我國機械設計制造及其自動化發(fā)展方向的研究本文主要對傳統(tǒng)的機械設計制造和機械自動化相比較，提出了具有智能化的特征是現(xiàn)代機械和傳統(tǒng)的機械在功能上的本質(zhì)區(qū)別。根據(jù)機械自動化在各行各業(yè)的應用和發(fā)展，顯現(xiàn)出了機械自動化產(chǎn)品的優(yōu)點和效益。即多功能化、高效率、高可靠性、省材料、省能源，不斷滿足人們生活和生產(chǎn)多元化需求。然后結合我國機械的現(xiàn)狀，提出了我國機械行業(yè)目前所面臨的主要問題，并分別從機械產(chǎn)品自身發(fā)展及行業(yè)出發(fā)，指出了未來工程機械行業(yè)的發(fā)展趨勢，并根據(jù)我國行業(yè)自身發(fā)展特點，提出了相應的發(fā)展和改進措施，為機械的行業(yè)發(fā)展提供了一定的理論看法同時在此基 上 了我國機械自動化的發(fā)展 。設計制造； 自動化； 產(chǎn)品； 發(fā)展； 方向一、我國機械制造業(yè)和自動化的 機械行業(yè)是一 國 的基 性和 性產(chǎn)業(yè)，在國 有 其 要的 ，具有 的 動能 。 機械制造自動化 是機械制造 活的一 研究。是制造業(yè)提高生產(chǎn)率和currency1“的主要fi。機械自動化 的應用fl發(fā)展，是機械制造業(yè) 改造、 進 的主要fi和 發(fā)展的主要方向。機械自動化的 ，不 機械制造業(yè)的發(fā)展， 對國 各的 進 有 ”的 。一、機械制造業(yè)的 1. 化 的機械制造業(yè)。機械制造業(yè)指從各動 機械、 機械、 業(yè)機械、 機械、化工機械、機械、機、工具、 、 及其 機械設 生產(chǎn)的行業(yè)。機械制造業(yè)為 國 提供 ,其發(fā)展 是國 工業(yè)化程 的主要一。21 ，機械制造業(yè)發(fā)展的特點是現(xiàn)代化高 的 合用，其趨勢是 化 即性化、 化、智能化和 化。不是20 2040代發(fā)展來的機械 自身的 及其 機械為基 ， 用用機、 具、 具、具 的生產(chǎn) 性自動化。從20 21 ，我們身 的制造業(yè)已 發(fā)生了一系列的巨”變化。機械化、自動化為特征的傳統(tǒng)制造業(yè)已變?yōu)槿谌肓?和高 的現(xiàn)代制造業(yè)。2.我國機械制造 的發(fā)展現(xiàn)狀20 90 代 ，隨著CIMS 的” 推廣應用，包括有CIMS 實驗工程 心和7 開放實驗室的研究環(huán)境已建 。在 國范圍內(nèi)，署了CIMS 的若干研究項目，諸如CIMS 軟件工程fl 化、開放系統(tǒng)結構fl發(fā)展戰(zhàn)略，CIMS 總體fl集 、 均取currency1了豐碩 果，獲currency1不同程 的進展。但因”分”型機械制造業(yè)和絕”分 小型機械制造業(yè)主要限于CAD 和管理 系統(tǒng)，底層基 自動化還十分薄弱，數(shù)控機由于編程復雜，還沒有真正發(fā)揮作用。因此，fl工業(yè)發(fā)達國 相比，我國的制造業(yè)仍然存在一 階fi性的體上的差距。 括來主要 現(xiàn)在幾 方面 1.產(chǎn)品結構的差距國機械制造業(yè)的快速發(fā)展，主要依靠 引進和趕超型發(fā)展戰(zhàn)略，加 國勞動 豐富 資相對短缺，致使機械制造業(yè)的 開發(fā)明顯滯后。雖然 國機械制造業(yè)的產(chǎn)品數(shù)已 居 界前列，但主要是勞動密集型產(chǎn)品，具有自主知識產(chǎn)權的高、精、尖產(chǎn)品比較少。我國械制造業(yè)產(chǎn)品的質(zhì)雖然有了 ”程 的提高，但”的機電產(chǎn)品的質(zhì)可靠性、外觀設計、內(nèi)在性能還有 ”差距。2. 生產(chǎn)投入結構的差距機械制造業(yè)作為一般性行業(yè)，其狀況fl效益狀況受生產(chǎn)投入結構的 。業(yè) 間的，在 ”程 上取決于 研fl開發(fā)的投入。發(fā)達國 為了保持機械制造業(yè)的“ ，一些”業(yè)的 開發(fā)費用 其銷售額的4%8%，甚至10%上。正是 投入、人員素質(zhì)、設 投入 方面的巨”差距，使 國機械制造業(yè)業(yè)的設計fl生產(chǎn)方法落后，自主開發(fā)能 差，產(chǎn)品開發(fā)周期長， ， 產(chǎn)品產(chǎn) 率 ，產(chǎn)品質(zhì) currency1 保 。3. 產(chǎn)業(yè)結構的差距國機械制造業(yè) 所在投入結構上 加” 開發(fā)投入，根源是產(chǎn)業(yè)結構不合理，業(yè) 小， 分 ，” 小業(yè) 間 合理的業(yè)化分工 作體系 層 因是體制 ， 分 致的 區(qū) 同fl 分 化 向，有 于 界機械制造業(yè) 益資本密集化、生產(chǎn) 化、機電一體化、“集 化的發(fā)展趨勢。機械制造 未來發(fā)展趨勢未來機械制造業(yè) 然集 化、智能化、 化、 化為方向，是各國 實 、人 實 至 合國 的較。計 機集 制造(CIMS)是2l 制造業(yè)的主要生產(chǎn)方，用包括計 機設計(CAD)，計 機工程分(CAE)，計 機工程設計(CAPP)，計 機工 設計(CATD)數(shù)控程編制(NCP) 軟件 來生產(chǎn)是一 要的方。機械自動化的 1.機械自動化的產(chǎn)生currency1在1971 本的機械設計“雜 上了機電一體化fi一fl ，后來隨著機電一體化的發(fā)展 廣的應用。機械自動化 從上 20代在機械制造加工” 生產(chǎn)程 開 發(fā)展應用，上 60代后為應“的需求和變化，為 機械制造業(yè)對“活快速應的能 ，開 建”可變性自動化生產(chǎn)系統(tǒng)，即圍計 機 的性自動化。2.機械自動化系統(tǒng)的優(yōu)點fl效益隨著機械自動化 的快速發(fā)展，機械自動化產(chǎn)品有 取代傳統(tǒng)機電產(chǎn)品的趨勢，fl傳統(tǒng)機電產(chǎn)品相比，機械自動化產(chǎn)品具有高的功能 和加 ， 開發(fā)生產(chǎn) 和用來、 效益。4.1 生產(chǎn)能 和工作質(zhì)提高4.2使用 性和可靠性提高4.3和方 ，使用性能改4.4具有復合功能，用面廣4.5改勞動 件，有于自動化生產(chǎn)4.6 能源， 少材3我國機械自動化的現(xiàn)狀機械自動化 從上 20代開 發(fā)展應用來，已 currency1 了速的發(fā)展，特別是來計 機的高 集 化，開 用了計 機集 制造系統(tǒng)，”加快了機械自動化的發(fā)展，但我國仍于 作階fi的自動化。目前， 界各國的機械自動化 少數(shù)工業(yè)發(fā)達國 的 些生產(chǎn)外，”多數(shù)還于 作階fi的自動化。我國不 外，我國的產(chǎn)業(yè)結構層 。我國機械制造業(yè)業(yè) 自動化 少、 ，不在數(shù)上同 界進國 有較”差距，在品上、質(zhì)上、使用上，同 界進存在階fi性差距。實現(xiàn)我國機械自動化 是一 長期的程，不可能一 。需要 進，不斷， 造 件，向自動化的高 理 階fi 進。、機械設計制造及自動化的 合設計 2.1 滿足對機 的功能要求 一產(chǎn)品 是為滿足人們的 需要 開發(fā)的， 具有 主要功能，不同的產(chǎn)品具有不同的主要功能。 ， 能對入的 質(zhì)、能和 即所 工業(yè) ”要素進行 理，出具有所需特性的 質(zhì)、能fl 。因此，機械自動化系統(tǒng) 具有對入的 質(zhì)、能和 進行 理，從 出具有所需特性的 質(zhì)、能fl 的主功能。如2-1所:2-1 機械自動化系統(tǒng)功能如上所 ，機械自動化系統(tǒng)是一 合的 ，包 了機電一體化 和機電一體化產(chǎn)品 方面的內(nèi) 。作為產(chǎn)品， 包著設計、制造和特定的功能滿足使用要求， 功能是由其內(nèi)有機 系的結構所決定的。2.2用進 不斷 根據(jù)產(chǎn)品系統(tǒng)的主功能不同，可對產(chǎn)品系統(tǒng)進行分 。 料 、加工為主。入 質(zhì)、能和 ， 加工理，主要出改變了 和 的 質(zhì)系統(tǒng) 產(chǎn)品 為加工機。如各機、 機械、品加工機械、 機械、機械、機械、 工機械 。能 為主，入能和 ，出不同能的系統(tǒng) 產(chǎn)品 為動 機，其 出機械能的為 動機。如電動機、 機、內(nèi) 機 。 理為主，入 和能。主要出 。如數(shù)據(jù)、像、文字、聲音 的產(chǎn)品 為 機。如各 、 、計 機、傳真機及各辦公機械 。機械自動化系統(tǒng) 了具 上 的主功能外，還應具體 其內(nèi)功能、即動 功能、檢測功能、控制功能、構造功能?；谏?的功能構 理，既有于設計分各機械自動化的產(chǎn)品， 有于開拓思 ， 于 造發(fā)明和 。此外，對于不同主功能的加工機構，其動方不同，構 不同用途的機械。 如，屬切削機是根據(jù)工件fl 具相對動產(chǎn)生切削作用的 理進行工作的。因此，工件fl 具的動方不同， 產(chǎn)生不同用途的機。所說機械自動化的發(fā)展空間非常廣闊，具有 ”的 向空間，需要我們用進 合 理來不斷 ，設計制造出一的自動化產(chǎn)品。 、機械自動化在實際 的應用一機械自動化系統(tǒng)在化工生產(chǎn) 的應用生產(chǎn)程 ，對各 工程的 理 工變有著一定的控制要求有些工變 現(xiàn)生產(chǎn)程，對產(chǎn)品的數(shù)fl質(zhì)著決定性的作用。 如，精餾塔的塔頂塔釜溫 ，一般在 作壓 不變的情況 保持一定，能currency1 合格的產(chǎn)品 加熱爐出口溫 的波動不能超允許范圍，否 后一工fi的效果 化 應 的應溫 保持 穩(wěn)， 能使效率達 指 。有些工變雖不 產(chǎn)品的質(zhì)和數(shù)，然 保持其 穩(wěn)卻是使生產(chǎn)獲currency1良好控制的前提。自動控制 和 控的工設 了一 沒有人參fl的自動化控制系統(tǒng)。作工坐在 作室里， 能觀察 的變化。因此，保 生產(chǎn)程的，降 了勞動 。十來，工業(yè)生產(chǎn) 的速發(fā)展，加劇了對人 生存環(huán)境的污染，因此小工業(yè)生產(chǎn)對環(huán)境的污染的 納入了程控制的目 范圍。 上所 ，程自動化控制的主要目 包括幾 方面 1、保 生產(chǎn)程的 和 穩(wěn) 2、達 預期的產(chǎn)和質(zhì) 3、盡可能 少 材料和能源損 4、把生產(chǎn)對環(huán)境的危害降 小限 。機械自動化產(chǎn)品1.具有復合功能，用面廣機械自動化產(chǎn)品跳出機電產(chǎn)品單 、單功能限制，具有復合 和復合功能，產(chǎn)品的功能 和自動化程 ”提高。機械自動化產(chǎn)品一般具有自動化控制、自動補償、自動校驗、自動、自動保護和智能化 多功能，能應用于不同的“合和不同，滿足用需求，應變能 較 。2.改勞動 件，有于自動化生產(chǎn)機械自動化產(chǎn)品自動化程 高，是知識密集型和 密集型產(chǎn)品，是 人們從繁 的體 勞動 解放出來的 要途徑，可加速工廠自動化、辦公自動化、業(yè)自動化、 自動化甚至是 庭自動化，從 可促進我國 現(xiàn)代化的實現(xiàn)。3. 能源， 少材 一 和 能源是國 的戰(zhàn)略目 ，是用十分 心的問題，機械自動化產(chǎn)品 用 能驅(qū)動機構，佳的控制，提高設 的能源用率，可達 明顯的能效果。同時，由于多 的 叉融合，機械自動化系統(tǒng)的許多功能一方面從機械系統(tǒng) 移 微電子、計 機系統(tǒng)，另一方面從硬件系統(tǒng)移 軟件系統(tǒng)，從 使currency1機械自動化產(chǎn)品系統(tǒng)朝著 小型方向發(fā)展， 少了材料消。所，無論是生產(chǎn)還是使用單 ，機械自動化 和產(chǎn)品的應用， 來顯著的和 效益。正因為如此， 界各國，是 本、美國、歐洲各國 在” 發(fā)展和推動機械自動化 。五、機械設計制造及其自動化的發(fā)展方向隨著各行業(yè)的縱 發(fā)展及不同行業(yè)的 叉發(fā)展，對機械產(chǎn)品的需求及要求越加嚴格和精細，因此應不同要求的產(chǎn)品設計應該提 行業(yè)改革的程上來，對來機工程機械產(chǎn)品的“分來看，未來工程機械產(chǎn)品的”致發(fā)展特色如 一機械產(chǎn)品的發(fā)展方向5.1機電一體化機電一體化 是機械自動化的發(fā)展和延伸，傳統(tǒng)的機械產(chǎn)品只有向機電一體化方向發(fā)展， 是機械工業(yè)發(fā)展的唯一出 。5.2智能化智能化是21 機械自動化 發(fā)展的一 要發(fā)展方向。 廣應用于工程機械的產(chǎn)品設計，使工程機械向 化、智能化方向” 前進，提高了工程機械的高 ，促進了工程機械的發(fā)展隨著工程施工 的不斷發(fā)展完，用對工程建設機械提出了 高的“要求，預測并根據(jù)一定的智能體系排可能出現(xiàn)的故障是 前機械行業(yè)的 發(fā)展動向。5.3 化化是一項 要 艱巨的工程。由于機械自動化產(chǎn)品 和生產(chǎn)廠 繁多。研制和開發(fā)具有 機械口、電氣口、動 口、環(huán)境口的機械自動化產(chǎn)品單元是一項十分復雜但 是非常 要的。fi樣，可用 單元速開發(fā)出 的產(chǎn)品，同時可擴”生產(chǎn) 。顯然，從電氣產(chǎn)品的 化、系 化來的好可肯定，無論是對生產(chǎn) 機械自動化單元的業(yè)還是對生產(chǎn)機械自動化產(chǎn)品的業(yè)， 化 機械自動化業(yè)美好的前程。5.4網(wǎng)絡化網(wǎng)絡 的興和飛速發(fā)展 、工業(yè)生產(chǎn)、政治、軍、教育及人們 常生活來了巨”的變革。各網(wǎng)絡 、生產(chǎn)連 一體，業(yè)間的趨于 化。機械自動化的 產(chǎn)品一旦研制出來，只要其功能獨道，質(zhì)可靠， 快暢銷 。因此，機械自動化產(chǎn)品無疑朝著網(wǎng)絡化方向發(fā)展。5.5微型化微型化興于20 80代末，微機械自動化產(chǎn)品體積小、能少、動活，在生 醫(yī)療、軍、 、 方面具有不可比擬的優(yōu)勢。微機械自動化發(fā)展的瓶頸在于微機械 ，微機械自動化產(chǎn)品的加工 用精細加工 ，即超精密 ， 包括光刻 和 刻 。5.6 色化工業(yè)的發(fā)達人們生活來了巨”的變化。一方面， 質(zhì)豐富，生活 另一方面，資源 少，生環(huán)境受 嚴 污染，于是，人們 保護環(huán)境資源，自然。設計 色的機械自動化產(chǎn)品，具有 ”的發(fā)展前途。機械自動化產(chǎn)品的 色化主要是指使用時不污染環(huán)境， 后能 用。5.7人格化未來的機械自動化 加 產(chǎn)品fl人的 系，機械自動化的人格化有 層 .。一層是機械自動化產(chǎn)品的 使用對 是人，如 機械自動化的智能、情、人性顯currency1越來越 要，特別是對 用機 人，其高層境界 是人機一體化，另一層是 生 機理、研制各機械自動化產(chǎn)品，實上，許多機械自動化產(chǎn)品 是受動 的 發(fā)研制出來的。、我國機械自動化發(fā)展 1結合生產(chǎn)實際發(fā)展機械自動化 進制造 的 真 在于應用。發(fā)展機械自動化 ，應業(yè)的生產(chǎn)和 發(fā)展的實際需要及具體 件為 向。只有對合的產(chǎn)品 用fl 相應的自動化方進行生產(chǎn)， 能 良好的 效益和 效益。我國發(fā)展機械自動化 ，應結合實際， 實用，即對國 產(chǎn)生實際效益。2發(fā)展投資少、 效快的 本自動化 發(fā)展 本自動化 ， ”，前廣，投資省， 效快，提高自動化程，可 功 的 效果，合我國現(xiàn)階fi的發(fā)展需要和國情。我國機械制造業(yè)各業(yè)有”的用設 ，在發(fā)展現(xiàn)代機械自動化 時，若 有的設 為主，合理機 ， 加少的數(shù)控設 ，引入CAD CAM，為我國機械制造業(yè)自動化 發(fā)展應用提供了一 投資少、 效快、效益高、 合我國國情的機械自動化 發(fā)展應用 途徑。3 發(fā)展機械自動化 現(xiàn)代自動化 在機械制造 的應用 是在控制理論的指 ，對生產(chǎn)的 和人的作用進行 合的研究， 及 機械 、微電子 、自動控制理論和計 機 。發(fā)展應用機械自動化 ，要 實實 好自動化 應用項目的基 工作和從實際出發(fā)的推廣應用工作，fi些 是 后機械自動化的主要 基 。(4) 對自動化 的論 和展 。機械制造自動化 是機械制造 活的一 研究，是制造業(yè)提高生產(chǎn)率和currency1“ 的主要fi。 是制造 、控制 、現(xiàn)代管理 和 的 合，在 面提高制造業(yè)的勞動生產(chǎn)率和對“的 應速 。1.集 化2.智能化3. 化4.擬化5.化上所 ，機械制造業(yè)的發(fā)展方向是 傳統(tǒng)的制造 fl現(xiàn)代 、管理、自動化 、系統(tǒng)工程 進行有機的結合，計 機 是業(yè)產(chǎn)品在 生周期 有 的、 、管理和 有機集