发布时间:2023-08-04 17:18:37
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中图分类号:F407.42 文献标识码:A 文章编号:
机械自动化, 是指在机械制造业企业中充分运用自动化技术,实现对加工对象进行连续化的自动生产,改进和优化的生产过程,机械自动化技术之应用和发展,不仅是机械制造业进行技术改造与实现技术进步的重要手段, 而且还是技术发展的一个主要方向。 现代科学技术的不断发展,极大地推动了不同学科的交叉与渗透,使机械工业的技术结构、产品结构、功能与构成、生产方式及管理体系发生了巨大变化,所以,深入发展我国的机械自动化技术,不仅符合中国特色社会主义基本原则,而且符合我国现代化生产之发展趋势。
1、机械设计制造及其自动化特点
机械设计制造及其自动化区别于传统的机械设计, 其智能化与自动化是本质区别。 机械设计自动化是多种技术的应用,但绝不意味着机械设计制造自动化是多种技术的简单叠加, 而是在各种技术的基础上,实现了整体上的统一,使得现代的机械设计制造自动化具有智能化的特点。机电一体化是机械自动化的发展和延伸,机电一体化研究的开展和应用,有效的保证了机械工业的可持续发展,并为其发展提供了源源不断的支撑和动力。
机械设计制造自动化可以满足机器对于其功能的内在要求。任何产品都有其特定的内在要求,也即是其被开发出来的目的,而机械设计制造自动化具备使得产品符合其内在要求的性质。 通过对机械设计制造自动化系统进行设计,使得产品可以实现对于输入端产生所需要的输出,从而实现其功能要求。 机械设计制造自动化系统是一个复合概念,不仅包含了机电一体化,还包含了机电一体化产品的含义,这是指将产品的设计、制造以及功能的实现作为一个整体来看待, 而其核心是为了功能实现的内在要求。
2、机械设计制造及其自动化的发展趋势
2.1 虚拟化
以前,世界各国机械制造企业在产品设计中,主要是依靠事先进行图纸设计,然后依据图纸开展成品试验,最终完成产品设计。 这样做的弊端在于将会浪费许多宝贵的时间,同时,进行产品试验的过程,会出现人力、物力、财力等各种消耗,尤其是耗费了大量的经济支出。 鉴于当代科学技术手段的日新月异,计算机技术和网络通讯技术的成熟,利用先进的计算机设备,人们能够模拟操作大量的工作,借助于网络,能够在第一时间就对数据进行即时传输,从而让分割于不同空间的双方能够毫无障碍地进行沟通、交流、合作。因此,机械自动化技术将朝着虚拟化方向不断发展已是普遍的共识。
2.2 数字化
这是先进制造技术发展的核心。 数字化制造是制造技术、计算机技术、网络技术与管理科学的交叉、融合、发展和应用的结果。对制造企业而言,各种信息(如图形、数据、知识、技能等)均以数字形式,通过网络在企业内传递,应用数字化技术迅速收集资料信息,在虚拟现实、数据库、多媒体等多种数字化技术的支持下,对产品信息进行分析、规划与重组,实现对产品设计和产品功能的仿真、加工过程和生产组织过程的仿真,或完成原型制造,从而实现生产过程的快速重组与对市场的快速响应,以满足客户化要求。对全球制造业而言,用户借助网络信息,各类企业通过网络,根据需求,应用电子商务,实现优势互补,形成动态联盟,迅速协同设计并制造出相应的产品,因此机械制造的数字化发展也是必然趋势之一。
2.3 绿色化
“绿色”是从环境保护领域中引用来的,人类社会的发展必将走向人类社会与自然界的和谐。 人类社会本质上也是自然世界的一个部分,部分不能脱离整体,更不能对抗与破坏整体。人类必须从各方面促使人与人类社会同自然界和谐一致,制造技术的自动化也不能例外。制造业的产品从构思开始,到设计、制造、销售、使用与维修,直至回收、再制造各阶段,都必须充分考虑环境保护。 作为“绿色”制造,产品必须在一定程度上是艺术品,以与用户的生产、工作、生活环境相适应,给人以高尚的精神享受,体现出物质文明、精神文明与环境文明的高度交融。 每发展与采用一项新技术时,应站在哲学高度,反思“塞翁失马,安知非福”,即必须充分考虑可持续发展,保持环境文明。因此,机械设计制造自动化必然要走向“绿色”自动化。
2.4 智能化
这是未来制造自动化发展的重要方向。所谓智能制造系统是一种由智能机器和人类专家共同组成的人机一体化智能系统,它在制造过程中能进行智能活动,诸如分析、推理、判断、构思和决策等。 智能制造技术的宗旨在于通过人与智能机器的合作共事,去扩大,延伸和部分地取代人类专家在制造过程中的脑力劳动,以实现制造过程的优化。机械设计制造及其自动化具有深刻的内涵和美好的发展前景。 把握其发展趋势可以更清楚的认识机械设计制造及其自动化的未来出路,开辟更广阔的发展空间。智能化是在控制理论基础上,吸收多种新思想和方法,模拟人类智能,提高机器行为的推理判断能力、逻辑思维能力和自主决策等能力,以实现更高的控制目标,推动其智能化的不断提升。
2.5 模块化
由于机械自动化产品种类的多样化及生产厂家生产质量的影响,研发具有标准机械接口、电气接口、动力接口、环境接口的机械自动化产品单元具有一定难度,但是这一方向具有十分重要的意义。如研制集减速、智能减速、电动机于一体的动力单元,具有视觉、图像处理、识别和测距等功能的控制单元,有利于新产品的迅速开发和生产规模的逐渐扩大,实现电气产品的标准化、系统化化,促进机械自动化企业的可持续发展。
2.6 网络化
20世纪90年代,网络技术飞速发展,机械自动化产品也不断走向网络化。网络技术促进了经济全球化的发展,只要具备良好性能和质量,机械自动化的新产品必将在全球推广应用。目前,基于网络的各种远程控制和监测技术发展迅猛,机械自动化产品在其中发挥着至关重要的作用。例如利用家庭网络将各种家用电器连接成以计算机为中心的集成家电系统,使人们不出门便可充分利用各种高科技生活和娱乐,丰富人们的日常生活。
2.7 微型化
20世纪80年代末机械自动化也不断走向微观领域,微机械自动化产品体积小、耗能少、运动灵活,可以大大减少资源的浪费和成本的降低,其在生物医疗、军事、信息等领域优势明显,但其发展的最大阻碍是微机械技术,其产品的加工需运用精细加工技术,难度较高,这一技术的运用和科学开展还需进一步探究。
参考文献:
[1]张伟玲.现代机械自动化制造技术分析 [J].中国科技博览 ,2011(26)
关键词:机械设计制造 自动化 教学难点 对策
中图分类号:TH122文献标识码: A
随着社会的发展,教育越来越受到重视,特别是素质教育。机械设计制造及其自动化专业的教学目标,是在社会背景下培养更加优秀的人才,将教学质量摆在首位,培养专业性的人才。以最优的培养方案和教育资源配置为前提,不断完善教学形式,为国家为社会培养最好的人才,并提供最好的教学模式,将机械设计制造及其自动化专业向国内品牌专业进军。在教学的前提下,以培养专业性人才为己任,注重培养目标,提高教学质量,将先进的教学理念与教学模式贯穿于整个教学中,同时,将专业知识与人文知识相结合,实现将知识转换成动力,培养更多有用的人才。专业知识的教学上,不仅要注重学生的专业技能,还要注重学生的实践能力,将专业知识与实践能力相结合,在素质教育的前提上,培养学生的综合性、创造性、主动性,培养复合型人才,注重探索与创新,为本专业培养出社会上需要的人才,实现技能与现实的统一。
一. 机械设计制造及其自动化专业的教学难点
机械设计制造及其自动化专业是一个对学生技术与知识都要求比较严格的专业,在教学中,教师秉承的是机电合一以及机电一体化的技术教学理念。在教学中,常常会将社会高科技复合技术与本专业的专业知识相结合,以渗透学习为主,技术指导为辅,培养出复合型人才,在对机电一体化研究的同时,强调分析应用能力,不仅拥有强大的理论知识做后盾,更是培养学生的具体操作实践能力。因此,要做到很好的教学,使学生实实在在的学到东西。
机械设计制造及其自动化专业的教学存在着一定的难度。
首先,学科知识较抽象,学生缺乏空间感且动手能力差。机械设计制造及其自动化专业的学习中,教师在教授学生机械化制图时,上课时带来的都是实物模型,学生从不同的方向去研究与观摩,同时要是再将其全面的轮廓以一种正确的方式投影到平面上,让学生从不同的方向对模型产生认知,最后再将这种立体投影展开,变成一个平面。学生就必须有相应的想象力对模型产生三种认知:具体模型的立体认知、模型投影的立体认知、平面模型的认知。这三种认知需要学生有立体感知力,并在平面图形中形成整体的立体图形思维,因此,在机械化绘图的学习中,对学生的实际认知能力的要求就很高,需要学生培养自己的空间想象力和思维读图能力,实现图形的立体化。
其次,学校安排课程时,对机械设计制造及其自动化专业课程的学习比较分散。大学课程的教学比较分散,常常在第一学期的时候,学校教授的大多是比较基础的课程,比如制图等,也没有学习专业的软件。到第二学期的时候学习英语、计算机、维修等课程,也没有学习实质的专业课程。当第三学期真正学习软件的时候,由于时间相隔就,第一学期学习的画图等知识,学生已经遗忘,这样的教学形式完全不合理,无法真正学习到知识,还会增加学生的学习负担。在教学中,学校可以将软件的学习与机械化制图飞学习放在一起教学,不仅可以让学生记忆深刻,还可以让学生在理解理论的同时,直接实践学习,做到融会贯通,在实践中摸索学习理论知识,将知识在实践中融化,真正做到复合型人才,社会需要的人才。
二. 机械设计制造及其自动化专业的教学提供的相应对策
机械设计制造及其自动化专业在教学中遇到一些问题,学生要更好的进行学习,需要教师改变教学模式,不断提升自己的教学形式,以最优的教学模式来教导学生,促进教学培养最好的学生。
首先,教学中,教师可以运用社会科技三维造型软件来辅助教学。在机械设计制造及其自动化专业的学习中,学生的立体感不强,教师可以利用目前社会上存在的一些科技手段来辅助自己的教学,用现存的道具来辅助教学。比如让学生多进行立体模型制作的比赛以及对模型的模拟比赛。比如用橡皮泥来制作自己想象的东西,或者教师给定一定的模型标准,让学生对比制作,增加学生的空间感与设计感,帮助学生解决立体感不强的问题。同时,可以运用社会上存在的科技手段来教学,比如运用三维、二维软件来引导学生学习。教学中,运用绘图软件,将课本上以及资料上的二维图形,按照模具显示,直接绘制。同时根据投影的成像,进行转换、改变角度,进行修改与设计,并进行真实的模具制作。通过这些软件以及亲自制作,让学生感受到三维空间的乐趣,并感知三维空间的具体形态,理解三维空间的形成,实现制图等的精确性。
三.完善和加强生产实习中的管理
生产实习中的管理主要是生产实习教师队伍的管理、对学生的组织和考核。实习指导教师对生产实习起着很重要的作用。针对原先生产实习指导老师少,学生多的情况,学校进一步加强了生产实习指导教师队伍的建设工作。要求年轻教师积极参与到生产实习教学工作中,由于年轻教师很少有时间到生产第一线去,自身的实际生产经验不够丰富,因此在实习时一般安排实践经验比较丰富的老教师和年轻教师组合带队。为了避免年轻教师对实习过程不熟悉不了解,影响学生的实习效果,在实习前,没有带过实习的教师事先与领队教师到实习厂方进行必要的学习和参观, 熟悉环境和有关人员, 了解生产产品的技术装备和工艺流程。这样既能够更好地在实习现场指导学生,同时也有利于提高年轻教师的专业素质。
生产实习教学的基地在校外,与学校相比,社会环境和人员接触相对来说更为复杂,这
就要求我们对参加实习的学生要严格纪律、严格考勤,加强实习的监督和管理,保证实习任务能够圆满完成。对学生的管理主要从几个方面来抓:一方面每次去企业生产实习前,邀请在对应实习企业工作的往届优秀毕业生与实习学生面对面交流工作体会,提高对企业的认识,了解企业文化, 增加学生对生产实习的兴趣和热情,调整好对待实习的正确态度,另外需要对学生进行必须的生产安全教育,学校在实习动员大会上需做好安全教育工作,进入实习工厂后,工厂安排人员进行生产安全教育。另一方面实习成绩明确规定由考勤、实习笔记、实习答辩等几方面综合评定。要求学生严格遵守生产实习规定的纪律要求,按时到岗,不无故缺勤和早退,带队教师做好考勤工作,及时掌握学生的实习状况。实习笔记可以反映学生在生产实习过程中出现的问题及对问题的解决和思考,是学生对实习情况的真实记录,在实习结束后提交给老师。实习指导教师认真批阅,并统一组织实习答辩,结合考勤、实习报告及答辩成绩等不同的权重比值,综合评定学生的实习成绩。
四. 结论
在现代教学中,科学技术是一个很重要的教学元素,机械设计制造及其自动化专业的教学也不例外。要想在现代社会中立足,就必须不断的进步,本专业的教学也是一样,必须不断改革创新与进步。机械设计制造及其自动化专业,在教学上遇到很多难题,很多人也在不断的探索,寻求更多更好的方式来解决这些难题,也期待更多的人投入进来研究与分析,寻求更好的教学经验与方法,让机械设计制造及其自动化专业的教学不断进步,让学生的学习也更加轻松,学生也会更加感兴趣,将会学得更好,为社会培养更多的人才。
参考文献
[1] 曹志坚,陈关龙,马培苏.机械工程实验和实践教学体系的构建与创新[J].实验室研究与探索,2002(6):7-8.
[2] 郑夕健,罗继曼,袁从启.基于项目的工程机械专业特色人才培养研究[J].高等建筑教育,2012(2):33-36.
关键词:机械专业;生产实习;改革
引言
机械类专业在国民经济中处于极其重要的地位,它对其他技术领域起着支撑性作用,成为国民经济各行业的基础。我校机械设计制造及其自动化专业一直秉乘着“培养高素质应用型人才”的办学定位,通过专业理论知识和加强实践性教学环节等一系列现代化教学方法凸现对学生的培养。机械专业实践教学内容主要有专业课程对应的实验、金工实习和校外生产实习等,生产实习是在时间和精力投入上相对较为多的一个教学环节,主要目的是让学生能够接触生产实际、了解工厂,在该过程中学生既能深刻理解学过的理论知识,又可以进行工程基本技能训练,学到不少书本上没有涉及的生产技术知识,大大提高了学生学习专业知识的兴趣。
我校借鉴一些高校的成功经验,以我校周边区域经济发展的现状为基础,结合我校机自专业人才培养目标定位,近年来对生产实习教学体系进行了势在必行的改革和探索,优化了实践内容,取得了较好的效果。
1.实习基地的建设
组织学生参加生产实习,首先学校需要建立相对稳定的生产实习基地,使生产实习教学能够长期稳定有序地发展。机自专业生产实纲要求学生通过实习能掌握机械加工工艺方面的知识及方法,熟悉加工工艺设备的结构、原理以及了解企业生产管理模式,学习先进的管理方式方法,并最好能让学生有动手的机会进行实践。原有的生产实习由于受实习场地、经费和指导教师的限制,采用了分散实习和走马观花等形式。分散式实习,学生管理比较困难,存在部分学生实习时间打折甚至不去实的问题,实习效果很难保证。走马观花式的参观实习,很难让学生深入一线,实习停留在认识实习阶段。因此原有的实习远远不能达到生产实习的目的。
为了适应学生的实习需求,更好地进行实践教学管理,学校根据自身所在的周边区域的工业发展情况,优化生产实习内容,建立校外实践基地,将校内实习转为校外实习,把生产实习基地建在本地整体综合实力和素质较好的行业龙头企业。这些企业地理位置离学校近,可以缓解不少实习经费带来的压力。另外,这些企业相对技术力量较强,些企业中具有良好素质的技术人员、工人师傅能够把生产技术、经验等传授给学生。根据工厂实际情况适时安排生产实习,让学生在真实的工作环境中有事可做。通过生产实习基地的建立,让企业、学校及学生通过这种教学过程都能受益,从而开发与利用更多的隐性教学资源为学校服务。目前我校已经建立了浙江方正电机股份有限公司、浙江嘉利丽水有限公司等10多家本地企业作为机械设计及其自动化专业生产实习基地,这些企业与学校同处一个城区,地理位置合适,企业自身技术力量雄厚,生产设备齐全,从生产设备、技术力量、管理水平以及学生的组织形式来说,都是机自专业较为理想的生产实习基地。另外,学校还建立了周边县一些联系密切的企业10多家企业作为辅助的生产实习基地。学校与生产实习单位建立了良好的校企关系,建立了这么一批相对稳定的实习基地,在安排实习时一般事先与实习厂方进行联系、协商,在尽可能不影响正常生产的前提下, 企业统一安排学生进厂实习,减少了指导老师每次实习需要联系企业所需的时间和精力,满足了学校、学生和企业三方的需求,提高了学生的实习质量。
2.生产实习内容的改革
生产实习要根据机械设计及其自动化专业课程的特点和实习要求,有针对性地制定生产实习的内容。在实习期间学生应掌握的主要内容是了解企业生产的产品及其生产机械装备、生产的组织及管理等,如产品的设计、生产以及生产该产品所用的机床、刀具、夹具等装备,熟悉零件成品的整个加工工艺过程及产品的装配流程等内容。在有限的时间内完成大纲所定的实习任务,必须对实习内容和过程进行仔细规划。实习时将学生分组定岗,鼓励学生尽量多发现问题、解决问题,将课本所学的内容更好地运用到生产实际中。在实习内容安排上学校要和企业做好沟通,明确学生的实习目标,企业在兼顾生产的前提下安排学生跟随技术人员、车间管理人员、工人师傅学习,熟悉产品从零件毛坯到成品的整个流程,掌握工件的生产工艺过程,了解企业的组织管理。在实习的后期,安排学生轮岗,相互轮流到企业的其它车间或岗位学习、参观, 了解不同的生产工艺过程。
3.完善和加强生产实习中的管理
生产实习中的管理主要是生产实习教师队伍的管理、对学生的组织和考核。实习指导教师对生产实习起着很重要的作用。针对原先生产实习指导老师少,学生多的情况,学校进一步加强了生产实习指导教师队伍的建设工作。要求年轻教师积极参与到生产实习教学工作中,由于年轻教师很少有时间到生产第一线去,自身的实际生产经验不够丰富,因此在实习时一般安排实践经验比较丰富的老教师和年轻教师组合带队。为了避免年轻教师对实习过程不熟悉不了解,影响学生的实习效果,在实习前,没有带过实习的教师事先与领队教师到实习厂方进行必要的学习和参观, 熟悉环境和有关人员, 了解生产产品的技术装备和工艺流程。这样既能够更好地在实习现场指导学生,同时也有利于提高年轻教师的专业素质。
生产实习教学的基地在校外,与学校相比,社会环境和人员接触相对来说更为复杂,这
就要求我们对参加实习的学生要严格纪律、严格考勤,加强实习的监督和管理,保证实习任务能够圆满完成。对学生的管理主要从几个方面来抓:一方面每次去企业生产实习前,邀请在对应实习企业工作的往届优秀毕业生与实习学生面对面交流工作体会,提高对企业的认识,了解企业文化, 增加学生对生产实习的兴趣和热情,调整好对待实习的正确态度,另外需要对学生进行必须的生产安全教育,学校在实习动员大会上需做好安全教育工作,进入实习工厂后,工厂安排人员进行生产安全教育。另一方面实习成绩明确规定由考勤、实习笔记、实习答辩等几方面综合评定。要求学生严格遵守生产实习规定的纪律要求,按时到岗,不无故缺勤和早退,带队教师做好考勤工作,及时掌握学生的实习状况。实习笔记可以反映学生在生产实习过程中出现的问题及对问题的解决和思考,是学生对实习情况的真实记录,在实习结束后提交给老师。实习指导教师认真批阅,并统一组织实习答辩,结合考勤、实习报告及答辩成绩等不同的权重比值,综合评定学生的实习成绩。
4.结束语
生产实习是机自专业课程教学实践性教学环节的重要组成部分,实践证明,通过对生产实习教学的改革和探索,提高了实践教学质量,取得了较好的教学效果,使学生能够更好地建立机械专业意识,提高学生对机自专业的学习兴趣,增强了学生的综合实践能力。
参考文献:
[1]张振宇.机械工程专业生产实习教学的改革与实践[J].科技资讯,2009(08).
关键词:机械设计;自动化技术;制造精确度;经济效益
现阶段,我国的科学技术水平在飞速发展,各行各业的水平有了很大的提升。机械设计制造中为其中重要的一个行业,其技术手段的应用决定了行业的可持续发展。自动化技术是机械设计制造中较为突出的技术,在实际制造中有效运用可以在很大程度上提升行业水平,在机械设计制造中有广泛的运用空间。
1机械设计制造自动化技术概要
自动化技术在机械设计制造中占有非常重要的位置,其主要指的是在机械设计制造过程中所参与进来的所有设备都具有自动化作业的良好功能,可以提升设计制造的准确度,从而提升运行效率。机械设计制造自动化技术的运用在人力资源上时可发挥十分重要的作用。将自动化技术有效运用到机械设计制造中,在以下几个方面具有很大的优势,并发挥着重要作用:①自动化技术的有效运用对机械设计制造准确度的提升有很大的影响。近年来,机械工程业发展迅速,对制造精准度的要求精益求精,对制造精确度的要求也体现在设计制造人员的技术水平上,工作人员的技术水平不断提升。只有合理控制参数和严格把关,才能更好地为机械设计制造的可靠性提供保障。②自动化技术的充分运用对机械设计制造效率的提升有很大帮助。在当前的经济发展中,机械设计制造企业寻求高效率、高准确率。只有这样,才能为机械制造企业赢得最大的经济效益,在激烈的竞争中找到立足之地。在机械设计制造中运用自动糊技术,可减少人员的使用量,较少的人员参与也可以获得同样的效果,这在一定的程度上促进了机械行业的发展。
2自动化技术的运用背景
2.1机械设计制造业在我国的发展现状
近年来,机械设计制造业逐步发展,生产模式也在逐渐转换。传统的机械设计制造主要开发较为简单的结构,生产组织和工作流程较为固定,生产模式并不具备很强的竞争力,不是非常适用。而现代化的机械设计制造的代表为自动化技术,在机械设计制造业中自动化技术被广泛的运用,可以满足现代市场的多样化、个性化和即时化需求。现阶段,对于机械设计制造中的自动化技术,我国开展了大范围、大规模的研究和运用。但与一些发达国家相比,我国的自动化技术依旧存在很多问题,在生产产品的结构、生产投入、智能化等方面依旧存在很大的差距。
2.2自动化技术运用的意义
自动化技术在各行各业中均有其不同的定义。自动化技术在机械设计制造业中主要是指在使用很少的人工或无人工的状态下,相关的一些机器设备,比如机床、计算机等可以自动工作,并按照实际生产需要,将预先设计的程序加以实施,从而完成生产的一项技术。自动化技术是一种新型的生产模式,机械设计制造在传统的模式中的劳动量较大,且十分复杂,生产质量得不到很好的保障,生产效率较低。而运用自动化技术可有效提高质量和效率,减少大量的人工成本。在机械设计制造业中,自动化技术广泛运用涵盖了制造、设计、运输、装备等多个领域,在现代企业的发展中具有重要的意义。
3机械设计制造中自动化技术的运用
现阶段,我国的机械设计制造中自动化技术的应用还不够全面,技术应用起步较晚,但经过不断的发展,取得了很大的进步。机械设计制造中自动化技术的运用主要表现在以下5个方面。
3.1自动化技术在集成化应用中的体现
计算机的集成制造系统即计算机综合制造系统。以往,在还未提出计算机的综合制造技术时,计算机辅助的技术已经出现在机械设计制造业中,这种计算机的辅助设计主要包括工艺的规划、设计、制造、质量控制和测量等。在机械设计制造中,每一项工作所关联的计算机辅助技术的意义都在于降低成本,但由于每一项工作只关联一个系统,造成了人工成本和时间上的浪费,生产效率较低,机械产品的市场竞争力不强。计算机综合制造系统结合了各种单项的辅助技术,将流程紧密结合,将数据模型进行了有效统一,共同分享信息平台,使系统中每个单项的工作可以协调、顺畅进行,从全局角度考虑,生产机械产品的效率大大提升。在自动化技术的构成方面,先进机械制造技术的基础是现代化的管理理论,其综合制造技术涵盖了先进材料和电子信息等,强调了将管理理论与自动化技术、计算机、传感器的结合,将生产信息、能量协调集成统一控制。这种手段是提升生产率的有效方法之一,涵盖了计算机复制技术、数控技术等先进技术。在机械设计制造流程中,并行工程是较为具体的体现,其要求制造、设计、开发人员全面考虑生产需求,从全局出发考虑产品的生产周期,缩短产品研发时间和制造时间,减少设计中的重复部分,避免造成资源浪费。集成化是机械设计制造业发展中重要的一部分,现代技术对集成化的要求非常高,其发展趋势与自动化技术的有效运用息息相关。在机械设计制造中,自动化技术的有效应用是保障集成化的前提。近年来,自动化技术不断被运用到各行各业,该技术的运用有效优化、精简了机械设计制造的原有结构。在重组过程中,自动化技术可以发挥其作用和价值,对过程中所需要的各类数据进行规划处理,并运用相关软件,将自动化技术有效应用到企业生产中,从而为生产质量提供保障。
3.2自动化技术在智能化应用中的体现
目前,智能化是我国机械设计制造自动化技术运用中的关键。智能化的有效运用对机械设计制造的快速发展有很大的影响。在运用智能化的过程中,所关联的机械设备需分析其判断能力,合理运用机械设备可以有效减少人力资源的使用,机械设计制造的效率可以有效提升,制造水平也可有效提高。机械设计制造的智能化运用与人工智能系统大致相同,即使用一些先进、高端的设备和仪器,结合相关的处理分析软件,充分发挥智能化的运用价值,这是智能化在机械设计制造中运用的主要方式。但现阶段我国机械设计制造自动化运用中依旧存在许多需要解决的问题,这些问题需要逐步的解决,人工智能系统也有待深入研究,智能化优势还需进一步扩大。
3.3自动化技术在数控中的运用
数控是机械设计制造中自动化技术运用中十分重要的一部分。相比于较为传统的人工控制,数控技术的运用具有非常大的价值。数控技术指的是结合自动糊技术、数字技术、计算机技术及控制技术等,使之有效融合,为机械设计制造提供了很大的方便,也提升了有效性。数控技术的有效运用对自动化技术在机械设计制造中运用有较大的意义,是自动化技术向前发展的指向,其价值非常大。同时,机械设计制造自动化技术的数控需要专业人员操控和严格把关,避免出现错误。
3.4自动化技术的虚拟化运用
虚拟化在机械设计制造自动化技术中也同样重要,是技术运用的关键点,在机械设计作业中有非常明显的效果。自动化技术虚拟化运用主要体现在完成设计之后,不急于直接进行生产制造,而是将虚拟化技术运用到模拟生产中制造。在虚拟制造过程中,能很好地发现生产制造中存在的缺陷和需要解决的问题。这在一定程度上发挥了审核的作用,有效提升了设计质量,避免在实际制造生产中出现资源浪费的情况,避免因一些问题而导致设计质量下降。因此,虚拟化技术在机械设计制造中的运用十分必要。通过虚拟制造生产,可以减少企业的经济损失,避免一些问题的发生。当前,虚拟化技术还有许多方面需要不断完善,其实际效果和作用还很难充分发挥,仍有待继续发展。
3.5在网络化运用中自动化技术的体现
网络化技术也是机械设计制造中的重要组成部分。在自动化技术的运用中,很多技术需要通过网络化来落实,网络化的高效、便捷特点更加明显。近年来,网络技术发展十分迅速,与其相应的其他技术的发展也逐渐得到了人们的认可。网络化技术也需要配合专业的工作人员,合理布置控制并优化系统,最大化发挥其价值。网络化技术运用在机械设计制造自动化技术中具有非常重要的意义。
3.6柔性自动化技术的运用
柔性自动化技术是机械自动化系统的一个基本性质理念,其最先在英国提出,其基础即为产品生产信息,可将材料的储运系统有效结合数字加工技术的相关设备,目的是满足不同生产、不同加工对象的要求。柔性自动化技术的运用及生产主要体现于成组技术。成组技术指的是按照生产加工的市价需求,对加工对象进行有效排列,其对于加工设备的选择以及相关系统的储运有很大帮助,从而结合市场的需求及时作出调整。柔性自动化技术以金字塔形式控制技术信息结构从分到总,信息控制核心为计算机系统。在生产过程中,可对数据进行管理和检测,使生产计划得以动态化调节。此外,计算机系统负责群组的生产和控制,每个生产接口会产生一定的信息数据,计算机系统负责掌握其生产状况,并传给上一层的信息中心,最底层计算机主要是负责系统底层工艺设备的相关接口,检测每个接口的状况,收集数据,根据上一层接收到的指令及时调整生产行为。柔性自动化技术系统的功能包括毛坯工件的储存和运输、加工工具、废料的储存和运输等,在整个操作过程中由信息系统控制和操作。
3.7机械制造中自动检测技术的运用
自动检测技术在自动化技术中占有重要位置,其是以传统的传感器为基础不断发展的技术。在整个机械制造过程中,即使没有很多的人工干预,自动检测技术也可以实现提升生产产品质量的目的,从而使生产产品的不合格率有效降低。传感器、数据信息处理、信号的及时调节和信息结果的输出构成了自动检测系统。这种技术结合了计算机系统的信息处理功能,在很大程度上提升了自动检测的安全性和可靠性。
4自动化技术的发展趋势
4.1绿色化
绿色化发展是机械设计制造中较为理想的状态,也是社会发展中十分必要的需求。机械制造业的发展在为人们生活提供便利的同时,也对生态环境提出了很大的挑战。在自动化技术的运用中,必须提升对绿色环保的关注度,最大程度地避免因机械设计质量低下而出现环境问题。因此,绿色化发展是在避免危害环境的同时有效利用资源。
4.2微型化
微型化发展是机械设计制造是未来发展的重要方向之一。机械设计制造相关仪器设备的核心也趋向微型化发展,设备更加精准、便捷,制造设计质量更高。微型化发展在一定程度上保障了自动化技术的运用价值。
4.3柔性化
在机械设计制造的过程中,自动化技术需要根据相应的需求发挥不同的技术作用,发展柔性化即为自动化技术能够应对不同的需求及时应变。在技术需求上,可最大程度地满足机械设计制造的需求,发挥自身技术的运用价值。
4.4智能化
自动化技术智能发展以控制理论为基础,将计算机技术、人工智能技术、混沌动力学等思维方法结合到设计中,人工智能模拟,使运用机械自动化制造出的产品具有人工智能,从而逐步向智能化发展。
5结束语
综上所述,机械设计制造中的自动化技术运用具有非常大的优势和运用价值,在集成化运用、智能化运用、虚拟化运用及网络化运用等方面发挥着重要作用,促进了机械设计制造业的良性发展。
作者:王新海 单位:九江学院
参考文献:
[1]李昊.自动化技术在机械设计制造中的应用研究[J].信息化建设,2016(18).
[2]张真,盛国亮,孙晓亮.机械设计制造及其自动化的发展前景之我见[J].硅谷,2015(22).
关键词 机械设计;机械制造;自动化;发展
中图分类号TH16 文献标识码A 文章编号 1674-6708(2014)114-0096-02
0 引言
机械制造业是我国基础的产业,并且也是我国工业经济发展的主要技术来源。机械制造业在我国整体产业结构比例占据了重要的地位,并且决定了我国工业发展的具体走向。机械设计制造技术的发展与进步,从另一个角度上也代表了我国综合国力的发展水平。机械设计制造专业的发展已经由传统的发展模式,逐渐走入了自动化、智能化的发展道路上。在传统机械设计制造中,对于原材料的消耗量较大,生产效益较低,并且机械功能相对来说较为单一,人工成本较高。自动化技术的发展,有效的弥补了传统机械设计制造技术中的不足,并且通过新技术的应用,极大程度的提高了机械设计制造技术的发展速度,是现代工业发展的重要基础性力量。
1 现代分析机械设计制造及自动化技术浅析
作为传统工科专业中重要的一种,机械设计制造对于国家经济发展与技术发展有着重要的意义,并且机械设计制造的技术也在不断的发展当中。但是,随着外界经济环境的快速发展,机械设计制造技术水平也面临着新的挑战和压力。传统机械设计制造技术存在着一定的缺陷和不足,不能更好的适应现代工业水平的发展需求。自动化技术是近年来随着技术不断发展而出现的新技术,是现代科学技术的结晶,是基于传统技术的发展,并且广泛的应用在机械设计制造过程中。自动化技术的应用,对于机械设备产品的自身价值提供了更多的价值。机械产品融入自动化技术,通过信息处理和交互,实现了更多的功能,突破了传统机械设备的技术水平限制。机械设计制造与自动化技术的同步发展和相互交融,提高了机械产品的使用效率和安全性,对于提高生产力有着至关重要的意义。
自动化技术是以计算机技术、信息技术为主要内容,并且融合其他学科来渗透和发展的,是一门综合性学科专业。自动化技术的应用,对于传统机械设计制造行业造成了深远的影响,并且赋予机械设计制造行业了很多新的内容与定义。例如,在机械制造行业生产过程中,需要对于制造过程的工艺进行严格的控制,并且有着高度的变量精确性要求。自动化技术的应用,通过电子信息技术,达到了对工艺变量的精确控制,实现了高效的无人化管理,降低生产成本,提高生产效率。
2 分析机械设计制造及自动化技术发展
现阶段,我国机械设计制造及自动化专业技术正处于一个飞速发展的阶段,并且也取得了一系列的相关研究成果。但是,与其他国际社会上的发达国家专业水平相比,还存在一定的差距。机械设计制造及自动化技术的发展方向从现代社会的发展趋势来看,大体可分为网络信息化、智能化、模块化、绿色化与生活化的趋势,下面笔者就这几个技术发展的趋势方向进行分析。
第一,信息网络化发展。信息网络技术已经成为现代社会的一个重要技术,并且对于各行各业都带来了深入的影响。机械设计制造及自动化技术也受到信息网络技术的影响,其专业深度与广度得到了大幅度的提升。很多基于信息网络技术的新技术应用于自动化技术当中,使得很多远程监控、信息交互等都得到了实现。例如,在企业生产机械设备的过程中,通过远程监控,可以使管理者实时的掌握企业生产情况,并且对于设备生产状态进行控制和调整,提高了对生产过程的控制能力。与此同时,在企业生产的过程中,自动化技术与信息网络技术相结合,实现了不同生产部门之间的信息交流与共享,更好的提高了不同生产部门之间的配合程度,有效的提高了生产质量和生产效率,是现代机械制造行业生产力发展的不可或缺的重要动力之一。
第二,智能化与模块化发展。智能化是一个重要的标准,是区别传统机械与现代机械的一个重要指标。智能化是机械产品的发展目标,是提高机械产品自身适应现代生产与社会需求的重要前提。通过智能化技术的应用,可以更好的拓展机械设备的应用范围。模块化是现代社会生产中一个重要的思想,通过模块化思维的推广,使得机械产品从研发到使用的效率都得到了大幅度的提高,标准化建设成为可能,有效的促进了机械制造业的规范、标准的发展。
第三,绿色化与生活化发展。现代社会的一个重要发展理念就是可持续化,持续发展是保证人类长远生存的关键。机械产品的研究与生产,其根本目的是为了促进社会发展,为人们营造舒适的生活环境。机械设计制造及自动化技术的发展必须以绿色化为根本目标。通过环保技术的应用,提高机械产品的循环利用,进而为后续生产降低成本。机械产品应该与人类的生活进行深入的融合,并且体现出机械制造业的技术密集和知识密集的特点。机械设计制造及自动化技术融入生活的一个重要特点就是,农业生产、办公、居住等多方面的内容都实现了自动化,为人类生活带来了极大的便利。
3 结论
随着现代科学技术的不断发展,社会生产与生活需求也在不断的更新当中。传统的机械设计制造技术存在一定的弊端,并且难以满足现代社会的发展需求。自动化技术的改革,新技术的融入,使得传统机械产品的应用范围得到了大幅度的提升,机械产品的生产更加高效,其具备更多的功能,可以更好的满足社会生产与生活的需求。人作为机械产品的使用者,其设计与制造的过程中,必须体现人类的具体需求,并且保证符合社会发展的实际需求。无论是机械设备的生产部门,或者是机械设备的使用部门,机械设备的自动化水平越高,就会产生更高的使用价值,并且为社会带来更高的效益。机械设计制造及自动化技术的发展,有效的推动了社会的发展。机械设计制造及自动化技术是一项综合性学科,在进行相关技术研究与发展中要积极的融入现金的国际经验,并且采用有效的应对策略,保证机械设计制造及自动化技术的长效发展。
参考文献
[1]吴俊松.机械设计制造及其自动化的发展方向[J].黑龙江科技信息,2013(11).
[2]刘超.我国机械设计制造及其自动化发展方向研究[J].河南科技,2013(6).
1.1针对有关课程的课程设计
在机械设计制造及其自动化专业的授课过程中,有许多课程都具有很强的实践性,对这些课程进行学习及课程设计是学生进行实践的有利途径,其中最典型的课程就是《机械制造技术基础》,在对这门课程进行学习的过程中,经常需要学生根据课程安排,借助计算机进行相关零件的课程设计。具体来说学生在课程设计中应做到以下几个方面:
(1)了解具体的任务安排,熟练掌握运用计算机。要想有效的进行实践活动做好课程设计,学生在进行课程设计之前应对具体的任务进行全面的了解,对任务的类型,工艺的流程,细节的要求,进行了解,为课程设计的准确进行提供保障。同时,《机械制造技术基础》课程的课程设计需要借助计算机进行辅助,因此学生应熟练的运用计算机,掌握工程设计必须的计算机操作技能,确保工程设计的顺利进行。
(2)按照标准独立完成,提高知识的综合运用能力。工程设计对于学生能力的提高有很大的帮助,因此学生在工程设计中应尽可能的独立完成。同时端正课程设计的态度,严格按照工程设计具体任务的规范进行设计,掌握工程设计的流程,规则等内容,将课堂所学知识综合的运用到课程设计中去,提高自身的知识的综合运用能力。
1.2针对数控加工的综合实践
数控加工技术综合实践,是高职院校学生进行实践活动的重要途径。在机械设计制造及其自动化专业的学生掌握了一定的专业知识后,学校将抽出一周的时间安排学生进行数控加工的综合实践,帮助学生加深对知识的掌握,提高学生的综合能力。具体的来说数控加工综合实践包括几方面的内容:
(1)进行计算机辅助设计训练。随着现在科技的发展,计算机已经成为了机械设计制造不可缺少的辅助工具,因此在数控加工综合实践中进行计算机辅助设计训练是其主要内容之一。
(2)完整的进行零件设计的操作。学生在日常的课程设计中对于零件的设计仅停留在某一阶段,没有完整的进行过零件设计的操作,因此在数控加工技术综合实践中,高职院校为学生提供了一次完整的操作机会,从零件的设计,图纸的敲定,到零件的成型,学生全程予以参与。使学生对机械设计制造及其自动化有了更深层次的认识,有效的提升了学生学习的热情。
1.3机电综合课程设计
机电综合课程设计是在数控加工等课程的基础上进行的又一次综合性的实践活动,其与其他实践活动一样,在实践过程中着重提升学生对知识的综合运用能力,顺应现在社会对人才的要求。相较于前两种实践,机电综合课程设计其对学生专业知识的要求更进了一步,对学生计算机的应用也提出了新的要求,具体的来说机电综合课程设计包含以下几方面的内容:
(1)总方案的制度。在机电综合课程的设计过程中,总方案的制定是关键,其左右着课程设计的成败,因此学生在进行机电综合课程设计中首先要根据具体的课程设计内容,从任务实际出发,对制定的方案反复分析论证,制定出切实可行的总方案,指导课程设计的进行
(2)重视机械设计中的重点部分。机械设计是一个复杂的过程,其中包括各个部分,在这些部分中有些重点部分学生应给予注意,确保重点部位的设计。例如传动机构的结构设计等。
(3)数控系统方面的设计。数控系统的设计对于机电综合课程设计至关重要,其包含了多方面的内容。学生在进行这方面的设计时应,认真仔细的进行设计,全面的考虑课程设计的需要,保证课程设计的质量。
(4)课程设计说明书的编写。课程设计说明书的编写是机电综合课程设计的最后一个环节,其对整个课程设计的主旨,内容等方面进行了有效的说明,是对课程设计的概况。
2总结
关键词:机械设计;机械制造;技术探讨
中图分类号:TD402文献标识码: A
前言:在机械工程当中,机械设计是指机械设计人员按照机械原理对机器的结构、运动方式、能力以及力的传递方式进行设计,对不同的零部件进行组织构思。在进行设计时,可以对制造的需要进行满足,以此为依据来设计方案。
1、 机械设计与机械制造的背景
就在1969年美国的《机械设计概论》杂志主刊上已登载了机电一体化这一概念。随后,机电一体化进行了持续的拓展。英国机械制造工程师会所在1986年为现代化机械论述了这样的定义:现代化机械是“根据计算机讯息网络调控的,用以实现包含机械动力、运转和能量流动等动力学任务的机械或机电零部件互相联系的体系”。它和前面所提到的机电一体化是相同的,所以能说现代化机械自然是指机电一体化体系。20世纪80年代国际机械和单位理念联合协会进行了如下的定义:机电一体化是精密机械系统、电子调控和体系思想在机械设计和机械制造流程中的协作融合。所以又能说机电一体化根本上是在机械设计和机械制造与其自动化基础上的拓展。把以往的机械设计制造与现代的机械自动化实施了对比,显示出具有自动化的特性是现代化机械和以往的机械在性能上的根本区别。机械自动化在所有行业的运用和拓展,表现出机械自动化的优势和功效。就是功能多样化、高效率节奏、高度可信率、节约材料、节约资源,持续完善人们生产生活的多元化需要。
2、 机械设计的技术分析
2.1 机械设计的初期计划设计分析
机械设计要进行初期的计划设计,其在工作方面和计算机软件的设计需求析比较类似,在设计之前要对机器设计的要求进行调查和分析,在分析要求的过程中,对机器应该具备的功能也要进行掌握。以此作为机械设计的基础,然后在设计以及制造过程中要对相应的约束条件进行规定。
2.2 机械设计的设计方案分析
在机械设计中,方案设计是关键的部分,方案也是设计的灵魂,其决定着设计的成败。在设计阶段,会遇到很多的问题,主要要面对的问题就是实际和理论之间的矛盾。方案设计不仅仅要符合机器本身的性能,同时,在功能方面也要进
行满足。在方案设计方面,对检验人员对机器开发、认识以及创新方面都要进行重视。在设计阶段,主要的步骤可以简单概括为对工作原理进行定义、对机器结构进行确定、对机器运动方式进行设计、对零部件的选取与设计进行判断、对制图进行设计以及对初步设计进行调查。
2.3 机械设计的主要技术设计分析
机械设计中,对技术层面的要求最为严格,在这个阶段要对设计图纸进行校对,同时,要对图纸进行计算,对设计总图和部分草图要进行对比和核对分析。在机械设计方面对每个部分都要进行设计,设计时要进行非常严格的核对,不能出现疏漏的情况,同时,在校对方面也要保证质量。对要进行产品生产的机械,在设计时,要根据产品进行定型设计。
2.4 机械设计的技术发展趋势分析
2.4.1 针对现代机械产品的机械设计
现代机械产品对机械设计提出了更高的要求,因此,在进行机械设计时,在技术层面一定要不断的进行改善。机械产品设计要更加具有智能化特点,主要的方式就是利用现代化设计手段,在设计过程中应用设计软件和虚拟的设计技术,对产品设计进行虚拟化,同时,利用多媒体技术对产品的性能、结构进行模拟演示,以达到更好的设计效果。在机械设计方面要更加的系统化,机械设计
中包含着很多的部件,这些部件要有机的结合在一起才能形成整体的设计,同时,要具有一定的层次性,在经过系统设计以后才能实现机械产品的设计目标。最后是要具有模块化特点,这种理念在设计方面比较简单,但是,要保证机械设计功能实现模块组合,在产品方案设计过程中进行实现。机械产品设计要具有特性,要根据所生产的产品特性来进行机械设计,在这个过程中要利用计算机对产品进
行构建,同时,进行必要的推理,最终形成方案设计。
2.4.2 现代机械设计的未来发展与前景分析
机械产品在性能方面要更加的优良,因此,在进行机械设计过程中要以提高产品的性能为目标,其中机械产品的优良性主要体现在可靠性技术以及控制技术方面。机械设计要更加适合市场发展,在激烈的市场竞争中能够获得发展空间,产品在形成以后要能够在市场中进行拓展。同时,在经济环境不断变化的情况下,要不断开发新技术,这样能够在机械设计方面应用新技术。新技术要具备一定的竞争优势,主要体现在技术方面的创新,成本方面的降低,智能化设计等。应用新技术来提高机械设计的市场竞争能力,对企业未来在机械设计方面,节能环保理念也要进行体现,近年来,人们对环境保护越来越重视,在机械设计过程中,绿色设计成为了主要发展方向。机械设计产品以智能化和绿色化为基础,在对能源进行利用时,能够利用机械设计技术实现能源的利用最大化,对实现资源的循环利用更加有帮助。
3、机械制造的技术分析
3.1 机械制造技术的特点分析
机械制造技术要符合当代技术发展要求,在机械设计方面要更加具备当代的特点。传统的机械设计在应用过程中出现了越来越不能满足现代机械产品需求的情况,虽然其在制造技术方面在不断的更新,同时,使用的设备也在不断的更换,但是,在原有基础上要不断的更新技术,对技术进行利用,作为其发展的基础。
市场经济不断发展过程中,机械制造技术要做到能够适应经济的发展。工业发展过程中对各方面都提出了新的要求,近年来,工业发展速度非常快,而且在不断的融入新的技术体系。工业生产过程中对计算机技术以及信息技术进行了很好的融合,为了更好的提高生产效率,应该对机械制造技术进行革新。提高生产效率满足客户的需要,能够提高市场占有率。机械制造技术在技术范围上要进行扩大,同时,在生产加工方面要不断的发展。
3.2我国机械制造技术的现状以及发展方向分析
机械制造的管理。计算机管理制度对于机械制造业而言,是一种未来发展的方向。组织体制与生产模式的更新发展,营造出最新的 JIT、AM、LP 以及 CE 等管理理念。在我国,这种管理机制还是比较匮乏的,只有很少的机械制造企业进行这样的管理。因此,我国应该加强机械制造的管理机制。机械制造的设计。工业发达国家都会采用设计方法,并且不断更新设计数据。尤其是计算机辅助软件的应用-CAD 技术的应用,让更多企业开始了无图纸的机械制造。然而,在我国,则缺乏这种计算机软件技术,或者是这样的技术应用并不广泛。因此,在这一技术层面上,我国需要努力与发展。机械制造的工艺分析。机械制造以高精度、高精细加工作为其发展的趋势。最新的技术,如微型加工、纳米加工技术、激光加工技术、电磁加工技术等等。这些技术都属于高端的加工技术,在工业发达的国家,这些技术应用较为广泛。
4、结束语
综上所述,由于现代化机械自动化在设计和制造上具备多功能性、高品质、高可信率、低能源消耗的优势,因此机械设计与制造都是环绕机械自动化来施行的。机电一体化的拓展就是机械自动化的拓展。所有设计师必需清楚地意识到机械设计制造唯有朝机械自动化设计制造的前景拓展,才可能是机械工业拓展中独辟蹊径的出路。
参考文献:
[1]张义臣. 现代机械设计与机械制造的相关技术分析[J]. 科技创业家,2014,08.
[2]关晓铮. 机械设计与机械制造的技术探讨[J]. 企业技术开发,2014,08.
Abstract: With the progress of society and rapid economic development, automation technology is also developing, the position of automation technology in the mechanical field is very important and its function can not be ignored. Therefore, the author believes that mechanical design should be research combining with automation technology; this article discusses the application of automation technology in mechanical design.
关键词:自动化技术;机械设计;应用;浅谈
Key words: automation technology; mechanical design; applications; discussion
中图分类号:TP29 文献标识码:A 文章编号:1006-4311(2011)12-0275-01
0 引言
社会的不断进步和变革为机械制造工业带来了很好的发展机会,在处处机械化的今天,机械制造工业得到了很好的发展,机械自动化,主要指在机械制造业中应用自动化技术,实现加工对象的连续自动生产,实现优化有效的自动生产过程,加快生产投入物的加工变换和流动速度。机械自动化技术的应用与发展,是机械制造业技术改造、技术进步的主要手段和技术发展的主要方向。机械自动化的技术水准,不仅影响整个机械制造业的发展,而且对国民经济各部门的技术进步有很大的直接影响。在机械制造行业中,机械设计是机械制造的关键环节,将机械设计与自动化技术结合起来研究,可以更好的为机械制造服务。所以,笔者就自动化技术在机械设计中的应用进行浅谈。
1 自动化技术在机械设计中的应用
提高产品的创新设计能力,是关系到企业乃至国家生存与发展的战略性问题。美国工程设计委员会在制定2005~2030年工程设计优先资助领域时,将创新设计作为三个重点资助方向之一,并认为创新设计是关系到未来美国企业核心竞争能力、增加就业机会的战略性间题。另一方面,个性化发展趋势和快速多变的市场.要求企业能够准确地把握市场脉搏,有能力在第一时间内开发出能够满足市场需求的产品,从而赢得丰厚的利润。因此,产品开发的快速创新能力是决定未来企业生存的关键,而创新性和快速性将是21世纪工程设计学科的重要发展前沿方向。产品的概念设计阶段,即产品的原理方案设计阶段,是决定产品创新性的主要环节。为了得到具有新颖性的设计,必须从不同的思维角度出发.得到同一问题的一系列解,组成解空问。通过分析比较,在解空间中选取那些新颖性和创新性突出的设计方案。只有适应市场需求,具有竟争力的设计方案才具有价值.才能成为特定市场需求和特定生产条件下最具有创新性的、可行的设计方案。因此,产品的创新设计不单纯追求问题的一个解,而是在于获得现有物质条件下的最其有创新性、新颖性、最具有竞争能力的产品。
产品的概念设计涉及到人脑的创新思维问题,是形象思维和抽象思维综合运用的结果。受人类专家知识和创新思维的局限性.人类专家的创新具有随机性,不能保证在特定的时间内给出具有创新性的设计方案。因此,要人类专家在第一时间快速地拿出能够满足市场需求的产品是困难的和不现实的。因此,基于计算机化的产品创新设计技术是实现产品快速创新的唯一可行的方法。
从广义机构学角度来讲,任何含机、电、液、控制等的机电一体化系统,都可以视为山机、电、液、控制组成的广义传动机构与广义传动机构载体两部分组成。机电一体化系统的方案创新,关键在于广义机构的创新。为此,本文提出了一种基于二维平台的复杂机械系统创新设计及其自动化方法,重点解决两个关键问题:概念设计方案的创新性与概念设计方案虚拟样机自动表达。
2 机械设计与自动化体系
基于三维平台的复杂机械系统创新设计及其自动化系统的组成。主要包括:两种具有较强的获得创新性设计方案的能力的、适合于复杂机械系统方案创新设计的计算机化方法;直接支持产品设计方案的三维虚拟样机装配与仿真的自动化建模过程,能自动化地对创成的复杂机械系统符号方案进行建模、装配、仿真。方案设计的创新性和产品开发过程的快速性是该体系的两个显著特点。
在概念设计阶段,系统提供了两种计算机辅助创新设计方法:基于设计规则的创新设计方法和改良的功能分解与重组创新设计方法。由这两种方法产生的设计方案最后都以符号方案的形式给出。对于概念设计阶段产生的用符号表达的设计方案,将被自动化地分解为基本机构及其连接关系。对于识别出的基本机构,可以采用基于基本机构的运动分析方法,得到基本机构内部各构件的平面运动分析数据。为了提高产品开发的速度,在基本机构的结构设计时,采用了面向对象的技术。通过对三维平台的二次开发,采用特征控制参数、数据库驱动等措施,实现了用少量特征控制参数驱动整体基木机构的三维造型设计过程.解决了基本机构的快速虚拟建模问题。
为了提高产品的运动刚度和适应工业美学设计的要求,根据基本机构占据的空问,以及基本机构之问的连接关系,通过最优布局算法,确定每一基本机构在空间的位置.使复杂机械系统在空间所占的总体空间最小。根据基本机构的布局结果与运动分析数据,借助于"后台预置"装配方法,将基本机构的三维虚拟模型放置到特定的布局空间。连续变换驭动构件的位置,便可以得到概念设计符号方案对应的复杂机械系统的只维虚拟样机。
流程概念设计阶段得到的符号方案将自动化生成与其对应的二维虚拟样机并进行虚拟仿真。这样,就可以将产品方案的评价由概念设计阶段的价值评价,推进到虚拟样机阶段的定量行为评价,使在三维虚拟样机层面上从众多的设计方案中快速地遴选出具有创新性、性能优良的设计方案成为可能。因此,利用复杂机械系统创新设计及其自动化体系,不仅提高了产品的开发速度,而且也提高了产品的创新性与新颖性。
总之,我国机械制造业发展应用自动化技术,不但要起点高,瞄准世界先进水准,而且必须包括各种灵活的低成本、见效快的自动化技术,坚持提高与普及相结合的方针,我国的机械自动化技术发展应用才能健康地走上高速度、高质量和高效益之路。
参考文献:
[1]汪建华.机械设计制造及自动化专业生产实习改革与实践[J].长江大学学报:社会科学版,2008(12).