智能制造時(shí)代機(jī)械設(shè)計(jì)技術(shù)的幾點(diǎn)思考

劉舒桐

摘 要：近年來(lái)，隨著市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的穩(wěn)步發(fā)展，智能制造應(yīng)運(yùn)而生并逐漸成熟，其在經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的地位也在不斷上升。為了提高德國(guó)先進(jìn)制造業(yè)的生產(chǎn)率，提出了“0.4”戰(zhàn)略。但與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我國(guó)智能制造業(yè)的技術(shù)水平還存在差距和技術(shù)問(wèn)題。基于上述情況，有必要對(duì)我國(guó)的智能制造技術(shù)進(jìn)行分析和研究，探索我國(guó)機(jī)械智能制造產(chǎn)業(yè)的發(fā)展方向。

關(guān)鍵詞：智能制造;機(jī)械設(shè)計(jì);思考

1智能機(jī)械制造概述

德國(guó)在推出《工業(yè)戰(zhàn)略4.0》之后，中國(guó)政府推出《中國(guó)生產(chǎn)戰(zhàn)略2025》，正式開(kāi)啟智能制造時(shí)代。新時(shí)期，制造業(yè)開(kāi)始向智能化方向發(fā)展，分散集中的控制模式，產(chǎn)品更加多樣化，服務(wù)更加完善。一些高校積極響應(yīng)國(guó)家戰(zhàn)略，調(diào)整人才培養(yǎng)目標(biāo)，如培養(yǎng)復(fù)合型人才，滿足市場(chǎng)對(duì)智能技術(shù)研發(fā)與應(yīng)用人才的需求，為我國(guó)智能制造提供充足的人力資源支持等。

1.1智能機(jī)械制造特點(diǎn)

智能機(jī)械制造的優(yōu)勢(shì)非常顯著。與傳統(tǒng)機(jī)械制造相比，前者的優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在：一是智能機(jī)械制造的精度大大提高。例如，通過(guò)計(jì)算機(jī)軟件對(duì)產(chǎn)品的生產(chǎn)描述和生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行控制，確保產(chǎn)品的生產(chǎn)能夠嚴(yán)格按照規(guī)定的參數(shù)和精心設(shè)計(jì)的工藝進(jìn)行，從而減少不良品，保證產(chǎn)品質(zhì)量，在很大程度上證明了產(chǎn)品的質(zhì)量，在智能機(jī)械制造中，可以對(duì)整個(gè)制造過(guò)程進(jìn)行監(jiān)督，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，發(fā)出警示信息，而責(zé)任人員能及時(shí)找出原因，解決問(wèn)題;二是在智能機(jī)械制造中，所需資源大大減少。大部分生產(chǎn)機(jī)械都配備了智能機(jī)械，變壓器包含了產(chǎn)品生產(chǎn)加工的各個(gè)環(huán)節(jié)，有利于控制生產(chǎn)中的資源消耗，降低原材料成本;三是智能機(jī)械制造操作方便。一般只需要工作人員在機(jī)器上輸入命令，機(jī)器就會(huì)根據(jù)命令內(nèi)容進(jìn)行工作，完成生產(chǎn)。

1.2智能機(jī)械制造的必然性

智能機(jī)械制造是市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展到一定程度后的客觀現(xiàn)象。也是我國(guó)實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定發(fā)展、構(gòu)建和諧社會(huì)的重要支撐條件。機(jī)械制造的亮點(diǎn)可以反映出機(jī)械制造的必然性。第一，可持續(xù)發(fā)展是中國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)建設(shè)的基本原則之一。在智能機(jī)械的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)中，廠家會(huì)注重節(jié)能環(huán)保技術(shù)的引進(jìn)、研發(fā)和升級(jí)，或采用綠色材料進(jìn)行機(jī)械制造。這種行為有利于增強(qiáng)機(jī)械產(chǎn)品的制造能力，提高機(jī)械產(chǎn)品的運(yùn)動(dòng)性能。第二，在智能機(jī)械制造中，更應(yīng)注重控制的靈活性。通過(guò)對(duì)市場(chǎng)上成熟的機(jī)械制造業(yè)的分析，可以發(fā)現(xiàn)這些機(jī)械的控制相對(duì)靈活。通過(guò)對(duì)工藝參數(shù)和生產(chǎn)工藝的設(shè)定，實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品的自動(dòng)化、高效化生產(chǎn)，生產(chǎn)過(guò)程的控制相對(duì)簡(jiǎn)單。

2智能化時(shí)代機(jī)械設(shè)計(jì)存在的問(wèn)題

從智能機(jī)械的發(fā)展現(xiàn)狀看，我國(guó)智能機(jī)械的發(fā)展仍處于領(lǐng)先水平，具有專(zhuān)業(yè)的設(shè)計(jì)技術(shù)、較為成熟的制造工藝和熟練的操作步驟。在一些專(zhuān)利技術(shù)方面，已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了其他國(guó)家。但是，對(duì)于我國(guó)機(jī)械制造業(yè)來(lái)說(shuō)，在很多細(xì)節(jié)上還存在不足，需要改進(jìn)，特別是前沿技術(shù)問(wèn)題需要不斷完善。智能機(jī)械制造技術(shù)專(zhuān)業(yè)性強(qiáng)，需要從細(xì)節(jié)入手，加強(qiáng)細(xì)節(jié)的改進(jìn)，提升智能機(jī)械設(shè)計(jì)水平，促進(jìn)制造業(yè)的不斷發(fā)展。

智能機(jī)械制造的設(shè)計(jì)需要專(zhuān)業(yè)化、高技術(shù)，在加工生產(chǎn)中需要扎實(shí)的實(shí)際操作能力，在智能機(jī)械制造過(guò)程中，由于操作不當(dāng)導(dǎo)致各種故障。更常見(jiàn)的是設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)處理不當(dāng)，導(dǎo)致齒輪、軸承、油封等各種故障。齒輪的運(yùn)行磨損較多，在使用過(guò)程中，接觸面會(huì)逐漸腐蝕，這是最常見(jiàn)、最難發(fā)現(xiàn)的。一般來(lái)說(shuō)，齒輪的失效是比較突然的，齒面上的斷齒或裂紋導(dǎo)致機(jī)械操作失效，或齒輪突然脫落，機(jī)械操作會(huì)直接失效，并可能對(duì)其他零件造成嚴(yán)重?fù)p壞。機(jī)械運(yùn)行離不開(kāi)軸承的驅(qū)動(dòng)，軸承故障在機(jī)械故障中也比較常見(jiàn)，運(yùn)行的壓力會(huì)使軸承發(fā)生淺層腐蝕，緩慢的U形剝落、V形剝落，高強(qiáng)度的運(yùn)行使軸承嚴(yán)重磨損、燒損、變形甚至斷裂，軸承滾珠脫落等現(xiàn)象。由于油封的失效，一般是由于長(zhǎng)期運(yùn)行中的機(jī)械老化，或變形開(kāi)裂，所以失效的概率很低，在運(yùn)行中勤勉檢查是可以避免的。

3智能制造時(shí)代機(jī)械設(shè)計(jì)技術(shù)的研究

3.1智能制造環(huán)境下的資源分類(lèi)

眾所周知，在智能制造的全過(guò)程中，產(chǎn)品制造與技術(shù)的應(yīng)用是緊密聯(lián)系、密不可分的。因此，在智能制造環(huán)境下，對(duì)資源進(jìn)行有效的分類(lèi)是非常重要的。因此，在具體的分類(lèi)過(guò)程中，首先在智能系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，將有效地收集設(shè)計(jì)相關(guān)信息，然后根據(jù)整個(gè)信息需求對(duì)相應(yīng)的仿真制造過(guò)程進(jìn)行監(jiān)督，從而有效構(gòu)建基于機(jī)器的資源共享體系。在這種情況下，控制器中會(huì)有機(jī)械標(biāo)識(shí)部分，可以將信息存儲(chǔ)在制造鏈中，然后根據(jù)物料供應(yīng)商提供的數(shù)據(jù)對(duì)整個(gè)機(jī)械制造活動(dòng)進(jìn)行有效的控制和分析。例如：在機(jī)械制造過(guò)程中，如果信號(hào)指示燈發(fā)生變化，則需要對(duì)整個(gè)設(shè)計(jì)制造進(jìn)行調(diào)整，如果沒(méi)有變化，則不需要調(diào)整。而且，在智能機(jī)械制造過(guò)程中，智能系統(tǒng)與傳統(tǒng)制造系統(tǒng)是不同的，因此在判斷其準(zhǔn)確性時(shí)，必須安裝電子機(jī)械控制軟件，并及時(shí)有效地進(jìn)行檢測(cè)和分析，選擇重要信息。以此為標(biāo)準(zhǔn)檢查材料的使用情況，然后進(jìn)行實(shí)際調(diào)整。最后，智能機(jī)械制造系統(tǒng)在對(duì)材料進(jìn)行有效的選擇時(shí)，通常會(huì)計(jì)算重用率，并以現(xiàn)有環(huán)境為基準(zhǔn)，從而計(jì)算出產(chǎn)品的具體生產(chǎn)周期等。經(jīng)過(guò)進(jìn)一步的科學(xué)分類(lèi)，這將結(jié)合對(duì)人體可能造成的傷害、能量的清潔度等。

3.2有效融入智能技術(shù)

大量實(shí)踐證明，在機(jī)械制造技術(shù)的應(yīng)用過(guò)程中，必須有效地集成智能技術(shù)。1）相關(guān)設(shè)計(jì)人員必須從自身實(shí)際出發(fā)，切實(shí)考慮產(chǎn)品的綜合性。只有這樣，智能技術(shù)才能融入整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程。例如：在智能系統(tǒng)中員工輸入質(zhì)量的實(shí)現(xiàn)過(guò)程，智能系統(tǒng)會(huì)對(duì)其進(jìn)行分析，并有效地結(jié)合指定的步驟和有針對(duì)性的操作，選擇最佳的設(shè)計(jì)方案。2）在集成智能技術(shù)的過(guò)程中，我們也應(yīng)該意識(shí)到其節(jié)能性的提高。在具體的實(shí)踐過(guò)程中，工作人員可以在智能終端的位置安裝諧波濾波器，可以在很大程度上感知混沌信號(hào)，然后采取有效措施對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化和改進(jìn)，從而促進(jìn)智能技術(shù)的有效集成和應(yīng)用。

3.3網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用

在機(jī)械制造過(guò)程中，智能網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用可以使傳統(tǒng)的制造過(guò)程更加完善，在很大程度上減輕管理人員的工作量，還可以對(duì)整個(gè)機(jī)械制造過(guò)程進(jìn)行遠(yuǎn)程操作，進(jìn)行更加科學(xué)有效的控制并對(duì)整個(gè)機(jī)械制造現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行管理。另外，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用，保證了產(chǎn)品的生產(chǎn)過(guò)程能夠傳輸?shù)接脩舻目蛻舳耍⒂行У胤治隽苏麄€(gè)情況，向管理層匯報(bào)。如果分析某個(gè)問(wèn)題，就要設(shè)定某個(gè)解決方案。最后，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用可以使整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程更加靈活有效，體現(xiàn)出更大的效率。因此，在機(jī)械制造時(shí)代，機(jī)械設(shè)計(jì)技術(shù)必須有效地應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，才能促進(jìn)機(jī)械制造智能化的不斷發(fā)展。

3.4合理運(yùn)用創(chuàng)新思維

為了促進(jìn)我國(guó)智能機(jī)械制造業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，必須不斷創(chuàng)新。相關(guān)技術(shù)人員應(yīng)運(yùn)用創(chuàng)新思維和科學(xué)理論，不斷開(kāi)發(fā)新的智能技術(shù)。通過(guò)不斷的實(shí)踐，把所有的理論付諸實(shí)踐，不斷優(yōu)化和完善我國(guó)智能機(jī)械制造技術(shù)。同時(shí)，我國(guó)還可以派出相關(guān)技術(shù)人員出國(guó)留學(xué)，學(xué)習(xí)先進(jìn)的智能機(jī)械技術(shù)，然后根據(jù)我國(guó)的實(shí)際情況對(duì)該技術(shù)進(jìn)行再創(chuàng)新和應(yīng)用，創(chuàng)造出我國(guó)獨(dú)有的機(jī)械制造設(shè)計(jì)技術(shù)，為中國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展打下良好的基礎(chǔ)。

結(jié)語(yǔ)

進(jìn)入21世紀(jì)后，中國(guó)制造業(yè)取得了巨大的發(fā)展和突破，為國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展作出了巨大貢獻(xiàn)，是實(shí)現(xiàn)偉大中國(guó)夢(mèng)的重要途徑。隨著經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)型升級(jí)，智能機(jī)械制造顯得尤為重要。為此，筆者從節(jié)能環(huán)保、引入人工智能、注重?cái)?shù)據(jù)采集與共享、引入創(chuàng)新思維四個(gè)方面論述了智能制造時(shí)代機(jī)械設(shè)計(jì)技術(shù)的重點(diǎn)，為促進(jìn)機(jī)械設(shè)計(jì)技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展和制造業(yè)的進(jìn)步提供參考。

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