机械设计与制造技术现状及相关先进技术发展研究

陈林 熊隽

摘要：机械设计与制造技术的发展可为社会带来巨大的经济贡献，同时为居民的生活也带来一定便利性。在社会各领域的重视下，机械设计与制造技术虽投入了大量经济资源，但我国机械制造与设计领域相比发达国家仍存在一定差距，本文从我国实情出发，介绍了机械设计与制造技术发展现状，并对其相关技术发展进行分析，最后对机械行业的发展路线提出简要建议。

关键词：机械设计与制造技术;相关先进技术;发展探究

中图分类号：TH166                                     文献标识码：A                                文章编号：1674-957X（2021）15-0204-02

0  引言

机械设计与制造技术代表着国家生产能力及生产效率，可证明国家的生产能力[1]。因此，提升我国机械设计及制造技术为重点探究对象。如今现状看，我国制造技术一般通过与先进技术进行结合，技术能力较强，但与西方发达国家相比，仍存在一定落后，其中机械设计及焊接等技术都需要模仿国外先进技术。为了提升我国相关软件及机械制造技术水平，本文结合内燃机设计与制造，对内燃机生产行业的机械技术进行探究，就有一定现实意义。

1  机械设计与制造技术发展现状

1.1 机械设计现状

由于我国机械设计发展时间较短，借鉴国外优秀成果行为较多，使我国机械设计方面的设计成果基本上都有一定国外设计风格，即使完全脱离国外设计风格，也会使设计成果本身出现过大或小的根本问题[2]。因此，我国若想在机械设计方面脱颖而出，拥有国际先进技术，需投入大量的时间及经济，完善机械生产的设计，使之拥有一定的本土特色，形成一道独特的设计风格。此外，就国际形势看，我国机械设计的提升及创新仍具有较大空间，且多数代表性企业也在机械设计方面投入较大尝试及创新，但与国际优秀设计成果对比，我国机械设计虽存在一定独立，但质量或其他方面无法得到保证，因此我国机械设计仍应进行改进完善，在自身无问题的同时，也应保证机械制造的生产质量。

1.2 制造技术现状

与西方一些发达国家相比，我国不但机械设计方向较为落后，在机械制造上也存在一定落后现象[3]。首先，根据机械设计，我国虽可制造出一些精密机械产品，但整体设计及部分关键技术仍来自于国外，而国外主要通过控制国际市场的价格获得更高利益，因此我国若想制造出高端商品，需要通过国外发达国家对设计先进理念及先进技术进行引进，这会使国外经济发展良好，不利于我国自身发展，尤其对机械制造行业的改革创新存在一定瓶颈期，且一旦出现政治等其他因素，使国外对我国机械制造技术出现进行封锁，我国的制造技术会存在一定的被动地位，不利于自身发展;此外，由于我国机械制造技术存在一定产品特质现象，使多数产品在进行机械设计时为期较长，许多个部门相互协调进行，完成完整的产业链，才能制造出符合要求的产品，因此机械制造方向需要各部门之间做好相互协调，进一步的产业整合。

2  我国相关技术发展分析

2.1 机械设计的相关

机械设计的主要先进技术为数字化技术、并行化设计技术及仿真虚拟技术[4]。其中，数字化技术随科技发展已逐渐完善，在数字化技术的发展下，我国机械制造设计无论从设计效率还是设计质量方面分析，都存在一定技术性，数字化设计可实现初期设计，并通过建立数据模型，利用计算机进行调试，可及时发现错误并改正，不但可满足提升设计效率，还可根据市场变化进行针对性优化，为机械制造提供保障。

并行化设计技术存在一定未来趋势，如今社会飞速发展，制造要求也在不断提高，机械产品在人们生活中的位置也逐漸上升，为群众提供良好、完善的设备及功能，需要相应设备在工作中进行协调并满足生产需要，通过不同机械的不同功能相互补充，在提升生产力的同时也提升了企业利润。

机械设计阶段拟实为虚拟化技术，虚拟化技术可加快机械制造的研发速度，使机械制造过程中出现问题的几率降低，并且虚拟化技术可分析及优化产品性能，对机械制造成品的硬度、仿真等多方面因素进行分析，可保证机械制造的质量与性能，提高机械设计及机械制造的工作效率。目前我国以活塞式与涡轮式为主，此两种内燃机使用广泛，市场需求大，当前情况下，我国自主研发的往复式涡轮内燃机制作以逐渐完善，虽发动机排量与功率明显提升，达到一定热效率，但仍具备一定的发展空间，因此，从活塞式发动机到涡轮式发动机的升级，可通过虚拟化技术进行设计，通过计算机的辅助，使虚拟化技术更高的利用到内燃机的设计与制造中。

2.2 机械制造相关

机械制造技术相关的先进技术较多，其中主要有环保制造、自动化技术、智能技术等[5]。其中，环保制造存在一定环保理念，可提高生产中的资源利用率，传统制造技术浪费资源较严重，工作时主要通过工人进行制造，不但效率较低，浪费人力，还出现大量制造废料，这些废料未经回收利用直接排放出去，造成社会垃圾增加、资源浪费严重、成本过高行为，在此现象下，为提升生产过程中的环保性能，应控制好废物排放量，做好资源回收利用，因此在现代制造中，应注重一定环保制造技术，在进行机械设计时，应加大环保力度，注重资源浪费情况，准确计算生产时所需的材料，在对材料进行精确、严格控制，同时对使用过的材料进行二次开发，在生产之前也应控制好材料的使用量，避免出现过度浪费现象，并控制好污染物的排放量，减少资源浪费。

自动化技术是当今机械制造行业最受关注的技术之一，自动化技术可大大提升我国机械制造的生产效率，减少大量人力、物力资源，对降低成本、提升产量存在一定意义。将自动化利用于机械制造中，主要用计算机代替人力控制机械设备，使机械零件的制作通过机械自动形成，减少了人力参与，其主要有三个特点：第一，自动化机械制造代替了大部分的人工，不但减少了员工工作强度，还使错误率降低，在提升工作效率的同时，也为企业节约了大量成本;第二，自动化机械制造可提升生产量与制作质量，由于减少了人为参与，计算机可更快地计算并控制机械设备，减少了一定工作时间，提升了生产量，同时少了人为参与，计算机出错率要远低于人类，大大提升了制作质量，使制作出的机械设备更符合市场需求;第三，自动化机械制造可令生产周期及环节更为具体，因自动化技术需人为为计算机输入特定的工作目标及工作流程，因此使生产周期及生产环节变得可视化，可直观观测出自动化机械制造的生产技术及数量。以内燃机为例，作为现代工业制造的技术代表，内燃机制造技术是我国产品及设备的主要核心，在内燃机的生产过程中，需达到一定精度，因此在进行内燃机零件加工之前，预先检查设计的合理性，并预估可加工性，提出加工方法，同时要注意优化加工程序，如走到路线、切削参数、下料余量等，并满足产品质量需求，同时作为高密度集型产业，内燃机的生产需具备一定安全性与可靠性，自动化技术可满足我国内燃机生产的一定需求，推动其设计与制作能力。

随着时代发展及科技进步，机械制造领域已逐渐普及自动化，同时随着大数据及5G的到来，人们的消费需求也在逐渐升级改变，越来越多的个人及企业追求个性化发展，面对着整个社会的不断发展创新，现代机械产品也应根据社会情况作出应有的改变，通过网络及计算机技术，机械制造已逐渐趋向于智能化，在满足多种功能的同时，还能提升客户满意度，此外，现代机械还存在一定系统化，因现代机械考虑因素较多，元素之间存在较强独立性与关联性，因此在产品设计及制造过程中，应针对产品主要功能设计及制造。内燃机的智能机械制造是内燃机零部件实际制造过程在计算机上的本质体现，在内燃机的机械制造过程中，通过智能化的运用，在高智能计算机及高速网络的支持下共同协调工作，可控制多种设备对内燃机进行生产加工，实现内燃机零部件制造全过程的优化，更加有效、灵活的组织制造生产，使工厂与车间的资源得到合理配置，达到内燃机或零部件的开发周期和成本最小化、设计质量最优化、生产效率最大化的目的;另一方面，内燃机机械构造复杂，单个零件的精细度与复杂度的制作需运用较高技术，智能机械制造可考虑内燃机制作中出现的多种因素，实现对单个零件的高精度雕刻。

3  机械行业发展路线及建议

在未来的机械设计及制造生产中，自动化必然与智能化联合并加深应用，当今市场情况下，为了改革创新，完善生产形势，可通过以下几点进行创新：第一，政府及相关部门应加大开发力度，国家及企业应加大资源、经济的投入，同时与高职高校合作，为学校提供技术方法，令学校培养专业的有用人才，增大开发力度，培养专业的具有高素质高能力人才，满足企业竞争与今后发展需求;第二，顺应全球化趋势，产业链为机械制造的基础，如今现状看，部分西方国家想重新发展制造业，可能涉及到产业链回迁现象，因此为了避免我国机械设计及制造出现短板，应提前考虑自身，提高研发，开发出属于自己的相关技术，追赶西方制造能力，借鉴西方的成功经验，并对一些特殊、重要的领域投入长期研发，生产一些拥有独特技术的机械零件;第三，使用新技术与新科技，人工智能、虚拟制造等相关技术，是未来机械制造发展的重要趋势，我国在对机械制造进行加大力度、加大资源、学习西方先进文化与改革创新的同时，也应在新技术与新科技上投入研发，增强我国机械制造行业的竞争优势，缩短与西方发达国家的距离，使我国機械制造领域在国际拥有一定地位，从制造品大国上升到设计及技术大国。

4  总结

随着我国发展及国际化趋势的日益提升，经济、科技等板块也在迅速发展，人民的生活质量逐渐提高，并拥有了越来越多的需求，而机械制造的产品在人民生活中随处可见，为了满足机械产品对人们的需要，增加市场竞争能力，本文对机械设计与制造技术发展现状做出分析，并提出了机械设计与机械制造的相关技术发展情况，并通过发展情况对未来机械行业的发展提出建议及路线，令我国机械行业在全球化的趋势下抓住机会，加强自身建设，弥补自身不足，使我国机械设计制造技术不落后于其他发达国家，成为制造大国，获得一定国际地位与经济收益。

参考文献：

[1]宋志强.机械设计制造及其自动化的应用研究——评《机电传动控制》[J].材料保护，2020，53（9）：172.

[2]汤必强，张彦，王虎，等.内燃机缸套热机耦合分析系统的开发[J].机械设计与制造，2020（9）：291-293，298.

[3]杨宇辉.浅谈现代化机械设计制造工艺与精密加工术——评《机械设计》[J].电镀与精饰，2020，42（2）：58.

[4]张飞朋，郭晨海，张朝烛，等.矩形通道内沸腾换热特性及可视化研究[J].机械设计与制造，2019（3）：169-172.

[5]刘文平.浅析当代我国机械设计制造及其自动化发展方向——评《机械设计》[J].机械设计，2020，37（8）：151.