機(jī)械設(shè)計(jì)與制造技術(shù)現(xiàn)狀及相關(guān)先進(jìn)技術(shù)發(fā)展研究

陳林 熊雋

摘要：機(jī)械設(shè)計(jì)與制造技術(shù)的發(fā)展可為社會(huì)帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)貢獻(xiàn)，同時(shí)為居民的生活也帶來(lái)一定便利性。在社會(huì)各領(lǐng)域的重視下，機(jī)械設(shè)計(jì)與制造技術(shù)雖投入了大量經(jīng)濟(jì)資源，但我國(guó)機(jī)械制造與設(shè)計(jì)領(lǐng)域相比發(fā)達(dá)國(guó)家仍存在一定差距，本文從我國(guó)實(shí)情出發(fā)，介紹了機(jī)械設(shè)計(jì)與制造技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀，并對(duì)其相關(guān)技術(shù)發(fā)展進(jìn)行分析，最后對(duì)機(jī)械行業(yè)的發(fā)展路線提出簡(jiǎn)要建議。

關(guān)鍵詞：機(jī)械設(shè)計(jì)與制造技術(shù);相關(guān)先進(jìn)技術(shù);發(fā)展探究

中圖分類號(hào)：TH166? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1674-957X（2021）15-0204-02

0? 引言

機(jī)械設(shè)計(jì)與制造技術(shù)代表著國(guó)家生產(chǎn)能力及生產(chǎn)效率，可證明國(guó)家的生產(chǎn)能力[1]。因此，提升我國(guó)機(jī)械設(shè)計(jì)及制造技術(shù)為重點(diǎn)探究對(duì)象。如今現(xiàn)狀看，我國(guó)制造技術(shù)一般通過(guò)與先進(jìn)技術(shù)進(jìn)行結(jié)合，技術(shù)能力較強(qiáng)，但與西方發(fā)達(dá)國(guó)家相比，仍存在一定落后，其中機(jī)械設(shè)計(jì)及焊接等技術(shù)都需要模仿國(guó)外先進(jìn)技術(shù)。為了提升我國(guó)相關(guān)軟件及機(jī)械制造技術(shù)水平，本文結(jié)合內(nèi)燃機(jī)設(shè)計(jì)與制造，對(duì)內(nèi)燃機(jī)生產(chǎn)行業(yè)的機(jī)械技術(shù)進(jìn)行探究，就有一定現(xiàn)實(shí)意義。

1? 機(jī)械設(shè)計(jì)與制造技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

1.1 機(jī)械設(shè)計(jì)現(xiàn)狀

由于我國(guó)機(jī)械設(shè)計(jì)發(fā)展時(shí)間較短，借鑒國(guó)外優(yōu)秀成果行為較多，使我國(guó)機(jī)械設(shè)計(jì)方面的設(shè)計(jì)成果基本上都有一定國(guó)外設(shè)計(jì)風(fēng)格，即使完全脫離國(guó)外設(shè)計(jì)風(fēng)格，也會(huì)使設(shè)計(jì)成果本身出現(xiàn)過(guò)大或小的根本問(wèn)題[2]。因此，我國(guó)若想在機(jī)械設(shè)計(jì)方面脫穎而出，擁有國(guó)際先進(jìn)技術(shù)，需投入大量的時(shí)間及經(jīng)濟(jì)，完善機(jī)械生產(chǎn)的設(shè)計(jì)，使之擁有一定的本土特色，形成一道獨(dú)特的設(shè)計(jì)風(fēng)格。此外，就國(guó)際形勢(shì)看，我國(guó)機(jī)械設(shè)計(jì)的提升及創(chuàng)新仍具有較大空間，且多數(shù)代表性企業(yè)也在機(jī)械設(shè)計(jì)方面投入較大嘗試及創(chuàng)新，但與國(guó)際優(yōu)秀設(shè)計(jì)成果對(duì)比，我國(guó)機(jī)械設(shè)計(jì)雖存在一定獨(dú)立，但質(zhì)量或其他方面無(wú)法得到保證，因此我國(guó)機(jī)械設(shè)計(jì)仍應(yīng)進(jìn)行改進(jìn)完善，在自身無(wú)問(wèn)題的同時(shí)，也應(yīng)保證機(jī)械制造的生產(chǎn)質(zhì)量。

1.2 制造技術(shù)現(xiàn)狀

與西方一些發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我國(guó)不但機(jī)械設(shè)計(jì)方向較為落后，在機(jī)械制造上也存在一定落后現(xiàn)象[3]。首先，根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)，我國(guó)雖可制造出一些精密機(jī)械產(chǎn)品，但整體設(shè)計(jì)及部分關(guān)鍵技術(shù)仍來(lái)自于國(guó)外，而國(guó)外主要通過(guò)控制國(guó)際市場(chǎng)的價(jià)格獲得更高利益，因此我國(guó)若想制造出高端商品，需要通過(guò)國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)設(shè)計(jì)先進(jìn)理念及先進(jìn)技術(shù)進(jìn)行引進(jìn)，這會(huì)使國(guó)外經(jīng)濟(jì)發(fā)展良好，不利于我國(guó)自身發(fā)展，尤其對(duì)機(jī)械制造行業(yè)的改革創(chuàng)新存在一定瓶頸期，且一旦出現(xiàn)政治等其他因素，使國(guó)外對(duì)我國(guó)機(jī)械制造技術(shù)出現(xiàn)進(jìn)行封鎖，我國(guó)的制造技術(shù)會(huì)存在一定的被動(dòng)地位，不利于自身發(fā)展;此外，由于我國(guó)機(jī)械制造技術(shù)存在一定產(chǎn)品特質(zhì)現(xiàn)象，使多數(shù)產(chǎn)品在進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)時(shí)為期較長(zhǎng)，許多個(gè)部門相互協(xié)調(diào)進(jìn)行，完成完整的產(chǎn)業(yè)鏈，才能制造出符合要求的產(chǎn)品，因此機(jī)械制造方向需要各部門之間做好相互協(xié)調(diào)，進(jìn)一步的產(chǎn)業(yè)整合。

2? 我國(guó)相關(guān)技術(shù)發(fā)展分析

2.1 機(jī)械設(shè)計(jì)的相關(guān)

機(jī)械設(shè)計(jì)的主要先進(jìn)技術(shù)為數(shù)字化技術(shù)、并行化設(shè)計(jì)技術(shù)及仿真虛擬技術(shù)[4]。其中，數(shù)字化技術(shù)隨科技發(fā)展已逐漸完善，在數(shù)字化技術(shù)的發(fā)展下，我國(guó)機(jī)械制造設(shè)計(jì)無(wú)論從設(shè)計(jì)效率還是設(shè)計(jì)質(zhì)量方面分析，都存在一定技術(shù)性，數(shù)字化設(shè)計(jì)可實(shí)現(xiàn)初期設(shè)計(jì)，并通過(guò)建立數(shù)據(jù)模型，利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行調(diào)試，可及時(shí)發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤并改正，不但可滿足提升設(shè)計(jì)效率，還可根據(jù)市場(chǎng)變化進(jìn)行針對(duì)性優(yōu)化，為機(jī)械制造提供保障。

并行化設(shè)計(jì)技術(shù)存在一定未來(lái)趨勢(shì)，如今社會(huì)飛速發(fā)展，制造要求也在不斷提高，機(jī)械產(chǎn)品在人們生活中的位置也逐漸上升，為群眾提供良好、完善的設(shè)備及功能，需要相應(yīng)設(shè)備在工作中進(jìn)行協(xié)調(diào)并滿足生產(chǎn)需要，通過(guò)不同機(jī)械的不同功能相互補(bǔ)充，在提升生產(chǎn)力的同時(shí)也提升了企業(yè)利潤(rùn)。

機(jī)械設(shè)計(jì)階段擬實(shí)為虛擬化技術(shù)，虛擬化技術(shù)可加快機(jī)械制造的研發(fā)速度，使機(jī)械制造過(guò)程中出現(xiàn)問(wèn)題的幾率降低，并且虛擬化技術(shù)可分析及優(yōu)化產(chǎn)品性能，對(duì)機(jī)械制造成品的硬度、仿真等多方面因素進(jìn)行分析，可保證機(jī)械制造的質(zhì)量與性能，提高機(jī)械設(shè)計(jì)及機(jī)械制造的工作效率。目前我國(guó)以活塞式與渦輪式為主，此兩種內(nèi)燃機(jī)使用廣泛，市場(chǎng)需求大，當(dāng)前情況下，我國(guó)自主研發(fā)的往復(fù)式渦輪內(nèi)燃機(jī)制作以逐漸完善，雖發(fā)動(dòng)機(jī)排量與功率明顯提升，達(dá)到一定熱效率，但仍具備一定的發(fā)展空間，因此，從活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)到渦輪式發(fā)動(dòng)機(jī)的升級(jí)，可通過(guò)虛擬化技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，通過(guò)計(jì)算機(jī)的輔助，使虛擬化技術(shù)更高的利用到內(nèi)燃機(jī)的設(shè)計(jì)與制造中。

2.2 機(jī)械制造相關(guān)

機(jī)械制造技術(shù)相關(guān)的先進(jìn)技術(shù)較多，其中主要有環(huán)保制造、自動(dòng)化技術(shù)、智能技術(shù)等[5]。其中，環(huán)保制造存在一定環(huán)保理念，可提高生產(chǎn)中的資源利用率，傳統(tǒng)制造技術(shù)浪費(fèi)資源較嚴(yán)重，工作時(shí)主要通過(guò)工人進(jìn)行制造，不但效率較低，浪費(fèi)人力，還出現(xiàn)大量制造廢料，這些廢料未經(jīng)回收利用直接排放出去，造成社會(huì)垃圾增加、資源浪費(fèi)嚴(yán)重、成本過(guò)高行為，在此現(xiàn)象下，為提升生產(chǎn)過(guò)程中的環(huán)保性能，應(yīng)控制好廢物排放量，做好資源回收利用，因此在現(xiàn)代制造中，應(yīng)注重一定環(huán)保制造技術(shù)，在進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)加大環(huán)保力度，注重資源浪費(fèi)情況，準(zhǔn)確計(jì)算生產(chǎn)時(shí)所需的材料，在對(duì)材料進(jìn)行精確、嚴(yán)格控制，同時(shí)對(duì)使用過(guò)的材料進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，在生產(chǎn)之前也應(yīng)控制好材料的使用量，避免出現(xiàn)過(guò)度浪費(fèi)現(xiàn)象，并控制好污染物的排放量，減少資源浪費(fèi)。

自動(dòng)化技術(shù)是當(dāng)今機(jī)械制造行業(yè)最受關(guān)注的技術(shù)之一，自動(dòng)化技術(shù)可大大提升我國(guó)機(jī)械制造的生產(chǎn)效率，減少大量人力、物力資源，對(duì)降低成本、提升產(chǎn)量存在一定意義。將自動(dòng)化利用于機(jī)械制造中，主要用計(jì)算機(jī)代替人力控制機(jī)械設(shè)備，使機(jī)械零件的制作通過(guò)機(jī)械自動(dòng)形成，減少了人力參與，其主要有三個(gè)特點(diǎn)：第一，自動(dòng)化機(jī)械制造代替了大部分的人工，不但減少了員工工作強(qiáng)度，還使錯(cuò)誤率降低，在提升工作效率的同時(shí)，也為企業(yè)節(jié)約了大量成本;第二，自動(dòng)化機(jī)械制造可提升生產(chǎn)量與制作質(zhì)量，由于減少了人為參與，計(jì)算機(jī)可更快地計(jì)算并控制機(jī)械設(shè)備，減少了一定工作時(shí)間，提升了生產(chǎn)量，同時(shí)少了人為參與，計(jì)算機(jī)出錯(cuò)率要遠(yuǎn)低于人類，大大提升了制作質(zhì)量，使制作出的機(jī)械設(shè)備更符合市場(chǎng)需求;第三，自動(dòng)化機(jī)械制造可令生產(chǎn)周期及環(huán)節(jié)更為具體，因自動(dòng)化技術(shù)需人為為計(jì)算機(jī)輸入特定的工作目標(biāo)及工作流程，因此使生產(chǎn)周期及生產(chǎn)環(huán)節(jié)變得可視化，可直觀觀測(cè)出自動(dòng)化機(jī)械制造的生產(chǎn)技術(shù)及數(shù)量。以內(nèi)燃機(jī)為例，作為現(xiàn)代工業(yè)制造的技術(shù)代表，內(nèi)燃機(jī)制造技術(shù)是我國(guó)產(chǎn)品及設(shè)備的主要核心，在內(nèi)燃機(jī)的生產(chǎn)過(guò)程中，需達(dá)到一定精度，因此在進(jìn)行內(nèi)燃機(jī)零件加工之前，預(yù)先檢查設(shè)計(jì)的合理性，并預(yù)估可加工性，提出加工方法，同時(shí)要注意優(yōu)化加工程序，如走到路線、切削參數(shù)、下料余量等，并滿足產(chǎn)品質(zhì)量需求，同時(shí)作為高密度集型產(chǎn)業(yè)，內(nèi)燃機(jī)的生產(chǎn)需具備一定安全性與可靠性，自動(dòng)化技術(shù)可滿足我國(guó)內(nèi)燃機(jī)生產(chǎn)的一定需求，推動(dòng)其設(shè)計(jì)與制作能力。

隨著時(shí)代發(fā)展及科技進(jìn)步，機(jī)械制造領(lǐng)域已逐漸普及自動(dòng)化，同時(shí)隨著大數(shù)據(jù)及5G的到來(lái)，人們的消費(fèi)需求也在逐漸升級(jí)改變，越來(lái)越多的個(gè)人及企業(yè)追求個(gè)性化發(fā)展，面對(duì)著整個(gè)社會(huì)的不斷發(fā)展創(chuàng)新，現(xiàn)代機(jī)械產(chǎn)品也應(yīng)根據(jù)社會(huì)情況作出應(yīng)有的改變，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)及計(jì)算機(jī)技術(shù)，機(jī)械制造已逐漸趨向于智能化，在滿足多種功能的同時(shí)，還能提升客戶滿意度，此外，現(xiàn)代機(jī)械還存在一定系統(tǒng)化，因現(xiàn)代機(jī)械考慮因素較多，元素之間存在較強(qiáng)獨(dú)立性與關(guān)聯(lián)性，因此在產(chǎn)品設(shè)計(jì)及制造過(guò)程中，應(yīng)針對(duì)產(chǎn)品主要功能設(shè)計(jì)及制造。內(nèi)燃機(jī)的智能機(jī)械制造是內(nèi)燃機(jī)零部件實(shí)際制造過(guò)程在計(jì)算機(jī)上的本質(zhì)體現(xiàn)，在內(nèi)燃機(jī)的機(jī)械制造過(guò)程中，通過(guò)智能化的運(yùn)用，在高智能計(jì)算機(jī)及高速網(wǎng)絡(luò)的支持下共同協(xié)調(diào)工作，可控制多種設(shè)備對(duì)內(nèi)燃機(jī)進(jìn)行生產(chǎn)加工，實(shí)現(xiàn)內(nèi)燃機(jī)零部件制造全過(guò)程的優(yōu)化，更加有效、靈活的組織制造生產(chǎn)，使工廠與車間的資源得到合理配置，達(dá)到內(nèi)燃機(jī)或零部件的開(kāi)發(fā)周期和成本最小化、設(shè)計(jì)質(zhì)量最優(yōu)化、生產(chǎn)效率最大化的目的;另一方面，內(nèi)燃機(jī)機(jī)械構(gòu)造復(fù)雜，單個(gè)零件的精細(xì)度與復(fù)雜度的制作需運(yùn)用較高技術(shù)，智能機(jī)械制造可考慮內(nèi)燃機(jī)制作中出現(xiàn)的多種因素，實(shí)現(xiàn)對(duì)單個(gè)零件的高精度雕刻。

3? 機(jī)械行業(yè)發(fā)展路線及建議

在未來(lái)的機(jī)械設(shè)計(jì)及制造生產(chǎn)中，自動(dòng)化必然與智能化聯(lián)合并加深應(yīng)用，當(dāng)今市場(chǎng)情況下，為了改革創(chuàng)新，完善生產(chǎn)形勢(shì)，可通過(guò)以下幾點(diǎn)進(jìn)行創(chuàng)新：第一，政府及相關(guān)部門應(yīng)加大開(kāi)發(fā)力度，國(guó)家及企業(yè)應(yīng)加大資源、經(jīng)濟(jì)的投入，同時(shí)與高職高校合作，為學(xué)校提供技術(shù)方法，令學(xué)校培養(yǎng)專業(yè)的有用人才，增大開(kāi)發(fā)力度，培養(yǎng)專業(yè)的具有高素質(zhì)高能力人才，滿足企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)與今后發(fā)展需求;第二，順應(yīng)全球化趨勢(shì)，產(chǎn)業(yè)鏈為機(jī)械制造的基礎(chǔ)，如今現(xiàn)狀看，部分西方國(guó)家想重新發(fā)展制造業(yè)，可能涉及到產(chǎn)業(yè)鏈回遷現(xiàn)象，因此為了避免我國(guó)機(jī)械設(shè)計(jì)及制造出現(xiàn)短板，應(yīng)提前考慮自身，提高研發(fā)，開(kāi)發(fā)出屬于自己的相關(guān)技術(shù)，追趕西方制造能力，借鑒西方的成功經(jīng)驗(yàn)，并對(duì)一些特殊、重要的領(lǐng)域投入長(zhǎng)期研發(fā)，生產(chǎn)一些擁有獨(dú)特技術(shù)的機(jī)械零件;第三，使用新技術(shù)與新科技，人工智能、虛擬制造等相關(guān)技術(shù)，是未來(lái)機(jī)械制造發(fā)展的重要趨勢(shì)，我國(guó)在對(duì)機(jī)械制造進(jìn)行加大力度、加大資源、學(xué)習(xí)西方先進(jìn)文化與改革創(chuàng)新的同時(shí)，也應(yīng)在新技術(shù)與新科技上投入研發(fā)，增強(qiáng)我國(guó)機(jī)械制造行業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，縮短與西方發(fā)達(dá)國(guó)家的距離，使我國(guó)機(jī)械制造領(lǐng)域在國(guó)際擁有一定地位，從制造品大國(guó)上升到設(shè)計(jì)及技術(shù)大國(guó)。

4? 總結(jié)

隨著我國(guó)發(fā)展及國(guó)際化趨勢(shì)的日益提升，經(jīng)濟(jì)、科技等板塊也在迅速發(fā)展，人民的生活質(zhì)量逐漸提高，并擁有了越來(lái)越多的需求，而機(jī)械制造的產(chǎn)品在人民生活中隨處可見(jiàn)，為了滿足機(jī)械產(chǎn)品對(duì)人們的需要，增加市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力，本文對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)與制造技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀做出分析，并提出了機(jī)械設(shè)計(jì)與機(jī)械制造的相關(guān)技術(shù)發(fā)展情況，并通過(guò)發(fā)展情況對(duì)未來(lái)機(jī)械行業(yè)的發(fā)展提出建議及路線，令我國(guó)機(jī)械行業(yè)在全球化的趨勢(shì)下抓住機(jī)會(huì)，加強(qiáng)自身建設(shè)，彌補(bǔ)自身不足，使我國(guó)機(jī)械設(shè)計(jì)制造技術(shù)不落后于其他發(fā)達(dá)國(guó)家，成為制造大國(guó)，獲得一定國(guó)際地位與經(jīng)濟(jì)收益。

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