浅议机械企业研发工程师应该具有的知识体系

李玉刚

摘要机械企业研发工程师的有效工作使企业的竞争力不断增强,而要成为一名优秀的研发人才,必须具有完整的知识体系。本文从知识体系的基础、知识体系的核心、知识体系的发动机三个方面论述了各学科对产品研发工作的重要作用。

关键词机械;研发工程师;知识体系;设计

中图分类号TH11文献标识码A文章编号1673-9671-(2009)112-0096-01

0引言

我国机械工业经过50多年的发展,取得了令人瞩目的成就,而机械行业的竞争也日趋激烈。各企业,尤其是技术含量比较高的企业,希望通过研究开发,拥有自主知识产权的新产品,满足不断更新的市场需求,进一步推动和引导市场,增强企业的竞争力。几乎所有的企业都加大了对研发能力的投入,扩充了研发部门的力量,有的国企、甚至民营企业创建了自己的技术研究院。

机械研发工程师在企业研发部门、研究机构中具有最重要的作用,其工作涉及到产品的概念设计、详细设计到试制等整个研发流程,要求机械研发的工程师具有广博的知识体系。对他们所需要的各种知识进行相对系统化的整理,对于立志成为优秀的研发人才的工程师来讲,无疑具有一定的指导意义。

1知识体系的基础: 数学、力学、材料学

1.1数学

第一位诺贝尔物理奖获得者伦琴在回答“科学家需要什么样的修养”时说,“第一是数学,第二是数学,第三还是数学”。机械研发工程师在工作过程中离不开识别、分析、计算、模拟仿真及数据处理分析等基本能力,这些都离不开数学;另外,新知识的获取和科学思维能力的培养,也需要具有很好的数学背景。

1.2力学

机械指的是利用力学原理组成的各种装置,而力学是研究物质机械运动规律的科学。力学和机械是不可分割的统一体。机械结构是机械承受载荷而起作用的部分,其中蕴含着很多力学概念和力学问题。例如,转子的临界转速问题,动平衡问题,高速切削的振动控制问题,结构疲劳失效问题等。机械研发工程师必须具有善于思索的“力学头脑”。

1.3材料学

所有机器都是由许多性能各异的材料加工或各种零件组装而成,对于一种机械产品,人们总是力求其功能优异,结构紧凑,质量稳定,安全可靠,价格低廉,这就需要高水平设计、合理加工和正确使用,三者密切配合。这三个环节都要涉及许多材料问题。工程师应该掌握有关工程材料的基本理论和基本知识;掌握常用工程材料成分-组织-性能-应用之间关系的一般规律;熟悉常用工程材料的生产工艺过程;具有根据机械零件的服役条件和失效形式,合理选用工程材料、正确设计热处理方案的初步能力。

2知识体系的核心:机械设计与制造的基本方法理论

产品研发活动是产品研究和开发的全过程,主要包括产品方案设计、详细设计以及试制等。掌握机械设计与制造的基本理论是机械研发工程师需要掌握的知识体系的核心。

2.1机械设计方法学

与一般认识事物、解决问题都需要正确的方法一样,在产品开发工作中,也离不开科学的设计方法。机械设计方法学,是研究产品设计规律、产品设计程序以及产品设计各阶段具体方法的一门综合学科。通过对设计方法学的学习,工程师重点要了解以下内容:

1)原理结构方案设计和总体设计的步骤、思维方法和基本原则,方案评价方法。

2)以系统工程方法为基础,综合考虑人-机-环境三者的关系,确立市场-设计-制造一体化的设计思想。

3)机械设计领域的新的方法、技术和概念,例如优化设计、可靠性设计、稳健设计、并行设计、虚拟设计、绿色设计、创新设计等现代设计方法。

2.2机械原理与机械设计

机械原理主要是探讨机构的设计方法,用于产品原理方案设计,决定了产品的整体设计水平,是实现产品创新的关键环节。机械设计工程师需要熟悉各种常用机构的组成原理,对其进行运动及动力学的工作特性分析,并能够在具体机械手设计时能够合理的对机构进行选型、组合、变异等应用,设计出满足给定工程设计任务要求,结构和尺寸都最佳的实用机构。

机械设计则主要是在产品的详细设计阶段,对整部机器以及机械零部件设计需要的基本知识。在此阶段,产品设计产品的结构关系和参数逐步的清晰并不断完善。通过对一些通用零件,例如连接件、传动系统、轴系等的设计原理、方法的掌握,综合运用力学、材料学等方面的知识,并有效利用标准、规范、手册查阅有关技术资料,就能提高自己的分析问题和解决问题的能力,设计出既满足使用功能要求,又经济环保的产品。

2.3机械制造技术

产品从设计成为现实是必须通过加工才能完成的,设计师需要了解制造工艺,在设计的过程中需要时刻考虑工艺的可行性以及工艺所需的成本。研发中心往往会有效组合利用各类资源,在自己已有的配套产品生产厂家或者具有灵活优秀加工经验和条件的企业进行各个零部件的试制,而相关研发工程师仍然需要密切配合、跟踪并检查各零部件的加工制造装配过程。因此研发工程师需要学习制造方面的理论和方法,主要包括机械加工和装配方面的基本理论,加工精度理论、影响加工质量的各项因素等基础知识,并要时刻学习当前先进的制造模式和方法。

3知识体系的发动机:数字化技术应用能力

现代企业在信息化建设过程中,普遍采用了基于计算机和网络技术的CAD/CAE/CAM一体化产品开发方法,在概念设计阶段就直接采用计算机实体造型和曲面造型技术,当零件在计算机上建立三维数字模型后,设计人员就可以在计算机上很方便地进行后续环节的设计工作,例如结构分析与仿真、部件的模拟装配、总体布置、管路铺设、运动模拟、干涉检查、数控加工编程等,这种数字化技术从根本上改变了传统的设计与制造方式,大幅度提高了设计与制造技术水平。作为机械研发的工程师来说,掌握现代化的CAD/CAE/CAM一体化知识,无疑会将自己的研发水平登上一个更高的台阶。这种数字化技术的应用能力是工程师能够充分发挥自己水平和能力的发动机。

4结论

改革开放20多年的发展,我国的机械工业取得了一系列的重大成就,已经形成了门类齐全,具有相当规模和水平的机械制造业体系。但是,与国际先进水平相比,整体上大而不强,素质不高,自主创新能力薄弱,国际竞争力不强。做机械企业研发工作的工程师,只有掌握了系统的知识体系,在实际工作中发现问题,分析问题,解决问题,做到学以致用,才能真正有效的进行产品的研发和创新,才能提高企业的核心竞争力。

参考文献

[1]刘树森.现代制造企业信息化[M].北京:科学出版社,2005.

[2]王先逵.机械制造工艺学[M].北京:机械工业出版社,2007.