基于機(jī)械設(shè)計(jì)與機(jī)械制造技術(shù)的研究

  本文通過分析機(jī)械設(shè)計(jì)和機(jī)械制造技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢，指出了機(jī)械設(shè)計(jì)水平的高低對提高我國綜合實(shí)力有著重要意義。
    機(jī)械設(shè)計(jì)是對企業(yè)新型機(jī)械或原有機(jī)械設(shè)備性能進(jìn)行的規(guī)劃和設(shè)計(jì)，以實(shí)現(xiàn)預(yù)期的理想效果，本文通過分析機(jī)械設(shè)計(jì)與機(jī)械制造技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢，指出了機(jī)械設(shè)計(jì)與制造技術(shù)在各行各業(yè)中具有較為廣泛的應(yīng)用前景，并詳細(xì)分析了機(jī)械制造技術(shù)中集成電路的應(yīng)用及原理，并對計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)制造流程進(jìn)行了分析。
    1.機(jī)械設(shè)計(jì)發(fā)展現(xiàn)狀及主要趨勢
    1.1.機(jī)械設(shè)計(jì)發(fā)展現(xiàn)狀
    改革開放以后，我國科技發(fā)展速度越來越快，機(jī)械設(shè)計(jì)為了適應(yīng)現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，與機(jī)械制圖、電工、計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)等結(jié)合使用，尤其是與計(jì)算機(jī)結(jié)合的新型機(jī)械設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)理念中，其基礎(chǔ)研究在于將常用的機(jī)構(gòu)和通用零件結(jié)合起來，在熟知通用零件的工作原理的基礎(chǔ)上，了解其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及相關(guān)計(jì)算方法，如利用有限元法對零件剛度、強(qiáng)度、潤滑等數(shù)值計(jì)算，利用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)代替手工繪圖等等。現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)方法以由傳統(tǒng)的靜態(tài)設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)為面向整個(gè)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)，其精度和可靠性較高。在冶金行業(yè)、化工行業(yè)、石油行業(yè)等多個(gè)行業(yè)應(yīng)用較廣，在各行各業(yè)的生產(chǎn)部門實(shí)行機(jī)械自動(dòng)化對發(fā)展國民經(jīng)濟(jì)具有重要意義。為了加快企業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)技術(shù)改造速度，充分發(fā)掘企業(yè)潛力，要對機(jī)械設(shè)計(jì)的發(fā)展核心和發(fā)展趨勢做出準(zhǔn)確預(yù)測。
    1.2.機(jī)械設(shè)計(jì)發(fā)展的核心和趨勢
    機(jī)械設(shè)計(jì)是對企業(yè)規(guī)新型機(jī)械或原有機(jī)械設(shè)備性能進(jìn)行規(guī)劃和設(shè)計(jì)，以實(shí)現(xiàn)預(yù)期功能，現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)發(fā)展的核心是在降低制造成本的前提下保證新型機(jī)械的可靠性和耐用性。機(jī)械設(shè)計(jì)可靠性和耐用性是指在預(yù)定的時(shí)間內(nèi)不發(fā)生或者少發(fā)生機(jī)械故障，其中設(shè)計(jì)過程中標(biāo)準(zhǔn)零件的使用是評價(jià)機(jī)械設(shè)計(jì)水平的重要標(biāo)志，設(shè)計(jì)中標(biāo)準(zhǔn)零件的使用和成套原件的使用對降低設(shè)計(jì)成本至關(guān)重要，更能降低制造難度。機(jī)械設(shè)計(jì)向著可持續(xù)發(fā)展方向進(jìn)行，現(xiàn)在企業(yè)越來越注重環(huán)保要求，尤其是保證機(jī)械噪聲不超標(biāo)，更要在機(jī)械排水、油、廢棄物的排放設(shè)計(jì)中與加工工藝相結(jié)合，機(jī)械設(shè)計(jì)的主要流程：①明確設(shè)計(jì)要求（設(shè)計(jì)對象的預(yù)期功能和設(shè)計(jì)條件限制）→②設(shè)計(jì)方案的提出（擬定可供比較的設(shè)計(jì)方案并選出最佳方案）→③總體設(shè)計(jì)（進(jìn)行分析計(jì)算并繪制總體設(shè)計(jì)圖）→④結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（完成施工總裝圖及技術(shù)文件整理工作）→⑤產(chǎn)品試制（進(jìn)行技術(shù)、經(jīng)濟(jì)的全面評價(jià)）最終進(jìn)行產(chǎn)品定型。
    2.機(jī)械制造技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀與特點(diǎn)分析
    2.1.機(jī)械制造技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀分析
    機(jī)械制造技術(shù)分為產(chǎn)品設(shè)計(jì)、生產(chǎn)加工等多方面的技術(shù)，我國的機(jī)械制造技術(shù)在管理和設(shè)計(jì)方面均采用了計(jì)算機(jī)管理和精密與超精密加工制造技術(shù)，但是與國外相關(guān)機(jī)械制造技術(shù)相差較大，國內(nèi)相關(guān)技術(shù)的自主研發(fā)較少，科技相對落后。以齒輪滾刀的生產(chǎn)過程舉例，滾刀形狀類似螺旋，具有連接工件的作用，其螺距P的計(jì)算以相鄰兩牙在中徑線上對應(yīng)兩點(diǎn)的距離為計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)，螺紋升角?滿足公式。我國機(jī)械制造技術(shù)的制造工藝的精密和超精密加工技術(shù)處在發(fā)展初級階段，還需加強(qiáng)對制造設(shè)計(jì)工具的研發(fā)并不斷探索新型的科學(xué)設(shè)計(jì)方法。
    2.2.機(jī)械制造技術(shù)特點(diǎn)分析
    現(xiàn)代的機(jī)械設(shè)計(jì)制造技術(shù)融合了現(xiàn)代先進(jìn)的設(shè)計(jì)理念，以數(shù)字化和智能化為主要特點(diǎn)，被越來越多的使用在各個(gè)行業(yè)，如冶金行業(yè)、化工行業(yè)、石油行業(yè)等。我國的數(shù)字化技術(shù)在與計(jì)算機(jī)技術(shù)結(jié)合應(yīng)用的過程中，充分發(fā)揮了其優(yōu)勢，通過對所研發(fā)的新型機(jī)械設(shè)備功能曲線進(jìn)行模擬解決了較多實(shí)際問題，可以作為制造過程中的主要參考因數(shù)。機(jī)械制造技術(shù)的智能化是現(xiàn)代企業(yè)生產(chǎn)過程中的重要功能，科學(xué)技術(shù)不斷進(jìn)步，因此對機(jī)械制造自動(dòng)化和智能化提出更高的要求。
    3.機(jī)械設(shè)計(jì)制造中先進(jìn)技術(shù)分析
    3.1.集成電路在機(jī)械設(shè)計(jì)制造過程中的應(yīng)用
以集成電路發(fā)展的電子技術(shù)已成為現(xiàn)代信息社會(huì)發(fā)展的基礎(chǔ)，集成電路作為計(jì)算機(jī)中的重要應(yīng)用技術(shù)，與機(jī)械設(shè)計(jì)制造技術(shù)的發(fā)展密切相關(guān)。集成電路的研發(fā)為新型機(jī)械設(shè)備功能曲線進(jìn)行模擬過程提供重要參考因數(shù)，以模擬折疊式共源共柵運(yùn)放與套筒式結(jié)構(gòu)比區(qū)別的過程為例，以NMOS為輸入對管的折疊式共源柵極，使其U=3V,差動(dòng)輸出擺幅也為3V，功耗控制在10mA，如圖1輸入輸出短路設(shè)計(jì)的折疊共源共柵運(yùn)放電路圖所示，各個(gè)相對應(yīng)的電阻電容值都已給出，利用相關(guān)公式計(jì)算出電壓總增益值為2000。通過合理的模擬對機(jī)械制造設(shè)計(jì)過程進(jìn)行指導(dǎo)，保證設(shè)計(jì)質(zhì)量的前提下降低勞動(dòng)強(qiáng)度，減少了資金投入比。
    4.計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造
    計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造技術(shù)主要是利用計(jì)算機(jī)制作圖形以增加圖形設(shè)計(jì)精度并降低勞動(dòng)強(qiáng)度，同時(shí)也符合國家可持續(xù)發(fā)展理念，減少了紙張的使用。計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造簡稱CAD技術(shù)，可以利用CAD進(jìn)行大量計(jì)算，對數(shù)字、圖形都能以較快速度進(jìn)行檢索，設(shè)計(jì)制作結(jié)束后可以重新對圖形進(jìn)行修改編輯等工作，CAD主要包括四個(gè)方面，即機(jī)械設(shè)計(jì)工作站、計(jì)算機(jī)、圖形I/O設(shè)備及相應(yīng)的CAD軟件，專業(yè)的CAD控制系統(tǒng)遵循”中心控制“理念，在3D建模過程中由于清晰的工作流程和先進(jìn)的控制理念，繪制圖形具有成像速率快分辨率高的特點(diǎn)。

    改革開放以后，我國科技發(fā)展水平越來越高，機(jī)械制造技術(shù)在與機(jī)械制圖、電工、計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)等結(jié)合使用過程中不斷發(fā)展，但是與國外先進(jìn)技術(shù)相比還是有一定距離，因此在熟知通用零件的工作原理的基礎(chǔ)上，了解機(jī)械設(shè)計(jì)制造的相關(guān)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及相關(guān)計(jì)算方法，抓住機(jī)械設(shè)計(jì)制造技術(shù)的發(fā)展契機(jī)，對相關(guān)技術(shù)進(jìn)行完善以提高我國機(jī)械制造水平。