现代机械设计与机械制造的相关技术分析

赵力超 刘晓东

摘要：机械设计与机械制造均有其各自的技术要求与需要，而从两者的关系分析，机械设计是机械制造的前提，也是关键。本文对现代机械设计与机械制造的相关技术进行了探讨，仅供参考。

关键词：机械设计；机械制造；技术分析

中图分类号：F407文献标识码： A

一、现代机械产品的特点

在当前的信息时代背景下,机械产品的设计与制造正在向着智能化、自动化的方向不断发展,因而这也就决定了现代机械产品的特点。即智能化、系统化、模块化,并且能够实现基于产品特点的个性化设计。所谓智能化,是指现代的机械产品在设计中常常采用先进的计算机科技技术和网络技术,来开发具功能更完善,性能更良好的机械产品。系统化是指机械产品的设计是一个由若干设计因素组合而成的系统,具有很强的层次性,且各层之间各自独立又相互关联。模块化是现代机械设计的最大特点,即将机械产品的各个功能分别划分为不同的模块来设计和生产,并将多种模块组合在一起形成整个机械产品。另外,为了满足不同领域的机械产品需求,现代机械产品还要求在设计和制造中要根据机械的功能特点和产品特征知识进行个性化设计,从而提升机械产品的整体性能。

二、机械设计的技术分析

1、机械设计的初期计划设计分析

机械设计的初期计划设计非常类似于计算机软件设计的需求分析，即在设计之前，对机器的设计要求进行调查与分析。从分析的要求与研究中了解机器应该具有的功能。以此，作为机械设计的初期基础，并规定机器在设计与制造过程中的约束条件。

2、机械设计的设计方案分析

方案的设计是机械设计的关键部分，方案是设计中的灵魂，决定着设计的成功与失败。这一设计阶段，需要处理的问题较多。一般认为，要处理实际与理论之间的矛盾。方案的设计不仅要符合机器自身的性能以及功能要求，更要考虑到检验者对于机器的开发与认识以及创新。这一阶段的主要设计步骤可以简单认为：工作原理的定义-机器的基本结构-运动方式的设计-零部件的选取与设计-工程制图的设计-初步设计的检查。

3、机械设计的主要技术设计分析

机械设计的技术设计，这一工序中，对于技术层面的要求最为苛刻。这一阶段主要是对于设计图纸的核对与计算。总图与部件草图的对比核对分析等。此外，要对每个部分的设计都进行严格意义上的核对，不允许出现疏漏，如果出现，则应该做好校对工作。对于待生产的产品，则可以根据产品进行定型设计。

4、机械设计的技术发展趋势分析

4.1针对现代机械产品的机械设计

现代的机械产品对于机械设计提出了更高的要求，而对于机械设计而言，其技术层面也发生了转变。首先，对于产品的设计要求更加倾向于智能化。智能化的特点是利用现代化的设计手段，如CAD设计软件以及虚拟的设计技术对需要设计的产品进行模拟设计，并能够通过多媒体等对产品的性能、结构等进行模拟演示。其次是更加系统化。系统化要求是要将产品的每个部件的有机内在联系进行整合设计，并要求有一定的层次性，通过系统整体来完成设计任务。然后是模块化。模块化的设计理念较为简单，即将具有一定实现功能的模块进行组合，并实现

产品的方案设计。最后是产品的特性设计。依据产品的特性，利用计算机的技术对产品进行知识构建与逻辑推理，最终形成产品的方案设计。

4.2现代机械设计的未来发展与前景分析

第一，性能更加优良。现代的机械产品多要求性能的优良化。因此，在对机械产品设计的过程中，要尽量提高产品设计的性能优良性。其中，优良性能分为可靠性技术设计、动态设计、防腐设计、补偿设计以及控制设计技术等。

第二，更适合市场竞争的设计技术。产品的形成最终是要投放市场，在市场要有绝对的竞争力。面对当前的市场经济体制，要开发新原理以及新技术，给予产品以新技术与新功能。竞争优势的技术设计包括产品的技术创新、成本的降低、仿真设计与智能设计等等。不断的创新技术以及竞争需要，让机械设计更加向市场竞争方向发展。

第三，节能环保的绿色设计理念。对于环境的保护，环保意识在当今社会更加深入人心，因此，对于机械设计而言，也应该以绿色设计为设计理念。对于机械设计的产品要以智能化和绿色化为基础。不仅如此，还要以资源的利用为前提，即通过先进的机械设计技术实现资源利用的最大化。此外，实现资源的循环利用，则是更加先进的机械设计理念。

二、机械制造的先进技术

1、计算机辅助设计与制造(CAD/CAM)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

为了保证产品质量、提高生产率和降低成本,要求机床不仅具有较好的通用性和灵活性,而且对加工过程中的自动化提出了更高的要求。数控加工技术就是在这种环境下发展起来的,适用于精度高,零件形状复杂的单件和中小批量生产的高效、柔性的自动化加工技术。目前,数控技术发展迅速,应用领域已从航空航天普及到汽车、机床等制造业及其他中小批量生产的机械制造行业中。

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产业的迅猛发展,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。

5、新一代制造装备技术

5.1少无夹具制造技术

在常规制造系统中,产品生产所需大量夹具不仅耗费大量资金,更严重的是延长了产品的准备时间,形成制造过程中的“瓶颈”,这是造成柔性差、响应速度慢、生产成本高、企业竞争能力弱的主要因素之一。鉴于少无夹具制造技术所具有的重要学术意义和实用价值,国内外多个单位均在这一领域开展了研究工作。

5.2虚拟轴机床

新型并联构型制造装备虚拟轴机床实质上是机器人与机床的混合物,其在结构上完全不同于传统的数控机床,具有模块化程度高,结构简单,速度、动态响应快,造价低等优点,克服了传统的机床设备一些无法避免的固有缺陷。

6、微细制造与纳米技术

随着人们对许多工业产品的功能集成化和外观小型化的需求,使零部件的尺寸日趋微小化。这些需求导致了自20世纪70年代起出现了微细加工和纳米制造技术,他们促使了微型机器向系统化方向发展,并形成了有广阔发展前景的微机电系统(MEMS)。

结束语

综上所述，在机械制造业中，机械设计与机械制造技术之间关系密切，息息相关，共同为机械制造业的发展提供强大的动力，根据两者的性质作用来说，机械设计水平的高低影响着机械制造技术的水平，而机械设计又要以机械制造技术为基础，这样才能为提高机械产品的性能提供基础，保障机械制造的质量。机械设计与制造技术在一定程度上决定了制造业的发展前景，能够有效创造财富、促进科技进步。在当今市场发展的形式与科学技术发展水平的情况来看，我国的机械设计与机械制造技术很很广阔的发展前景，因此，在机械设计工程中，机械设计要以机械制造技术为基础，保障机械制造的质量，设计出高水平的机械产品。

参考文献

[1]汪雷.机械设计与机械制造技术分析[J].企业技术开发,2013,Z3:7-8.

[2]张义臣.现代机械设计与机械制造的相关技术分析[J].科技创业家,2014,08:90.

[3]王宝香,柳成.机械设计与机械制造的技术分析[J].煤炭技术,2013,04:11-12.