智能制造時代機械設計技術思考

文天祥

摘要：隨著我國機械制造業的不斷發展，智能機械制造業的發展趨勢已成為必由之路，以推動經濟發展。如今智能制造機械也逐步應用到機械制造業，這不僅提升了生產效率，而且還改進了制造技術。在這種背景下，本文不僅對智能制造業的特征和應用意義進行剖析，而且還研究了當前我國智能制造業存在的技術問題，并對智能制造的機械設計技術進行了分析，提出針對性的意見和建議。

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.

關鍵詞：智能時代;機械設計;技術

Key words： intelligent age;mechanical design;technology

0? 引言

近年來，隨著市場經濟的穩定發展，智能制造應運而生且逐步走向成熟，其在經濟發展中的地位也不斷攀升。在國際上，德國提出工業4.0戰略、美國提出“先進制造伙伴計劃”，旨在通過提高智能制造提高生產力。但是相對于發達國家，我國智能制造業的技術水平尚存在差距和技術性問題。基于以上現狀，有必要對我國智能制造技術進行分析和研究，探索我國的機械智能制造業的發展方向。

1? 智能機械制造市場發展的必然性

智能機械制造是科技迅速發展后出現的必然現象，也是我國經濟發展，打造和諧社會的必須條件。具體原因如下：其一，可持續發展作為我國經濟發展的重要指導戰略方針，智能機械的發展也應以可持續發展為制造原則。在設計與生產智能機械時，應將節能環保放在第一位，再從技術方面進行升級研發。此外，在選用機械材料時，應選擇綠色環保的原材料進行制造生產，以此提高制造能力;其二，在生產制造智能機械時，會更加傾向于對機械控制的靈活度，從目前使用智能機械的市場行情來看，較為成熟的智能機器在操作方面是更加的靈活，設置完流程后智能機械就可以自行生產，而且效率相對比較高。

2? 智能機械制造優勢

智能機械制造比傳統機械制造的優勢突出許多，可以從以下方面看出：首先，智能機械制造產品精度高于傳統機械制造產品的精度。智能機械制造是利用計算機來控制產品的大小與生產工藝，而計算機可以準確的根據產品參數來進行監督把控，嚴格遵照電腦程序進行生產，可以有效控制產品的質量。此外，計算機的智能系統可以有效監督制造流程，當智能機械在運行過程中遇到問題，可以針對問題發出預警信號，工廠負責員工可以及時發現并解決問題;其次智能制造大幅降低了生產成本。在智能機械制造過程中，智能制造系統能夠根據生產要求和車間生產能力進行排程，大幅挖掘公司的產能。最后，智能機械制造降低了人工勞動成本。一般情況下，只需要工作人員通過控制系統對整個生產流程進行監控，車間內可實現無人參與。

3? 機械設計方法與步驟

3.1 機械設計方法原則與過程

設計機械一般分為以下步驟：前期的項目設計、機械制造方案設計、技術設計以及施工設計。

前期的機械項目設計主要分為：實地考察、研究其可行性、制定實施計劃;機械制造方案設計主要分為：機械總體功能分析、功能的分解與組合、系統原理、實驗機械的功能、確定方案;技術設計主要分為：機械整體的設計、機械構造的設計、實驗設計以及規格設計等等;施工設計主要分為：畫機械整體和所有零件的圖紙、技術文件的編寫、試著制作以及生產等等。在機械設計的整個流程中，可以充分的展現出工作人員的能力與智慧，進而利用現代化科技對智能機械進行創新設計。

3.2 機械創新設計步驟

對機械設計進行創新的步驟認為：首先是對機械的實質性原理進行研究;其次是分析機械的結構和類型;再次是優選出機械的運動機理、大小以及參數;最后是進行綜合性的分析與調整優化。

4? 智能化的機械設計

4.1 側重節能環保

智能化機械設計在節能環保上面需要注重的問題：第一，加強對環保原材料的研究。設計者在選材上應以可持續發展為原則，選取材料必須綠色環保，所使用材料不能影響生態環境。第二，設計智能機械時，要針對機械設備回收性能進行評估，機械如果無法回收再利用，那么在選材時應考慮到設備更新換代后，舊設備是否會破壞環境。其次還要注意到機械設備的延展性，具備延展性的功能的設備，具有更高的利用價值，在以后的發展中，可以對機械設備的功能進行完善，以便回收再利用，以此來延長機械的使用時間。

4.2 引進成熟智能技術

智能機械生產設計時，其核心是智能控制技術，因此引進成熟的智能技術是智能機械生產的保障。智能機械剛開始生產設計時，首要任務是先進的智能技術與生產流程融合。在設計智能系統時，要結合智能機械的系統啟動程序，制造商合系統規格，全方位分析檢驗生產機器，分析生產機器所生產出來的產品是否達到預期的規格。如果設計樣品或者繪圖不真實，則系統會重新推斷。

4.3 引進成熟智能技術

智能機械生產設計時，其核心是智能控制技術，因此引進成熟的智能技術是智能機械生產的保障。智能機械剛開始生產設計時，首要任務是先進的智能技術與生產流程融合。在設計智能系統時，要結合智能機械的程序啟動系統、制造商以及系統規格等等，對智能機械進行全面的檢驗分析，看生產出來的智能機械可否達標。如設計的機械樣品或繪圖不符合規則，系統則會重新進行分析檢測。

4.4 引入創新思維

設計者在智能機械制造的過程中，最主要是產品的自主創新和更新換代。智能機械制造企業在生產智能機械時，應加大其投放資本，如資金投放、人力投放以及物力投放等等。在智能機械的生產過程中，應將技術與實踐有效結合，經過多次實踐運用，以達到在實踐中尋求技術水平的突破口，以在最短時間內提高智能技術水平，為我國機械工業的發展奠定基礎。同時，在引進其他先進的技術手段時，也應注重自身的自主創新能力，以推動我國智能機械的技術發展。

5? 智能化時代機械設計存在的問題

從智能機械發展現狀來看，我國的智能機械發展仍處于領先水平，擁有專業的設計技術、較為成熟的制造流程以及熟練的操作步驟。在部分專利技術方面已遠超其他的國家。但對于我國機械制造行業來說，在許多細節方面還存在不足，有待完善，特別是尖端性的技術問題還需要不斷的改進，智能機械制造技術的專業性較強，需要我們從細節入手，加強細節的改進，推動智能機械設計的水平提升，促進制造業的不斷發展。

智能機械制造的設計需要專業的技術較高，在加工生產中需要有扎實的實際操作能力，導致智能機械在制造生產的過程中容易出現由于操作不當而發生的各種故障。比較常見的有設計細節處理不到位導致齒輪、軸承及油封等出現各種故障，齒輪的運轉磨損較多，在使用的過程中對接口的會被逐漸侵蝕，是發生故障最多，最不易發覺的。一般齒輪出現故障比較突然，對接口出現斷齒或裂紋導致機械運轉出現故障，或是齒輪的突然剝離，機械運轉會直接失靈，嚴重的可能對其他部件造成損傷。機械的運轉離不開軸承的帶動，軸承出現故障也是機械故障中比較常見的，運轉的壓力會導致軸承被淺層侵蝕，出現緩慢地U型剝落、V型剝落，高強度的運轉使軸承被嚴重磨損、燒傷、變形甚至斷裂，軸承滾珠出現脫落等各種現象發生。由于油封出現的故障，一般都是因為長時間的運轉使的機械老化，或是變形開裂，所以發生故障的幾率較低，在操作中勤于檢查則可避免。

6? 提高智能制造機械設計的技術策略

6.1 注重節能環保

近年來，科技的不斷發展，帶動經濟的快速增長。由于經濟發展過程中會帶來大量的能源消耗，嚴重破壞了生態平衡，造成環境污染，再給人們的生活帶來便利的同時，也給環境的保護帶來新的考驗，保護環境將面臨嚴峻的問題。由此可見，智能制造機械的設計必須要考慮環保問題，注重環保節能的設計方案。

6.2 提高系統的智能化水平

智能系統是制造機械設計的重要環節，根據智能設計對機械制造參數的運算、信息的提取來實現代替人工的操作模式，從而實現智能化生產。因此，在智能制造機械設計過程中應注重系統的研發，使智能化融入整個制造設計中，提高智能制造機械的運作效率

6.3 加強創新思維在智能制造機械設計中的應用

國家不斷推動經濟的發展，使智能機械制造需要不斷的加強智能化的提升，這就要求智能設計中需要創新思維、改進技術。從基礎理論入手，夯實理論基礎知識，充分發揮智能化在機械制造技術設計中的應用。

7? 結語

隨著科技的不斷進步，我國現代化的建設依賴于智能制造業的快速發展，智能機械制造已成為提高生產力的重要因素。機械制造技術的不斷提升為諸多行業帶來了新的發展之路，通過加強智能化的設計和創新思維的運用，使智能制造業節能環保的同時，推動整體制造行業的深入發展，促進我國經濟水平的快速增長，為現代化建設打下堅實基礎。

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