新型环境下机械设计制造的发展方向

[摘 要]机械自动化是新时期科技生产力的代表产业技术之一。随着微电子技术和计算机技术的迅速发展，以及不同学科间的渗透交叉日渐加强，机械制造及其自动化产业出现了新的发展态势，掀起了又一轮的技术革命。

将传统的机械设计制造和机械自动化进行了比较，指出具有智能化的特征是现代机械和传统的机械在功能上的本质区别。机械自动化在各行各业的应用和发展，显现出了机械自动化的优点和效益。即多功能化、高效率、高可靠性、省材料、省能源，不断满足人们生活和生产多元化需求。从系统的观念出发，将机械技术、微电子技术、自动化技术和过控技术综合应用于化工生产之中。着重例举了锅炉汽包水位、冷却剂流量和气氨排量的最佳控制方案。提出了过程自动化控制今后的主要目标，指明了机械设计制造及其自动化的发展方向。

[关键词]机械设计制造；现状；先进制造技术；发展方向

一、机械设计制造的简述

机械制造及其自动化产业概述机电自动化这一名词，最早出现在1971年日本的《机械设计》杂志副刊上，之后随着这一产业的普及而传播开来。在1984年，美国的机械工程师丹尼尔也为现代机械下过这样的定义：由计算机信息网络协调与控制的，用于完成包括机械力、运动和能量流等动。

机械设计制造技术是衡量一个国家科技发展水平的重要标志。近年来，我国的机械设计制造技术得到了长足的发展，但是，与传统工业发达国家相比，我们还存在着十分明显的差距。由于技术、管理、投入不足等多方面的的因素，我国的制造业正承受着国际市场的巨大压力。

二、我国机械设计制造技术发展的现状分析

机械设计制造包括研究产品的设计、生产、加工制造、销售使用、维修服务乃至回收再生的整个过程。它是以提高质量、效益、竞争力为目标，包含物质流、信息流和能量流的完整的系统工程。我们仍然需要正视的是，由于中国底层基础还十分薄弱，与工业发达国家相比，我国的制造业仍然存在着一个阶段性的整体上的不足。我国机械制造业的快速发展，主要依靠技术引进和赶超型发展战略，严重缺乏自主研发环节，这在很大程度上限制了中国机械制造业的发展，加之中国劳动力资源丰富而资金相对短缺，致使机械制造业的科技研发明显滞后。

三、先进制造技术

1.计算机辅助设计与制造技术计算机辅助设计与制造（CAD/CAM）技术是20世纪制造领域最杰出的成就之一，也是计算机在制造业中应用最成功的范例之一，它是一门多学科综合的技术，也是当今发展最快的技术之一，目前已经形成相关产业。CAD/CAM等新技术在制造业的应用，对制造业的制造模式和市场形势产生了巨大影响，促进了生产模式的转变和制造业市场形势的变化。

2.数控加工技术 随着科技的发展，产品的形状和结构的优化，对零件加工质量的要求也越来越高。由于产品改型频繁，在一般机械加工中，单件和中小批量产品所占比重越来越大。

3.精密与超精密加工技术 随着航空航天、计算机、材料科学、激光和自动控制系统等高科技產业的迅猛发展，综合应用当今先进的加工技术，使机械加工精度已经提高到了0.01μm的亚纳米级，并向纳米级发展。精密加工和超精密加工技术是现代制造技术的前沿和主要发展方向之一，它已经成为国际科技竞争中能否取得成功的关键技术，尤其是精密加工技术在尖端产品和现代武器制造中有举足轻重的地位。

4.超高速切削、磨削技术 超高速加工技术是指采用超硬刀具和磨具，利用能可靠实现高速运动的高精度、高自动化和高柔性的制造设备，以提高切削速度来达到提高材料去除率、加工精度和加工质量的先进加工技术。具有切削力小、热变形小、加工精度高和降低加工成本等优越性。

四、机械设计制造的发展方向

1.制造业的全球化，我们可以说是21世纪的机械设计制造自动化的最重要的趋势。一方面，由于国际和国内市场日益激烈的竞争；另一方面，由于互联网技术的快速发展，为信息交流，产品开发和运营管理提供了一个平台，推动企业向着既竞争又合作的方向迈进，这种发展使国际市场竞争进一步加剧。这两个原因相互制衡，已经成为制造业全球化发展的动力。全球制造的前提是网络化为企业的生产和经营带来了革命性的变化。

2.虚拟化是指在设计过程中拟实而制造过程虚拟。虚拟化可大大加快的产品研发速度及降低开发风险。产品设计拟实是指以产品为导向的结构和性能分析技术，优化了产品本身的性能和成本目标，包括产品的运动仿真、干扰测试、动力分析、人机工程学分析、强度刚度和有限元计算。制造过程虚拟指模拟生产过程中，测试产品的可加工性、合理度等因素，以优化产品的制造工艺，确保产品质量，生产周期和规划最低的成本完成生产目标。对现实因素如组织管理，车间调度，供应链及物流设计进行建模和仿真。

3.绿色化

国际环保标准为制造业提出了一个新的难题，快速实现制造业的绿色化。许多专家指出，这在一定程度上限制了制造业的发展。绿色制造通过一系列的过程制造出绿色产品，且该产品通过绿色渠道循环利用，减少对环境的负面影响，原材料和能源利用率达到最高。如何最有效地利用资源和对环境造成最小的污染仍是制造业是所共同面临的重大挑战。绿色制造符合当今可持续发展的战略构思，必将被未来制造业所重视。

五、结语

随着科技的发展与社会进步，人们对产品的各方面要求正在逐步提高，现代机械制造业设计制造方法也会随之完善，新的设计理论方法也会不断涌现，设计制造手段会不断提高和丰富。所以，应用动态的、开放的观点来理解现代机械设计制造理论体系，并不断将其与新生产物融合，了解内容、特点和发展趋势，使得过程更加全面和完善，将它们不断应用于现代科技进行产品的开发和企业的不断创新，使之在市场竞争中保持持久的竞争力。

参考文献：

[1]严桂英.改革与战略，2008

[2]张国丽.基于CAXA数控仿真系统的数学实训平台的研究，20012

[3]蔡兰，冠子明，刘会霞.机械工程概论.武汉理工大学出版社，2004

作者简介：薛博凯（1993-08），男，汉族，山西省运城人，江汉大学文理学院机电与建筑工程学部机械设计制造及其自动化专业2011级本科生 。