì)準(zhǔn)則

3．1 可靠性準(zhǔn)則

可靠性是指在規(guī)定的使用條件下，零部件或產(chǎn)品完成預(yù)期壽命內(nèi)規(guī)定功能的幾率。而可靠性準(zhǔn)則指的是必須按照可靠性的要求來設(shè)計(jì)產(chǎn)品零件或部件。

3．2 技術(shù)性能準(zhǔn)則

技術(shù)性能分為動(dòng)態(tài)和靜態(tài)兩個(gè)方面，涵蓋了產(chǎn)品的制造、運(yùn)行和功能等一切性能，比如產(chǎn)品的效率、功率、剛度、強(qiáng)度、磨損性能和熱特性等。相關(guān)技術(shù)性能需要滿足的規(guī)定要求就是技術(shù)性能準(zhǔn)則。例如，振動(dòng)性能準(zhǔn)則就是對(duì)機(jī)械零件或系統(tǒng)的振幅、噪聲和固有頻率等振動(dòng)參數(shù)的限制。因?yàn)檎駝?dòng)導(dǎo)致額外變應(yīng)力和動(dòng)負(fù)荷的產(chǎn)生，當(dāng)其頻率與機(jī)械零件或系統(tǒng)的固有頻率接近時(shí)，振幅會(huì)大幅度增加，引發(fā)共振，從而損壞部分零件甚至整個(gè)系統(tǒng)。

3．3 標(biāo)準(zhǔn)化準(zhǔn)則

以下是機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)相關(guān)的一些主要標(biāo)準(zhǔn)：

實(shí)物形態(tài)標(biāo)準(zhǔn)化：必須按一定的規(guī)定對(duì)原材料、能源及設(shè)備等的尺寸、結(jié)構(gòu)形式等進(jìn)行選用。

概念標(biāo)準(zhǔn)化：計(jì)量單位、名詞術(shù)語以及符號(hào)等，在設(shè)計(jì)過程中都要符合統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。

方法標(biāo)準(zhǔn)化：按相應(yīng)的規(guī)定實(shí)施測(cè)量、操作與試驗(yàn)等。

按上述標(biāo)準(zhǔn)對(duì)設(shè)計(jì)整個(gè)過程的一切行為進(jìn)行要求，就是標(biāo)準(zhǔn)化準(zhǔn)則。根據(jù)運(yùn)用范圍的不同，可以把現(xiàn)已發(fā)布的關(guān)于機(jī)械零件設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)分為三大類，即企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。而從使用是否具有強(qiáng)制性來分，又可以分為推薦使用和必須執(zhí)行兩種。

3．4 安全性準(zhǔn)則

機(jī)器的安全性包括以下幾個(gè)方面：

整機(jī)安全性：指在規(guī)定條件下機(jī)器保證不發(fā)生故障，能正常實(shí)現(xiàn)總功能的要求。

工作安全性：指對(duì)操作人員的保護(hù)，保證人身安全和身心健康等。

零件安全性：指零件在規(guī)定時(shí)間和規(guī)定外載荷下，不會(huì)發(fā)生過度變形、斷裂、穩(wěn)定性喪失等問題。

環(huán)境安全性：指不危害機(jī)器周圍的人，不污染機(jī)器周圍的環(huán)境。

機(jī)械設(shè)計(jì)技術(shù)是上述技術(shù)進(jìn)行有機(jī)融合后形成的一種綜合性較強(qiáng)的技術(shù)，而絕不是機(jī)械技術(shù)和別的技術(shù)的簡(jiǎn)單相加。采用現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)生產(chǎn)的產(chǎn)品，是人肢體功能的拓展，同時(shí)也是人的感官與智慧的延伸。

4 未來機(jī)械制造行業(yè)發(fā)展對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)制造提出的要求

4．1 自動(dòng)化

自動(dòng)化是機(jī)械制造技術(shù)發(fā)展的必然趨勢(shì)，科技的發(fā)展對(duì)自動(dòng)化的普及起著推動(dòng)作用，機(jī)械制造的自動(dòng)化主要表現(xiàn)在制造技術(shù)中的集成技術(shù)、系統(tǒng)技術(shù)和人機(jī)一體化技術(shù)中，自動(dòng)化為機(jī)械制造技術(shù)提供了一個(gè)快速發(fā)展的有力平臺(tái)。

4．2 人性化

人性化的控制和操作有利于機(jī)械作業(yè)適應(yīng)性和安全性的大幅度提高。當(dāng)今的機(jī)械制造技術(shù)向著電子化的方向迅速發(fā)展，微機(jī)控制技術(shù)的使用使得發(fā)動(dòng)機(jī)在最佳功率配備下工作變得更加容易，能有效降低油耗，同時(shí)還能對(duì)機(jī)器狀態(tài)進(jìn)行自動(dòng)診斷，讓機(jī)器一直在良好的狀態(tài)下運(yùn)行。

4．3 系統(tǒng)性

以計(jì)算機(jī)技術(shù)為依托，基于系統(tǒng)觀點(diǎn)，將機(jī)械產(chǎn)品視作一個(gè)整體或者一個(gè)總系統(tǒng)，從而讓人、環(huán)境和機(jī)器三者之間的關(guān)系相互協(xié)調(diào)。在實(shí)踐中，將總系統(tǒng)按照一定的標(biāo)準(zhǔn)劃分為許多個(gè)子系統(tǒng)，充分利用現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法和理論對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，使各系統(tǒng)相互匹配和協(xié)調(diào)。

4．4 動(dòng)態(tài)性和隨機(jī)性

任何機(jī)械產(chǎn)品的功能都是在隨機(jī)狀態(tài)下完成的。傳統(tǒng)設(shè)計(jì)不能反映實(shí)際工況條件下機(jī)械產(chǎn)品運(yùn)行的行為，因?yàn)閭鹘y(tǒng)設(shè)計(jì)受條件限制不得不采用靜態(tài)分析方法，如果一定要將隨機(jī)動(dòng)態(tài)納入考慮，對(duì)修正參數(shù)的選擇也只能憑經(jīng)驗(yàn)。而現(xiàn)代設(shè)計(jì)要求動(dòng)態(tài)、可靠和定量，它是充分利用可靠性設(shè)計(jì)法、有限元法和數(shù)學(xué)規(guī)劃法，并綜合考慮零部件的損傷譜、材料強(qiáng)度譜、載荷譜進(jìn)行的設(shè)計(jì)?，F(xiàn)代設(shè)計(jì)能很好地滿足顧客對(duì)產(chǎn)品性能的需求，最大限度地對(duì)性能進(jìn)行優(yōu)化，降低能耗。

4．5 遠(yuǎn)程機(jī)械設(shè)計(jì)

未來我國(guó)機(jī)械設(shè)計(jì)發(fā)展的重點(diǎn)應(yīng)鎖定在遠(yuǎn)程機(jī)械設(shè)計(jì)上。遠(yuǎn)程機(jī)械設(shè)計(jì)涉及相當(dāng)多的計(jì)算機(jī)和機(jī)械工程方面的知識(shí)，屬于多技術(shù)、多學(xué)科領(lǐng)域。目前，遠(yuǎn)程機(jī)械設(shè)計(jì)在我國(guó)正處于起步階段，因此，要大力研究如何在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下調(diào)用和獲取設(shè)計(jì)資源，這樣，設(shè)計(jì)人員就可以充分利用網(wǎng)絡(luò)對(duì)在設(shè)計(jì)過程中遇到的問題進(jìn)行及時(shí)的分析計(jì)算，在短時(shí)間內(nèi)將問題解決，從而盡快進(jìn)入下一個(gè)環(huán)節(jié)，達(dá)到節(jié)約成本、縮短工期、提高工作效率的目的。

5 結(jié)語

機(jī)械設(shè)計(jì)作為機(jī)械制造的前提，應(yīng)該從發(fā)展和傳遞的角度不斷創(chuàng)新和拓展，以適應(yīng)社會(huì)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要，使機(jī)械產(chǎn)品更趨完善，更好地為社會(huì)和人民服務(wù)。

［1］閻樹田，楊利玲，沙成梅，等．21世紀(jì)先進(jìn)制造技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)的探討［J］．機(jī)電產(chǎn)品開發(fā)與創(chuàng)新，2004（6）

［2］范榮鑫，左繼成．先進(jìn)機(jī)械制造技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)［J］．機(jī)械設(shè)計(jì)與制造，2003（4）

［3］于勇．我國(guó)機(jī)械制造技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展方向［J］．山西焦煤科技，2010（1）