機械制造行業的發展及其對機械設計制造的影響分析

陳 璟

（蘭州職業技術學院汽車機電工程系，甘肅 蘭州730070）

0 引言

隨著信息技術的革命性發展，人們對產品的要求越來越高，對廠家的生產也提出了新的要求，他們不再滿足于某一特定的規格，而是要求廠家按照自己的個性化要求來生產產品，由此帶來了機械制造企業管理方法的根本性變革。因此，我們必須刷新對機械制造業的認識，認真探討機械制造業在新世紀的發展，及時把握制造技術的最新特點，不斷改進生產策略。

1 我國機械制造行業發展現狀

過去的十幾年，中國工程機械行業取得的戰績是驕人的，如今，中國是世界第一大工程機械制造國，同時中國的工業機械銷售市場也是世界最大的。然而資源的流通和粗獷式利用卻嚴重阻礙著我國工程機械行業的發展。我國的生產方式還不夠環保、不夠節能，在工程機械再制造技術和產品回收體系等方面和世界發達國家還有很大差距。從我國工程機械發展的現狀來看，當前正是向工程機械再制造領域進軍的最佳時機。

近年來，相繼出臺的有關政策為制造行業發展的健康有序提供了法律保障，但是我國的機械制造業還遠不如國外成熟，還有些技術瓶頸問題亟需解決：

（1）我國的工程機械再制造還處在起步階段，國家政策存在著嚴重的缺失；

（2）國內還存在再制造行業標準的盲區；

（3）在國內，再制造產品的被認可度還很低，再制造缺乏引導和宣傳。

2 未來機械制造行業的發展

世界的機械制造業在中國和其他新興國家的需求增長的拉動下，在2008年全球性的經濟危機到來的前幾年得到了高速的發展，但隨后受到了經濟危機的沉重打擊。

機械制造業的持續進步與全球經濟的發展是相互制約、相互促進的關系，誰也離不開誰。

縱觀世界機械制造業的發展，以下趨勢深遠影響和改變著行業未來的版圖：亞洲將逐漸成為整個機械制造業的重心；中端市場將成為全球市場的競爭焦點；節能環保性能將備受制造商和用戶青睞。

同時，隨著制造業重心的遷移，作為亞洲雄獅的中國必將成為世界機械制造業的主導力量。

（1）未來幾年，中國國內制造業的增長速度將遠遠高于世界平均速度的3%，這對我國今后幾年機械制造業的發展無疑是一個有力的拉動。

（2）中國機械制造業的規模優勢決定了其在世界機械制造業中的話語權必將越來越大。到2015年，中國將在50%的細分市場中占據主導地位。

（3）中國趕超世界先進技術的腳步越來越快，在機械制造技術上與歐洲的差距將在短時間內縮小。

3 機械設計準則

3．1 可靠性準則

可靠性是指在規定的使用條件下，零部件或產品完成預期壽命內規定功能的幾率。而可靠性準則指的是必須按照可靠性的要求來設計產品零件或部件。

3．2 技術性能準則

技術性能分為動態和靜態兩個方面，涵蓋了產品的制造、運行和功能等一切性能，比如產品的效率、功率、剛度、強度、磨損性能和熱特性等。相關技術性能需要滿足的規定要求就是技術性能準則。例如，振動性能準則就是對機械零件或系統的振幅、噪聲和固有頻率等振動參數的限制。因為振動導致額外變應力和動負荷的產生，當其頻率與機械零件或系統的固有頻率接近時，振幅會大幅度增加，引發共振，從而損壞部分零件甚至整個系統。

3．3 標準化準則

以下是機械產品設計相關的一些主要標準：

實物形態標準化：必須按一定的規定對原材料、能源及設備等的尺寸、結構形式等進行選用。

概念標準化：計量單位、名詞術語以及符號等，在設計過程中都要符合統一的標準。

方法標準化：按相應的規定實施測量、操作與試驗等。

按上述標準對設計整個過程的一切行為進行要求，就是標準化準則。根據運用范圍的不同，可以把現已發布的關于機械零件設計的標準分為三大類，即企業標準、行業標準和國家標準。而從使用是否具有強制性來分，又可以分為推薦使用和必須執行兩種。

3．4 安全性準則

機器的安全性包括以下幾個方面：

整機安全性：指在規定條件下機器保證不發生故障，能正常實現總功能的要求。

工作安全性：指對操作人員的保護，保證人身安全和身心健康等。

零件安全性：指零件在規定時間和規定外載荷下，不會發生過度變形、斷裂、穩定性喪失等問題。

環境安全性：指不危害機器周圍的人，不污染機器周圍的環境。

機械設計技術是上述技術進行有機融合后形成的一種綜合性較強的技術，而絕不是機械技術和別的技術的簡單相加。采用現代機械設計生產的產品，是人肢體功能的拓展，同時也是人的感官與智慧的延伸。

4 未來機械制造行業發展對機械設計制造提出的要求

4．1 自動化

自動化是機械制造技術發展的必然趨勢，科技的發展對自動化的普及起著推動作用，機械制造的自動化主要表現在制造技術中的集成技術、系統技術和人機一體化技術中，自動化為機械制造技術提供了一個快速發展的有力平臺。

4．2 人性化

人性化的控制和操作有利于機械作業適應性和安全性的大幅度提高。當今的機械制造技術向著電子化的方向迅速發展，微機控制技術的使用使得發動機在最佳功率配備下工作變得更加容易，能有效降低油耗，同時還能對機器狀態進行自動診斷，讓機器一直在良好的狀態下運行。

4．3 系統性

以計算機技術為依托，基于系統觀點，將機械產品視作一個整體或者一個總系統，從而讓人、環境和機器三者之間的關系相互協調。在實踐中，將總系統按照一定的標準劃分為許多個子系統，充分利用現代設計方法和理論對系統進行優化，使各系統相互匹配和協調。

4．4 動態性和隨機性

任何機械產品的功能都是在隨機狀態下完成的。傳統設計不能反映實際工況條件下機械產品運行的行為，因為傳統設計受條件限制不得不采用靜態分析方法，如果一定要將隨機動態納入考慮，對修正參數的選擇也只能憑經驗。而現代設計要求動態、可靠和定量，它是充分利用可靠性設計法、有限元法和數學規劃法，并綜合考慮零部件的損傷譜、材料強度譜、載荷譜進行的設計。現代設計能很好地滿足顧客對產品性能的需求，最大限度地對性能進行優化，降低能耗。

4．5 遠程機械設計

未來我國機械設計發展的重點應鎖定在遠程機械設計上。遠程機械設計涉及相當多的計算機和機械工程方面的知識，屬于多技術、多學科領域。目前，遠程機械設計在我國正處于起步階段，因此，要大力研究如何在網絡環境下調用和獲取設計資源，這樣，設計人員就可以充分利用網絡對在設計過程中遇到的問題進行及時的分析計算，在短時間內將問題解決，從而盡快進入下一個環節，達到節約成本、縮短工期、提高工作效率的目的。

5 結語

機械設計作為機械制造的前提，應該從發展和傳遞的角度不斷創新和拓展，以適應社會和經濟發展的需要，使機械產品更趨完善，更好地為社會和人民服務。

［1］閻樹田，楊利玲，沙成梅，等．21世紀先進制造技術發展趨勢的探討［J］．機電產品開發與創新，2004（6）

［2］范榮鑫，左繼成．先進機械制造技術的發展現狀和發展趨勢［J］．機械設計與制造，2003（4）

［3］于勇．我國機械制造技術的現狀及發展方向［J］．山西焦煤科技，2010（1）