机械设计与制造技术现状及相关先进技术分析

杨帆

青岛工学院 山东省青岛市 266300

摘要：随着我国的高速发展，经济水平的不断提高，重工业越来越受到国家的重视。因此近些年我国的机械设计制造技术得到了非常多的关注，对于机械设计制造技术来说自动化技术的应用是无比重要的。自动化技术不仅可以提高机械设计制造的整体水平，还是提高我国在世界上综合竞争力的重要衡量指标，所以说自动化技术的水平高低直接影响着机械设计制造的整体水平。本文首先阐述了机械设计与制造技术发展的现状，然后在此基础上对其相关的先进技术进行了探究分析，希望能为机械设计与制造技术领域的研究提供一定的帮助。

关键词：机械设计；制造技术；现状

1 引言

传统的机械制造行业主要采用人工的方式完成各项工作，也有通过电力、蒸汽等方式降低劳动人民的工作强度，但是依旧离不开人工的参与。随着现代科学技术和机械制造行业的发展，机械自动化技术开始应用到机械制造中，人们只需要将编写的程序导入到机械设备中，设备就可以自动执行命令完成既定的工作，大大的降低了工作者的劳动强度，提升了机械制造效率和品质。即便机械自动化技术具有明显的优势，但是在实际运行过程还是存在着较多的问题，部分企业应用自动化技术积极性不高，还有很多企业在进行生产加工过程中，还是沿用传统的自动化设备。为此，本文分析了现阶段机械自动化设计与制造存在的问题，深入研究并提出了具体的改进方法。

2 机械设计制造需要遵循的原则

2.1 机械设计制造要满足机器的功能需求

机械设计制造首先要做的就是满足机器的功能需求，任何机器都需要根据自身不同的功能在某个领域得到全面应用。从工业生产的角度上来看，机械设计制造需要满足三大要点：能量、物质以及信息。机械设计制造及其自动化需要对输入的物质、能量、信息分别进行处理。从而输出就有相应特质的能量、物质和信息。机械设计制造及其自动化在满足功能需求的基础上，一般会分为两个方面，机电一体化和机电一体化产品。机械自动化系统是一个综合性较强的概念，其包括的专业领域包括设计、制造和满足某种所需要的特定功能，其中满足特定功能是机械设计的重点。

2.2 采取先进的技术进行创新设计

通常在对系统或是产品进行分类时，都是按照产品的不同功能依次分类的。以物质加工为主要，加工机通过物质的输入以及信息能量的加工，将其转换为另一种位置和形态的产品输出，这方面产品包括纺织机械、印刷机等。以能量加工为主要，动力机械将输入的能量和信息转换，最终输出和之前不同形式的能量，比如将热能转换为动能的内燃机。以信息转化为主要，信息机器就是将输入的信息和能量进行处理，从而输出像文字、声音、图像等方面的信息，信息机器包括计算机和传真机等。

3 机械设计与制造技术目前的发展现状

3.1 国内机械设计的发展现状

目前，我国缺乏现代机械设计能力，研究范围较小，水平落后，我国的机械制造业还没有完全达到国际标准，还是以从国外发达国家引进先进的机械设计技术为主，这种引进的方式的问题在于一旦引进方对专利技术实行封锁，我国就会处于非常不利的地位。另外，我国传统机械设计存在着不少的缺陷，如设计周期长，或是产品和设计缺乏内部协调等，所以，传统的机械设计生产出来的机械产品的质量无法得到保障。虽然我国早已明确了机械行业的发展现状，并且非常重视机械行业的发展，在改革开放阶段，该行业的发展也取得了不小的成就。但是，关于机械设计与制造技术的社会关注与在校教育并不能满足当前国家的发展需求，仍存在巨大的发展潜力。

3.2 国内机械制造的发展现状

从现代意义上来讲，机械制造技术有四个方面的特点，即：首先，机械制造的技术特点：机械制造技术融合计算机、传感、信息集成处理、管理和自动化技术，并在此基础上要求将传统的机械制造工艺应用到其整个生产的过程当中。其次，机械制造的综合特点：重点强调了机械制造技术的发展目标：能够有效的提升企业的综合竞争力，有利于国家经济的增长。第三，机械制造的统一特点：在现代社会主义市场经济发展的背景下，使相关企业能够以极大的优势参与到市场竞争当中。最后，机械制造的全球性特点：发达的西方资本主义随着现代经济社会的发展和全球经济一体化的深化，利用如信息、金融、科技等手段增加其在市场中的份额，形成了一种激励性，促进了整个市场的良性竞争。我国的现代机械制造业目前正处于持续发展阶段，机械制造的发展速度远大于机械设计，占有显著的地位，并且在全球的的机械制造行业中也不容小觑，具有强大的市场竞争力。

4 机械自动化设计与制造先进技术的应用

4.1 柔性自动化生产技术

我国传统的机械设计制造都是人工生产和制造，缺乏效率性和及时的应变能力。随着人类社会的生产不断发展提高，客户对于机械制造的要求内容也越来越多样化，精度和生产效率的要求也逐渐提高，这就给机械设计制造行业带来了新的发展考验。而现代先进的自动化技术、智能化技术的引入应用，就是机械设计制造行业发展的新机遇，但是我国的机械自动化生产起步比较晚，相对于国外的自动化生产还有诸多不足的地方，这就需要企业在引进机械自动化生产制造的同时，引入国外先进的机械自动化柔性管理发展理念。机械生产自动化技术的柔性管理，是通过自动化技术和机械制造技术的有效结合实现的管理技术，构建科学、智能、效率的现代化生产体系，实现人工、自动化、智能化的有机结合，最大限度的满足客户对制造业生产的能力要求。柔性管理可以将机械设计制造的整个生产环节进行生产联系并形成一个整体，有利于整个自动化系统的生产升级和技术改进。

4.2 精密制造技术

机械行业未来的发展方向与重点是精密制造技术，该技术的关键是要进行更为精密的铸造技术，如在切割、焊接等原始技术的基础上进行精密的铸造。精密制造技术的研发有利于未来微型技术的研发，是微型技术的基础，如微型机器人、微型电子等。目前和将来的精密制造技术都将大大有助于机械设备和产品的稳定，从而将人性化和智能化融合进未来的机械产品当中。精密制造技术的重要性也反映在其技术的应用上，这推动了机械行业对精密制造技术的发展与研究，并不断的深入实践，为机械制造业奠定了可持续发展的基础。

4.3 集成化技术

在机械自动化制造技术中，集成化是非常重要的部分，对于机械企业实现高水平以及提高效率具有巨大的意义。集成化的意思就是指机械设计与制造完全通过信息技术来进行，通过相关的技术，把各环节的制造高度的融合，进行统一的生产加工。在集成化的过程中，哥布本应该发挥自己应该有的作用。随着自动化技术的不断提高，集成化的程度也在不断的增长。集成化过程中可以把自动化制造系统、企业的管理系统融合在一起，大大的提高生产的效率。目前来看，我国当下机械企业内集成化水平还非常有限，距离发达国家的集中化水平还有一定的距离，因此我国在机械企业集成化发展的过程中，应该多向发达国家学习，不断的完善自身的水平，这样才能够更加促进机械制造发展。

4.4 制造绿色环保的技术

人们对环境保护得概念随着经济、科学和技术的迅速发展而日益关切，也更多的参与进呼吁保护环境和能源保护当中，环境保护是社会可持续发展的基础，同样，机械制造业的发展方向也需要以保护环境为核心理念。对于机械设计与机械制造行业来说，可以从机械包装入手，采用绿色环保的包装来替代传统的产品包装，即节约了能源，又提升了资源的利用率，充分满足了社会发展的需求，促进了机械制造业的可持续性发展。目前，如何最大化的做到环境保护与资源利用不仅是机械设计与制造行业所面临的难题，也是所有行业的共同任务，是共同发展的战略目的。

4.5 虚拟化技术的应用

工业虚拟化技术，这个技术是基于仿真建模系统实现的工业虚拟化生产模拟，从而对工程的各个生产环节运行的情况进行大致的预测和分析，从而防止设计、制造、生产等各方面出现经济损失。这都是因为在传统的机械设计制造过程中，对于相关操作技术的研究和改进都需要进行反复的实践操作，才能得出正确的技术成果，这需要企业投入大量资金和人力物力。而虚拟化技术可以通过数据模型的生产进程实验,发现生产进程中的未知错误，然后制定出相应的处理方案，从而降低研发投入的经济成本和人力物力资源，不过该项技术是基于自动化技术的应用才能开展，限制较多。

5 机械设计制造的发展方向

5.1 朝向多行业发展

机械自动化技术的发展必然要将理论和实践紧密的联系起来，现阶段，机械自动化理论发展速度较快，而与之相配套的自动化技术依旧较为缓慢，基于这样的背景，在进行实践的生产加工阶段，就必须要从机械结构、体积以及外形等多个方面探讨其对机械自动化加工中的影响。工厂在运用自动化技术进行生产加工时，要充分发挥出自动。像现阶段常见的自动化传感技术、可编程控制器等，均能很好的展现出自动化技术的优势。机械自动化技术在实际应用时，还必须要与理论知识建立联系，并将其结合到实际的生产案例中。之后，逐渐形成一个科学的产业链，培养出更多的高素质综合性技术型人才。在新时代背景下，必须要不断提升工作人员的技术能力，不断加强技术人员的新理念和方法的学习，并能够将所学知识熟练的应用到实践工作中。

5.2 数字化方向

机械设计制造及其自动化的重点就是实现数字化，对于机械制造这一行业而言，数据、知识、技能等全部属于数字形式。而机械制造企业就是通过数字化技术来实现信息资料的收集，从而再利用虚拟现实、数据库和多媒体等技术对数据进行分析重组。随着信息时代的降临以及信息技术的高速发展，机械产业基本上开始采取网络化的营销模式，客户只需要将自己所需要的机械产品的形式和功能发布，机械生产企业就可以根据该客户的需求和自身的实际情况进行对机械产品的研制。所以，实现数字化将是机械设计制造及其自动化发展的主要方向之一。

5.3 自动化技术

首先就是节能减排，随着国家对节能减排观念的提出，人们越来越重视节能减排的作用，所以机械企业想要更好的发展，也应该更加注重绿色化。其次就是微型化的趋势，随着技术水平的不断提高，设备体积的减小，越来越被各企业所重视，微型化的发展不只是体积上的缩小，还有保证其性能的准确。最后面是柔性化的趋势，应该保证设备有更好的随机应变能力，这样才能在不断变化的市场中让企业永葆青春。

6 结束语

随着目前科学技术的不断发展和提高，我国机械行业对于自动化的要求也越来越高了，因此针对传统机械中的一些缺点，新型的机械设计制造行业应该对于设计方法和理念都做出一些革命性的改变，针对性地利用一些软件技术，保证动画技术的进一步发展，才能够更好地推动我国企业行业的进步，从而振兴机械工业的发展。

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