傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)制造與機(jī)械自動(dòng)化的比較

王強(qiáng)坤

（長沙市軌道交通集團(tuán)有限公司，長沙 410009）

1 我國機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其機(jī)械自動(dòng)化的發(fā)展歷史

傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法是根據(jù)人的經(jīng)驗(yàn)和想法直接確定方案的設(shè)計(jì)模式，已經(jīng)不再符合機(jī)械設(shè)計(jì)。優(yōu)化設(shè)計(jì)方法不僅要考慮所設(shè)計(jì)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)，同時(shí)還要把所設(shè)計(jì)產(chǎn)品的運(yùn)輸和流通等都考慮全面。要完成一個(gè)優(yōu)秀的機(jī)械化設(shè)計(jì)方案，需把優(yōu)化設(shè)計(jì)中的數(shù)學(xué)模型和設(shè)計(jì)方法都運(yùn)用到其中。因?yàn)閮?yōu)化涉及的方法是以數(shù)學(xué)模型為基礎(chǔ)，以計(jì)算機(jī)技術(shù)為工具，在探究數(shù)學(xué)模型的過程中找到設(shè)計(jì)產(chǎn)品的最佳方案，所以，機(jī)械設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)產(chǎn)品前首先要建立一個(gè)完整的數(shù)學(xué)模型，這樣，一個(gè)復(fù)雜的機(jī)械問題就轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)學(xué)建模問題。設(shè)計(jì)人員在選出最佳方案后，應(yīng)用計(jì)算機(jī)軟件將設(shè)計(jì)的數(shù)學(xué)模型求出解，然后再將求出的結(jié)果應(yīng)用到機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，從而滿足產(chǎn)品設(shè)計(jì)的各種需求。在我國，機(jī)械設(shè)計(jì)制造業(yè)所涵蓋的內(nèi)容具有廣泛性。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，國家對(duì)機(jī)械自動(dòng)化提出了更高的要求。因此，如何運(yùn)用快速發(fā)展的科學(xué)技術(shù)，來更新與優(yōu)化機(jī)械運(yùn)作模式就顯得尤為重要。

2 傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)制造與機(jī)械自動(dòng)化理論綜述

2.1 機(jī)械設(shè)計(jì)在機(jī)械設(shè)計(jì)與制造中的重要性

1）程序性。從機(jī)械設(shè)計(jì)的過程來看，它更加重視產(chǎn)品從設(shè)計(jì)到生產(chǎn)再到銷售的一體化設(shè)計(jì)，因此，這就需要設(shè)計(jì)者從產(chǎn)品規(guī)劃、產(chǎn)品方案的設(shè)計(jì)、技術(shù)設(shè)計(jì)以及施工總體設(shè)計(jì)等步驟進(jìn)行全面的考慮，從而更加體現(xiàn)機(jī)械設(shè)計(jì)方法的程序性。

2）系統(tǒng)性。從設(shè)計(jì)系統(tǒng)的角度來分析，機(jī)械設(shè)計(jì)更加注重使用系統(tǒng)工程來進(jìn)行處理問題，因此，在設(shè)計(jì)的過程中要力求將各部分進(jìn)行關(guān)聯(lián)，使之成為一個(gè)有機(jī)的整體，從而使整個(gè)系統(tǒng)得到最優(yōu)化的處理，使系統(tǒng)與外界也能產(chǎn)生相應(yīng)的聯(lián)系。機(jī)械設(shè)計(jì)要敢于打破常規(guī)，突破傳統(tǒng)思維，探索新方法、新原理，并依托先進(jìn)的設(shè)計(jì)技術(shù)和工具，來開發(fā)出高品質(zhì)的、具有原創(chuàng)性的新產(chǎn)品。

2.2 機(jī)械設(shè)計(jì)節(jié)能技術(shù)的原理

地球上任何機(jī)械運(yùn)動(dòng)都要遵循牛頓的力學(xué)定律，機(jī)械設(shè)計(jì)的節(jié)能原理，就是以能量守恒為理論基礎(chǔ)，通過能量的高效運(yùn)用，實(shí)現(xiàn)機(jī)械設(shè)備的節(jié)能設(shè)計(jì)。在機(jī)械運(yùn)動(dòng)的過程中，各種能量之間可以實(shí)現(xiàn)互相轉(zhuǎn)化。在機(jī)械設(shè)備運(yùn)行的過程中，勢能與動(dòng)能之間往往不能實(shí)現(xiàn)完全轉(zhuǎn)化，勢能在向動(dòng)能轉(zhuǎn)化的過程中，會(huì)產(chǎn)生一定的變動(dòng)，這樣就造成了能量的損耗，從而產(chǎn)生能源的過量消耗。而機(jī)械節(jié)能設(shè)計(jì)，就是對(duì)機(jī)械設(shè)備運(yùn)行過程中產(chǎn)生的勢能波動(dòng)進(jìn)行控制，使勢能處于合理的范圍內(nèi)，提升勢能與動(dòng)能之間的轉(zhuǎn)化率，從而達(dá)到節(jié)能的設(shè)計(jì)效果；在機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行過程中，動(dòng)能是保證設(shè)備運(yùn)行的主要能量，機(jī)械設(shè)備的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，許多因素都會(huì)對(duì)設(shè)備的動(dòng)能造成影響，產(chǎn)生了能量的消耗。為了減少這種現(xiàn)象的發(fā)生，在機(jī)械設(shè)計(jì)過程中，要著重減小設(shè)備構(gòu)件之間的摩擦力，降低機(jī)械設(shè)備運(yùn)行過程中能量的損耗，通過這種方式來實(shí)現(xiàn)機(jī)械設(shè)備的節(jié)能設(shè)計(jì)【1】。

3 我國現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)制造與機(jī)械自動(dòng)化的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢

3.1 我國現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)制造與機(jī)械自動(dòng)化的現(xiàn)狀

從現(xiàn)狀看，我國自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展水平不斷提高，但在許多方面依舊存在一定不足，難以適應(yīng)機(jī)械制造業(yè)的快速發(fā)展，導(dǎo)致機(jī)械生產(chǎn)的效率及質(zhì)量無法得到保障。同時(shí)，我國許多技術(shù)是從國外引進(jìn)的，受其技術(shù)方面的限制，難以保證機(jī)械生產(chǎn)的穩(wěn)定性及安全性，不利于機(jī)械制造業(yè)的長遠(yuǎn)發(fā)展。部分企業(yè)依舊采用比較落后、陳舊的機(jī)械設(shè)備，對(duì)這些機(jī)械設(shè)備進(jìn)行使用的時(shí)候，需要安排專業(yè)人員進(jìn)行操作，這不僅影響企業(yè)的生產(chǎn)效率及生產(chǎn)質(zhì)量，也容易出現(xiàn)因操作失誤而造成的安全事故。機(jī)械設(shè)備的自動(dòng)化水平不高，在一定程度上影響機(jī)械自動(dòng)化的進(jìn)程，這就需要對(duì)機(jī)械設(shè)備進(jìn)行更新，通過自動(dòng)化設(shè)備來提高企業(yè)生產(chǎn)效率及質(zhì)量。

3.2 我國現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)制造與機(jī)械自動(dòng)化的發(fā)展趨勢

3.2.1 自動(dòng)化技術(shù)中柔性制造技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)制造中的應(yīng)用

所謂柔性制造技術(shù)主要就是以數(shù)據(jù)技術(shù)為基礎(chǔ)的自動(dòng)化技術(shù)，在機(jī)械設(shè)計(jì)制造中對(duì)柔性制造技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用可以提升機(jī)械制造的應(yīng)變能力，從而對(duì)多種不同類型的機(jī)械進(jìn)行設(shè)計(jì)，對(duì)于一些機(jī)械企業(yè)來說，限制其發(fā)展的主要因素就是其能夠制造的機(jī)械種類較少，而在應(yīng)用柔性制造技術(shù)后，就可以對(duì)生產(chǎn)環(huán)節(jié)進(jìn)行調(diào)整，在確保機(jī)械設(shè)計(jì)制造安全性的基礎(chǔ)上豐富制造種類，如此能夠提升機(jī)械企業(yè)的競爭力，提升機(jī)械設(shè)計(jì)制造水平。在對(duì)柔性制造技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用的過程中，應(yīng)該以機(jī)械企業(yè)的具體環(huán)境為基礎(chǔ)，明確相關(guān)因素對(duì)企業(yè)的影響，得出具體問題，并根據(jù)問題調(diào)整柔性制造技術(shù)的應(yīng)用方案，盡最大努力滿足企業(yè)發(fā)展的需求。從這個(gè)角度來看，機(jī)械企業(yè)在機(jī)械設(shè)計(jì)制造過程中對(duì)柔性制造技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用能夠幫助企業(yè)適應(yīng)市場環(huán)境，尤其是在競爭較激烈的環(huán)境下，應(yīng)用柔性制造技術(shù)可讓企業(yè)立于不敗之地。根據(jù)市場需求的變化情況，機(jī)械企業(yè)也可以對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行合理調(diào)整，從而通過柔性制造技術(shù)的應(yīng)用來提升企業(yè)生存效率。

3.2.2 提高機(jī)械設(shè)計(jì)與制造的水平

將智能技術(shù)應(yīng)用到機(jī)械設(shè)計(jì)與制造中，是機(jī)械制造行業(yè)的必然發(fā)展趨勢，需要根據(jù)自身的實(shí)際需求對(duì)其進(jìn)行有效應(yīng)用，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)數(shù)字化的機(jī)械設(shè)計(jì)與制造，促進(jìn)機(jī)械制造行業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。在新時(shí)代背景下，傳統(tǒng)的機(jī)械產(chǎn)品已經(jīng)無法滿足人們的實(shí)際需求，且使用過程中出現(xiàn)各種問題，而智能化的生產(chǎn)模式能有效解決這一問題，對(duì)整個(gè)生產(chǎn)活動(dòng)進(jìn)行智能化的控制，從而降低各種問題的發(fā)生，使機(jī)械生產(chǎn)的目標(biāo)得以順利完成。因此，企業(yè)需要加強(qiáng)對(duì)智能技術(shù)的研究，發(fā)揮智能技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)與制造中的積極作用，使人們對(duì)機(jī)械產(chǎn)品的需求得到充分滿足【2】。

3.2.3 貫徹綠色制造理念

機(jī)械制造業(yè)雖然推動(dòng)了經(jīng)濟(jì)社會(huì)向前發(fā)展，同時(shí)也損耗了大量的能量，造成嚴(yán)重的環(huán)境污染及資源的浪費(fèi)，因此，全面貫徹綠色制造理念的任務(wù)十分關(guān)鍵，并對(duì)實(shí)現(xiàn)機(jī)械產(chǎn)業(yè)的長期穩(wěn)定發(fā)展具有重要的推進(jìn)作用。企業(yè)要想實(shí)現(xiàn)綠色環(huán)保的生產(chǎn)過程，就需要在產(chǎn)品的生產(chǎn)加工、生產(chǎn)周期將產(chǎn)品屬性與環(huán)境屬性進(jìn)行有效結(jié)合，促進(jìn)生產(chǎn)與環(huán)境的和諧統(tǒng)一發(fā)展；將先進(jìn)技術(shù)運(yùn)用到機(jī)械生產(chǎn)中，選擇綠色生產(chǎn)加工、優(yōu)化工藝、環(huán)境友好型材料；加強(qiáng)對(duì)產(chǎn)品可回收設(shè)計(jì)、綠色材料設(shè)計(jì)、增加綠色產(chǎn)品等途徑來提升機(jī)械產(chǎn)品的使用壽命，實(shí)現(xiàn)全面貫徹綠色制造理念，促進(jìn)機(jī)械產(chǎn)業(yè)的綠色可持續(xù)發(fā)展，并實(shí)現(xiàn)良好的經(jīng)濟(jì)效益。

4 結(jié)語

總之，為了更好地滿足現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)需要，我國對(duì)機(jī)械自動(dòng)化提出了更高的要求。以上內(nèi)容對(duì)機(jī)械自動(dòng)化設(shè)計(jì)原則進(jìn)行了相應(yīng)分析，并在此基礎(chǔ)上對(duì)傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)制造與機(jī)械自動(dòng)化進(jìn)行了相應(yīng)比較。希望可以給相關(guān)工作者帶來一定的借鑒參考價(jià)值，并促進(jìn)我國機(jī)械制造業(yè)不斷向著自動(dòng)化、智能化、信息化方向發(fā)展。