浅谈机械设计与机械制造技术

2022-03-18赵广杰

电大理工 2022年2期

赵广杰

（辽宁装备制造职业技术学院，辽宁沈阳 110161）

0 引言

当前我国的机械设计和机械制造技术正处于快速发展的阶段。各种新型的设备被广泛应用在制造业、重工业、精密零件生产等，大大提高了生产效率和生产质量，人们对其期望值非常高，同时赋予了高度的重视。机械制造行业的发展对人们的生产生活会产生较大的影响，我国政府部门对机械制造技术和设计的重视程度也在逐渐提高，并给予技术和政策等方面的支持。

1 机械设计与制造技术的发展现状

1.1 机械设计现状

我国的机械设计工作发展时间还比较短。同国外发达国家相比，我国在机械设计水平以及机械制造的精密度和实际的生产质量控制方面还存在着较大的差距。同时在设计风格方面也包含了大量的国外设计风格，未形成属于我国自己的设计成果。对此，我国的机械设计行业发展想要在国际社会上凸显，一方面需要拥有大量的时间精力进行研究，另一方面还需要对机械生产设计进行完善，拥有更多的本土特色[1]。另外，对于当前的国际形势，我国机械设计领域的行业发展还有较大的提升空间，很多机械设计公司也在不断加大研究投入，以期待能够设计出更好的产品，提升机械设计水平，但这些设计在质量等方面还存在着一定的缺陷。对此，想要保证机械设计的持续性完善，需要先对自身存在的问题进行调整和优化。

1.2 机械制造技术现状

同西方发达国家相比，我国的机械行业不仅在设计方面存在着较大的差距，同时在制造技术方面也有较大的落差。首先是机械设计的产品，在我国的精密机械生产中很难实现，而机械生产设备大部分关键技术都是国外提供的，通过这些机械技术能够对市场进行控制，从而降低我国高端产品的输出。想要实现我国高端机械产品的制造和出口，首先需要更新和完善设计理念，然后通过引进机械制造技术推动国内机械制造行业的创新发展。此外，某些国际政治因素的影响，导致我国的机械制造技术被封锁，导致我国在机械制造技术方面较为被动，这对我国的机械制造行业发展是非常不利的。但随着我国的机械设计行业快速发展，企业内部不同部门之间的协调能力也在提升，高端技术人才的数量也在逐渐增加，使部门之间的协调和整个产业链的完整比较容易实现，而对于机械制造工作来说，多个部门之间的协调发展，是保证产业整体提升的重要措施。

2 我国机械设计和制造中相关技术的发展分析

2.1 机械设计发展

机械设计在开展的过程中，主要是通过数字化技术以及并行化设计技术等来提高设计效果。随着我国科技的快速发展，数字化技术正在逐渐提高设计效率和质量，但实际应用还存在着一定的技术限制，在开展数字化设计的前期，需要根据数据进行相应的模型建立，同时通过计算机技术来进行相应的参数调整，并对其中存在的问题进行改善，满足设计效率的相关要求，同时设计工作还需要结合当前机械设计行业发展对设计内容进行持续性的优化，这样才能够为我国的机械制造创造良好的条件[2]。

并行化设计在当前是重要的发展趋势，随着我国社会的快速发展，机械制造技术也需要持续进行提升，从而满足人们对机械制造产品的需求，提供具有高品质而且完善的设备，对此，在进行设计的过程中，硬件和软件设备也需要进行持续的提升，满足机械制造生产，同时先进的设备还能够提高机械制造企业的利润，对机械制造企业的发展具有重要意义。

虚拟化技术的应用能够帮助机械制造企业提高研发先进技术的速度，同时提前发现和解决机械设计中存在的各种问题，从而优化产品的性能。此外，该技术的应用，能够对机械制造产品的硬度以及仿真等因素进行综合性的考虑，持续性提高机械制造产品的质量，保证其生产效率等。当前我国的机械制造设备分为活塞式和涡轮式两种运行模式，这两种内燃机在市场上的需求量也是最大的，随着我国对复式涡轮的深入研究，发动机的排量以及运行功率等也有明显的提升，使得发动机的热效率得到了有效的提高，但在实际的制造生产中，仍然具有很大的提升空间，在进行发动机的升级研发过程中，可以借助于虚拟技术来进行相应的研究，提高新型发动机的研发效率和质量。

2.2 机械自动化技术

对于机械制造来说，其涉及到的先进技术种类和数量较多，最主要的包括自动化技术和智能技术等。在环保制造技术中，环保理念的应用能够提升机械制造的生产效率，同时减少生产过程中的资源浪费。在环保生产中，能够降低生产过程中人力资源占用，且生产中的废料也能够得到充分的再利用，而在传统的机械制造生产中，这些废弃物料会全部排放掉，从而造成了大量的资源浪费，且这种方式也会造成较大的环境污染问题。在这种形势下，环保生产技术的应用具有非常重要的意义，通过该技术的应用能够对废物的排放量进行科学的控制，对此，在进行现代化的机械制造和生产中，需要加强环保制造技术的引进和应用。而在机械设计的过程中，同样需要加大环保力度，对生产过程中的材料进行科学的计算，通过准确的材料控制和二次开发利用等提升整个机械制造的材料利用率，减少材料浪费等问题，这也符合我国当前的生态环境保护理念[3]。

而对于自动化技术，其在当前的机械制造中受到的关注最多。自动化技术的应用能够保证整个机械制造过程中设备的生产效率，同时该技术的运用还能够减少机械制造企业的人力成本，提高生产质量和效率，这对机械制造企业的发展具有重要意义。在进行机械自动化生产的过程中，主要是通过计算机来替代传统的人力生产监控等，机械设备能够通过计算机来进行零件的加工和生产，在实际的运用中包含三个特点。首先是对人工的取代。通过自动化技术的应用，机械制造中的人力数量大大降低，并且员工的工作强度也有较大的降低，在具体的生产中，自动化控制技术能够提高设备的运行准确性，降低人员操作过程中的错误率，较大地降低企业的运营成本。另外对生产量和生产质量的提升。由于机械制造过程中的人力使用数量减少，大大降低在生产过程中人员失误所造成的影响，自动化技术应用于设备运行，效率大大提升，且生产过程中较少出现失误，这对机械制造生产质量提升具有重要意义[4]。最后则是制造过程中的产品周期和环节管控更为具体化。由于自动化技术在运行的工程中需要人为进行目标和流程的输入，然后设备自动运行，这一过程中可以直观地对机械制造质量进行观察确认。像机械制造中常见的内燃机，这是机械制造中最主要的产品之一，内燃机对整个生产过程要求较高，需要设备达到一定的精度才能够保证质量，在进行零件加工的过程中，需要对设备的可加工性以及设计的合理性等进行评估，在加工过程中需要保证加工质量。而采用自动化生产技术，其能够对加工精度进行准确的控制，同时还能提升生产效率，保证了我国内燃机市场的发展需求。

智能化技术应用逐渐拓展。随着我国5G技术的快速发展，我国的智能化技术逐渐进入到人们的生产生活，越来越多的企业将智能化技术引入到自身的发展中，促进企业自身的创新发展。在机械制造行业中，智能化技术的应用能够满足当前企业发展的很多需求，提升客户对企业的满意度。在现代机械制造中，由于机械生产影响因素较多，在开展设计和制造时需要充分了解产品的设计和制造技术。例如内燃机的零件作为机械制造中最主要的产品，在生产的过程中通过智能化技术能够实现对内燃机零件的快速设计和生产，同时结合智能化生产技术来保证内燃机的组装效率和质量，实现快速生产。

3 机械设计和机械制造的先进技术理念分析

3.1 机械制造中的数控加工技术

经济的发展使得人们在生产生活中对机械产品的要求也在逐渐提高，包括产品的形态和结构等，为了更好地保证机械制造水平，提高产品质量和生产效率，降低生产成本，需要对机械产品的机床进行不断地升级，包括灵活性和通用性等多个方面，同时还需要提高机械加工设备的自动化水平，这使得数控机床技术在当前的机械制造中得到了充分的运用。该技术的应用主要是针对加工精度较高，且机械零件相对复杂的机械产品，在使用该技术的过程中，能够通过计算机技术来保证加工进度，同时自动化程度相对较高，人员在操作的过程中通过计算机录入信息，就能够实现产品的批量化生产，从而大大提高了我国机械制造技术的发展速度[5]。

3.2 机械制造中的精密制造技术

未来机械制造行业的重要发展趋势，是精密制造技术，该技术能够促进机械制造中的切割和焊接等技术的提升，保证加工零件的精密性。该技术在当前的应用中主要是针对微型机器人以及微型电子设备等，在今后的发展中，该技术能够大大提高机械产品的稳定性和使用效果，从而为我国的机械产品人性化和智能化发展提供技术支撑。精密制造技术对于我国当前的机械行业发展具有重要意义，同时也是未来机械制造行业可持续发展的基础性技术。

3.3 机械制造中的数控加工少夹具制造技术

在我国传统的机械制造行业中，生产过程中需要使用大量的夹具才能够保证机械生产的正常进行，但这些夹具在某些产品生产完成之后只能进行报废处理，导致机械制造企业出现较大的经济损失。此外，由于夹具需要提前制备，使得机械生产速率受到较大的影响，生产成本相对较高。当前我国的机械制造行业竞争力不断提高，减少夹具的使用是机械制造行业需要重点研究的方向，该技术的应用能够为机械制造效率提高创造良好的条件，同时也能够保证机械制造企业的经济效益等。

3.4 机械设计中的虚拟化技术

我们所说的虚拟化技术指的是在进行机械设计阶段将设计完成的图纸转化为3D图像，通过这种设计方式，设计人员能够对设计产品中存在的问题及时发现和解决，降低机械设计和生产难度。此外，虚拟技术的应用还能够对机械产品的性能等进行相应的测试，保证设计完成的产品性能进行持续性的优化。虚拟化技术在当前的机械制造和设计中的应用，能够最大程度上保证产品的测试精度和效果，进而实现对机械产品的制造周期以及制造成本等进行相应的调整，最大程度上保证机械设计和制造效率等。

3.5 机械设计中的绿色环保制造技术

随着人类的生存发展，环境也在受到相应的破坏，在这种形势下，世界各国对环境保护的重视程度也在逐渐提高，通过能源节约等实现人与自然的和谐发展，是各行业发展的核心内容。机械制造技术的绿色环保发展，主要体现在生产所使用的材料和包装等方面，这些生产过程都能够将绿色环保理念融入其中，保证产品的设计和生产更加符合绿色环保理念。在进行机械设计的过程中，产品的实际包装需要逐渐改变，选用更加符合欧盟和国际标准的包装材料，确保设计的生产内容能够更好地满足人们日常生产生活中的绿色环保需求。

3.6 机械设计中的理念发展

信息技术的发展使得世界各国之间的沟通越来越方便，这对机械设计和制造行业来说不仅是机遇，同样也是挑战。我国正在进入机械制造和设计的全球化竞争市场中，这对我国的机械设计和制造技术发展具有重要意义。在全球化的信息平台中，机械设计与制造的产品和技术选择等方面都在逐渐融合和共享，这对机械制造行业来说也是一次改革的尝试。随着全球化的开展，我国的机械制造企业也在加强对技术创新的研究，通过积极吸取国外先进技术和经验，在全球化的发展中逐渐形成属于自身的特色。

4 机械制造技术解析

机械设计在整个机械生产制造中具有重要意义，只有不断对机械设计进行完善，才能够保证机械产品的性能提升。对此，在进行机械生产前，需要提高对整个机械设计的认识，并加强重视。在实际的运用中，设计工作是最早的内容。

4.1 初始阶段的计划

机械产品在进行设计前，需要做好相应的计划，这对后续的机械制造以及设计等具有重要影响，同时通过该计划还能够对机械制造和设计的进展进行科学的控制。另外，为了能够保证设计和制造产品的性能，加快生产进度，还需要对初始计划进行深入研究。因此，在进行初始计划的设计和制作时，需要加强对其进行更深层次的解析探究，并对相关设计内容和规划等进行全面的了解，这样才能够保证机械设计的科学性和合理性。

4.2 数字化技术

在现代化机械设计工作中，数字化技术的应用能够对机械设计方式和方法等进行优化，推动我国的机械制造行业逐渐向着新的方向发展。数字化技术在机械设计制造中的应用，能够提高设计人员的工作效率，同时推动设计的产品整体水平等也有较大的提升，这对我国的机械制造业发展具有重要意义。通过数字化技术的应用，机械设计产品的整体性能得到了较大的提升，同时还能够保证机械产品的生命周期延长，并通过生命周期作为切入点提高机械设计整体水平。此外，数字化设计的应用，能够在设计前对整个市场的需求进行整合，有助于明晰机械制造企业的发展方向，并保证整合后的机械设计行业更加持续稳定地发展。

4.3 并行化设计技术

对于并行化设计技术，其应用主要是在机械产品的加工以及设计等方面。随着我国现代化管理形式的应用，各种高新技术的应用也在逐渐增加，这使得机械设计过程中需要协调和运用更多的高新技术来提高机械设计水平和效率。并行化技术是将高新技术和管理方式进行整合，企业或者设计单位在运用的过程中，不能够单纯针对机械制造企业的一台设备进行设计，而是需要结合机械产品的功能等进行全方位的设计解析，保证设计的产品能够投入到实际的机械制造中，实现设备之间的优势互补，从而提升我国的机械制造行业的整体水平。

4.4 智能化设计技术

在进行机械设计的过程中，自动化技术的应用能够大大提高设计水平和设计质量。随着机械自动化的程度逐渐提高，其在机械设计中占据的比例也在逐渐增加，这就使得机械自动化设计逐渐加快了自身的发展进程。在开展设计的过程中，设计人员需要对智能化设计技术进行充分的运用，通过这一技术的运用能够更好地完成相关的机械产品制造，最终保证机械制造行业体系的完善。随着新时期的到来，在进行机械设计的过程中需要增加市场竞争的研究，结合市场的需求，对机械产品的性能等进行持续性的优化，这样既能够满足环保设计要求，同时也符合我国当前的社会发展需求。

5 机械设计和制造技术的发展方向

5.1 机械设计的发展方向

目前我国的机械设计和制造技术仍然处于初级的发展阶段，在机械设计方面，远程机械设计是重要的发展方向。远程机械设计工作包含多种技术，同时也是一种多学科综合的机械技术，该技术在实际的应用中包含了计算和机械设计等内容。在机械设计的研究中，对于机械设计经验和资源进行了持续的补充，从而在技术方面帮助设计人员获得更多的查询资料，使得设计人员在研发过程中遇到的各种问题得到更加快速准确的解决，大大提高我国机械设计的研发进度，降低机械设计的成本等。