智能制造时代机械设计技术思考

文天祥

摘要：随着我国机械制造业的不断发展，智能机械制造业的发展趋势已成为必由之路，以推动经济发展。如今智能制造机械也逐步应用到机械制造业，这不仅提升了生产效率，而且还改进了制造技术。在这种背景下，本文不仅对智能制造业的特征和应用意义进行剖析，而且还研究了当前我国智能制造业存在的技术问题，并对智能制造的机械设计技术进行了分析，提出针对性的意见和建议。

Abstract： With the continuous development of China's machinery manufacturing industry， the development trend of intelligent machinery manufacturing industry has become the only way to promote economic development. Nowadays， intelligent manufacturing machinery is gradually applied to machinery manufacturing， which not only improves production efficiency， but also improves manufacturing technology. Under this background， this paper not only analyzes the characteristics and application significance of intelligent manufacturing industry， but also studies the technical problems existing in intelligent manufacturing industry in China， and analyzes the mechanical design technology of intelligent manufacturing. Put forward targeted opinions and suggestions.

關键词：智能时代;机械设计;技术

Key words： intelligent age;mechanical design;technology

0  引言

近年来，随着市场经济的稳定发展，智能制造应运而生且逐步走向成熟，其在经济发展中的地位也不断攀升。在国际上，德国提出工业4.0战略、美国提出“先进制造伙伴计划”，旨在通过提高智能制造提高生产力。但是相对于发达国家，我国智能制造业的技术水平尚存在差距和技术性问题。基于以上现状，有必要对我国智能制造技术进行分析和研究，探索我国的机械智能制造业的发展方向。

1  智能机械制造市场发展的必然性

智能机械制造是科技迅速发展后出现的必然现象，也是我国经济发展，打造和谐社会的必须条件。具体原因如下：其一，可持续发展作为我国经济发展的重要指导战略方针，智能机械的发展也应以可持续发展为制造原则。在设计与生产智能机械时，应将节能环保放在第一位，再从技术方面进行升级研发。此外，在选用机械材料时，应选择绿色环保的原材料进行制造生产，以此提高制造能力;其二，在生产制造智能机械时，会更加倾向于对机械控制的灵活度，从目前使用智能机械的市场行情来看，较为成熟的智能机器在操作方面是更加的灵活，设置完流程后智能机械就可以自行生产，而且效率相对比较高。

2  智能机械制造优势

智能机械制造比传统机械制造的优势突出许多，可以从以下方面看出：首先，智能机械制造产品精度高于传统机械制造产品的精度。智能机械制造是利用计算机来控制产品的大小与生产工艺，而计算机可以准确的根据产品参数来进行监督把控，严格遵照电脑程序进行生产，可以有效控制产品的质量。此外，计算机的智能系统可以有效监督制造流程，当智能机械在运行过程中遇到问题，可以针对问题发出预警信号，工厂负责员工可以及时发现并解决问题;其次智能制造大幅降低了生产成本。在智能机械制造过程中，智能制造系统能够根据生产要求和车间生产能力进行排程，大幅挖掘公司的产能。最后，智能机械制造降低了人工劳动成本。一般情况下，只需要工作人员通过控制系统对整个生产流程进行监控，车间内可实现无人参与。

3  机械设计方法与步骤

3.1 机械设计方法原则与过程

设计机械一般分为以下步骤：前期的项目设计、机械制造方案设计、技术设计以及施工设计。

前期的机械项目设计主要分为：实地考察、研究其可行性、制定实施计划;机械制造方案设计主要分为：机械总体功能分析、功能的分解与组合、系统原理、实验机械的功能、确定方案;技术设计主要分为：机械整体的设计、机械构造的设计、实验设计以及规格设计等等;施工设计主要分为：画机械整体和所有零件的图纸、技术文件的编写、试着制作以及生产等等。在机械设计的整个流程中，可以充分的展现出工作人员的能力与智慧，进而利用现代化科技对智能机械进行创新设计。

3.2 机械创新设计步骤

对机械设计进行创新的步骤认为：首先是对机械的实质性原理进行研究;其次是分析机械的结构和类型;再次是优选出机械的运动机理、大小以及参数;最后是进行综合性的分析与调整优化。

4  智能化的机械设计

4.1 侧重节能环保

智能化机械设计在节能环保上面需要注重的问题：第一，加强对环保原材料的研究。设计者在选材上应以可持续发展为原则，选取材料必须绿色环保，所使用材料不能影响生态环境。第二，设计智能机械时，要针对机械设备回收性能进行评估，机械如果无法回收再利用，那么在选材时应考虑到设备更新换代后，旧设备是否会破坏环境。其次还要注意到机械设备的延展性，具备延展性的功能的设备，具有更高的利用价值，在以后的发展中，可以对机械设备的功能进行完善，以便回收再利用，以此来延长机械的使用时间。

4.2 引进成熟智能技术

智能机械生产设计时，其核心是智能控制技术，因此引进成熟的智能技术是智能机械生产的保障。智能机械刚开始生产设计时，首要任务是先进的智能技术与生产流程融合。在设计智能系统时，要结合智能机械的系统启动程序，制造商合系统规格，全方位分析检验生产机器，分析生产机器所生产出来的产品是否达到预期的规格。如果设计样品或者绘图不真实，则系统会重新推断。

4.3 引进成熟智能技术

智能机械生产设计时，其核心是智能控制技术，因此引进成熟的智能技术是智能机械生产的保障。智能机械刚开始生产设计时，首要任务是先进的智能技术与生产流程融合。在设计智能系统时，要结合智能机械的程序启动系统、制造商以及系统规格等等，对智能机械进行全面的检验分析，看生产出来的智能机械可否达标。如设计的机械样品或绘图不符合规则，系统则会重新进行分析检测。

4.4 引入创新思维

设计者在智能机械制造的过程中，最主要是产品的自主创新和更新换代。智能机械制造企业在生产智能机械时，应加大其投放资本，如资金投放、人力投放以及物力投放等等。在智能机械的生产过程中，应将技术与实践有效结合，经过多次实践运用，以达到在实践中寻求技术水平的突破口，以在最短时间内提高智能技术水平，为我国机械工业的发展奠定基础。同时，在引进其他先进的技术手段时，也应注重自身的自主创新能力，以推动我国智能机械的技术发展。

5  智能化时代机械设计存在的问题

从智能机械发展现状来看，我国的智能机械发展仍处于领先水平，拥有专业的设计技术、较为成熟的制造流程以及熟练的操作步骤。在部分专利技术方面已远超其他的国家。但对于我国机械制造行业来说，在许多细节方面还存在不足，有待完善，特别是尖端性的技术问题还需要不断的改进，智能机械制造技术的专业性较强，需要我们从细节入手，加强细节的改进，推动智能机械设计的水平提升，促进制造业的不断发展。

智能机械制造的设计需要专业的技术较高，在加工生产中需要有扎实的实际操作能力，导致智能机械在制造生产的过程中容易出现由于操作不当而发生的各种故障。比较常见的有设计细节处理不到位导致齿轮、轴承及油封等出现各种故障，齿轮的运转磨损较多，在使用的过程中对接口的会被逐渐侵蚀，是发生故障最多，最不易发觉的。一般齿轮出现故障比较突然，对接口出现断齿或裂纹导致机械运转出现故障，或是齿轮的突然剥离，机械运转会直接失灵，严重的可能对其他部件造成损伤。机械的运转离不开轴承的带动，轴承出现故障也是机械故障中比较常见的，运转的压力会导致轴承被浅层侵蚀，出现缓慢地U型剥落、V型剥落，高强度的运转使轴承被严重磨损、烧伤、变形甚至斷裂，轴承滚珠出现脱落等各种现象发生。由于油封出现的故障，一般都是因为长时间的运转使的机械老化，或是变形开裂，所以发生故障的几率较低，在操作中勤于检查则可避免。

6  提高智能制造机械设计的技术策略

6.1 注重节能环保

近年来，科技的不断发展，带动经济的快速增长。由于经济发展过程中会带来大量的能源消耗，严重破坏了生态平衡，造成环境污染，再给人们的生活带来便利的同时，也给环境的保护带来新的考验，保护环境将面临严峻的问题。由此可见，智能制造机械的设计必须要考虑环保问题，注重环保节能的设计方案。

6.2 提高系统的智能化水平

智能系统是制造机械设计的重要环节，根据智能设计对机械制造参数的运算、信息的提取来实现代替人工的操作模式，从而实现智能化生产。因此，在智能制造机械设计过程中应注重系统的研发，使智能化融入整个制造设计中，提高智能制造机械的运作效率

6.3 加强创新思维在智能制造机械设计中的应用

国家不断推动经济的发展，使智能机械制造需要不断的加强智能化的提升，这就要求智能设计中需要创新思维、改进技术。从基础理论入手，夯实理论基础知识，充分发挥智能化在机械制造技术设计中的应用。

7  结语

随着科技的不断进步，我国现代化的建设依赖于智能制造业的快速发展，智能机械制造已成为提高生产力的重要因素。机械制造技术的不断提升为诸多行业带来了新的发展之路，通过加强智能化的设计和创新思维的运用，使智能制造业节能环保的同时，推动整体制造行业的深入发展，促进我国经济水平的快速增长，为现代化建设打下坚实基础。

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