现代机床设计思想及其发展

刘希贤　杜英敏

【摘 要】随着我国科技的不断发展与进步，机床以及逐步取代了原有的手工劳作方式。作者根据自身多年的工作经验，对现代机床的设计思想以及机床的成型过程中进行了简要介绍，并且着重阐述了现在机床的主要设计思想等方面的内容，同时对机床设计思想的发展动向进行了主要论述。

【关键词】机床；设计；思想；科技；工作经验；成型；

前言

机床是在人类生产以及工业生产中的经过不断的积累总结的基础上所出现的一种生产工具，并且经过不断的发展、创新与完善，机床的生产已经趋于成熟。

1、机床设计思想

目前机床的设计思想主要会经历以下几个阶段：（1）机床发展的经验设计阶段：在上世纪四十年代中期，机床设计的主要工作方向就是处理好加工与强度之间的问题，换句话说也就是制作的道具与所生产零件之间的需要进行一定的相对运动，从而加工出具有一定形状的零件。在加工的过程中还对机床的零部件具有一定的强度要求，这样才能确保机床不会受到损害。（2）机床发展的实验设计阶段：在上世纪四十年代中期直到上世纪六十年代初，机床设计的主要任务已经不仅仅局限于对加工与强度问题的解决，更主要的是要解决机床的精度与各种性能之间的问题，例如，机床在生产过程中的运动精度、抗震性能以及机床低速运动的平稳性、热形变性、噪声的产生以及磨损等。（3）机床发展的计算机辅助设计阶段：自从上世纪六十年代中期开始，新的科学技术的发展为机床的设计提供了大量的实验数据，同时机床的理论研究方面也取得了非常大的发展，尤其是电子计算机在机床设计中的应用，将机床设计思想带进了一个全新的阶段。同时机床设计思想的主要方向是将在生产中所遇到的实际问题转变成理论模型，然后依据相关的数据以及目标函数应用计算机对其进行计算最后确定最适合的设计方案。

2、现代机床的设计思想

从上世纪初开始，我国机床所生产的产品工艺以及质量逐渐提高，新材料、新技术的应用也有了非常大的进步，基于以上几点国内、国外也涌现出很多新的设计思想以及设计理论。这些新的理论以及设计方法都推动现代机床设计思想进入了一个以实验研究为基础的较高等级的阶段。对设计程序、设计规律以及设计思想的研究不但需要追求产品自身的最优化，同时也需要从产品的设计到产品的制造、检验等全过程甚至于整个系统实行最佳化原则。当今的机床设计思想是将现代的科学技术与机床设计相融合的一种全新的设计思想，主要包含以下几方面内容：

2.1 机床设计的对象需要系统化。将设计对象也就是机床看作是系统，这样在设计的过程中就不仅仅需要关注整个系统的组成单元，同时还需要对边界、环境以及输入、输出等问题进行考虑，防止传统机床设计过程中局部、孤立处理问题的出现，而是整体的看待设计的对象。这样的设计方式非常有助于对系统理论以及信息论、控制论等现代的理论，同时可以用系统的观点对此进行全面的设计。

2.2 对设计内容进行完善，当前现代机床设计的主要思维方式已经远远超出传统的运动设计、动力设计、结构设计的范围，已经逐渐的扩充到对概念的设计、可靠性的设计以及人性化的设计，这样可以使对机床的设计更加完善。这样可以使得机床产品更加的实用、经济，同时也更具有竞争力。

2.3 对设计的目标进行最优化的设计，在当今时代的背景下，对现代机床的设计方向主要是设计目标的最优化，这种优化不仅仅是对单一的目标进行最优化的处理，而是需要对整个系统的全部参数进行全部优化，主要可以通过使用计算机计算出理论上的最佳方案，这样可以使得产品的各项技术功能以及可靠性等都具有良好的表现。

2.4 将遇到的问题进行模型化处理，模型主要是对问题进行一个高度的概括与集中，同时将问题转化为数学模型同时使用计算机对已经简历的数学模型进行优化处理，可以使问题得到很好的解决。

2.5 将机床的设计过程中进行动态化的处理，在机床的设计过程中需要注意的一点是现代机床的主要设计方向，对产品的动态性能非常的注重，所以要求在设计的过程中一定要对产品的动态性能进行准确的预测以及优化。在进行机床动态设计的过程中首先需要根据设计的要求构建出系统的动力学与数学相结合的模型，随后对设计的模型进行检验同时也需要对其进行实际的测试。随后使用计算机对该模型实行动态化的分析，对其中的个别参数进行修改，同时对获得的参数进行对比。知道最后得到优化的动态性能为止。

2.6 在设计的过程中要注意设计方式实现计算机化，在当前的设计领域中，使用计算机进行辅助设计已经成为现代设计过程中不可或缺的一种设计方式。在机床设计的初期，可以对设计方案进行可行性分析等。在机床技术设计阶段，可以通过这种方式进行结构以及参数的确定，或运动、动力以及其他方面特性的分析，同时也可以进行材料的选择、图形的绘制等工作。

3、机床设计的思想发展

3.1 意识性生产

我们一般所说的意识性生产，主要就是指在重新认识一些与国际性IMS观念有关的，最新的意识生产活动中人的价值与社会地位的重要程度，这就对制造业提出了一定的要求，需要制造企业增强其环保能力并且逐步引导制造型企业拥有全球共存的协调意识，主见加强企业与企业、企业与社会、企业与国家之间的关系。

3.2 多民族的协调性生产

日本某大学一日本籍教授在一个与机床设计油罐的课题中曾经明确的指出一种新型的机床設计思想，也就是我们所说的CDBM思想，翻译成中文就是基于文化差异的生产，这种新型生产模式的核心就是无论在任何地区都要有能力进行机床的设计与开发。

4、结语

通过以上的阐述，可以知道我国的机床设计主要实现了三次大的跨越式发展，其中第一次发展主要是机床的设计原理、机床的设计原则以及机床的驱动源的巨大改变；而第二次发展的主要标志就是将机床的设计与信息化数字技术相融合，也就是将机床的设计与计算机想融合，并结合机床第一次跨越式发展所带来的成果，实现了机床的第二次跨越式发展；而机床的第三次跨越式发展是将现代化的信息通信技术与一些高科技技术相融合，这种新的设计思想给机床的设计带来了新的发展机遇。

参考文献：

[1]陆长德，余隋怀，王小平等.工业工程手册一工业设计篇.辽宁：东北大学出版社，1999.2

[2]陆长德，余隋怀.计算机辅助工业设计（上、下）.制造技术与机床.95.10一11

[3]陆长德，余隋怀.计算机辅助工业设计在数控机床工业设计中的应用.机械工程学报.1995.3

[4]苟秉衰，宋明轩，余隋怀等.三维数字化人机设计与评价系统研究.机械科学与技术.2005.10