基于智能制造教学设备要求的机械设计技术探讨

基于智能制造教学设备要求的机械设计技术探讨

张灿明

广东三向智能制造股份有限公司

摘要：《中国制造2025》是中国实施制造强国战略第一个十年的行动纲领，它的基本方针为创新驱动、质量为先、绿色发展、结构优化、人才人本。随着工业的发展，知识的深化、细化、拓展、延伸、交融变得越发复杂，对技术人才的知识结构的要求越来越高，因此建立符合教学规律、具备工业4.0战略技术的、满足中国制造2025技术人才需求的智能制造教学设备变得更加紧迫和有必要而且重要。而机械设计是智能制造教学设备得以实施不可或缺的一环，智能制造教学设备的要求对于机械设计技术来说起到了一定的促进作用，对相应的机械设计环节起到了降低生产成本和生产制造周期的作用。本文主要以智能制造教学设备要求为背景，对机械设计技术进行了相关的探讨。

关键词：智能制造；教学设备要求；机械设计技术

引言

随着社会的不断改革和发展，智能制造技术的应用为社会各领域的发展提供了可靠的技术支持，并且在智能制造教学设备的要求下，对于机械设计技术也就提出了更高的要求。智能制造教学设备是最为典型的机电一体化、自动化类产品，它为职业院校、专业教育培训机构等开展机械制造及其自动化、机电一体化、电气工程及自动化、控制工程、测控技术、计算机控制等相关专业的教学和培训提供了有效的软硬件平台。对于现阶段我国机械设计技术的发展而言，与国际发达水平相比还存在着一定的差距，这就需要对机械设计技术进行充分的研究，不断满足社会各方面的要求，并且在智能制造教学设备的支持下还能够充分提高机械设计技术的综合水平。

1.机械设计能力

在现阶段中国制造2025全面推进、智能制造教学装备迫切需求背景下，提高自身机械设计能力才能满足当前设计要求，机械工程师的设计能力属于职业岗位职能，所谓“纸上得来终觉浅，预知此事要躬行”，它只有通过特定的岗位培训和经历才能获得；对于机械专业来说如何培养和提高机械设计能力需要从以下几个方面入手：（1）名师出高徒。一个好的专业师傅，不仅会带你跨入专业技能的门槛，更可以提前展示你的职业生涯未来的样子、发展空间路径和成长轨迹等等；一个好的专业师傅，不仅会传授你岗位所需的技能，更可以为你扫平学习路上的障碍，给你犯错的机会，也会给你再次出发的勇气，鼓励你的每次进步；一个好的专业师傅，不仅能够在工作中热心的帮助你，在生活上也会给你足够的照顾，会以“一日为师终身为父”的责任感去成就你，也会以“教不严师之惰”的观念来规范自己。（2）临摹抄数。所谓临摹抄数就是从设计的零件图到装配图，从零件的加工工艺到装配工艺，全方位的去抄袭与模仿前辈们的设计图纸。学会跟随别人，在跟随别人的过程中去找寻自己，要系统而又有技巧的抄，从产品的设计原理和思路、产品的功能与要求、产品的组成与结构、产品的加工到装配等等环节去了解和学习，搞通一个产品的研发制造流程，在这种情况下就可以形成一通百通的学习思路，才能为自主设计能力的提升奠定基础，所谓一抄二改三创造，简练的概括了设计人员的成长之路。（3）项目铺路。真正的设计能力来自于设计项目的锻炼，项目设计流程一般有方案设计、技术设计、工程图设计、技术文件编制等；在方案设计阶段，要正确的处理好借鉴与创新的关系，同类机器成功的案例应当借鉴，原先薄弱环节及不符合现有任务要求的部分应该加以改进或者摒弃。技术设计阶段是确定各零部件的外形及基本尺寸，包括各零部件的连接关系。通过运动学计算，确定各运动构件的运动参数（转速、加速度等），结合各部分的结构与运动参数进行动力学计算，计算零件所受载荷大小与特性并结合零部件刚度、强度、振动稳定性、寿命等准则来确定零件的材料、基本尺寸等。工程图设计阶段就是通过设计好的零部件来设计零件工程图与装配工程图，这是为零件加工与装配提供重要属性依据。技术文件设计是编制机器装备的使用说明书、维修保养规程等，为机器装备的正常运转提供技术支持。

2.机械设计技术

由于历史的原因，我国错过了前几次的工业革命，机械技术主要是从建国后才得以重视，特别是改革开放以后才得到了迅速的发展。机械技术发展至今，已经不仅仅在机械行业中用到机械技术，除传统的机械厂等以车、铣、磨、刨、钻、镗、锻造、铸造、热轧等加工外，还融入到汽车、家电、电子、日用品等行业，360行几乎行行都有机械的身影，机械专业也被称为“万金油”专业。和传统机械行业对比，智能制造教学设备集中了机器人、视觉相机、RFID、智能传感器、MES系统等先进技术，这就需要机械设计更加全面，它贯穿设计、制造、使用、维护的整个过程，不仅需要保证结构设计的准确性，还要具备一定的逻辑控制能力。智能制造教学装备用到的PLC、智能传感器、伺服、气缸、智能仪表、网关、RFID、扫码等零件，力求各工序环节参数化、数据化，让产品制程可追溯，以便进行数据分析。作为设计人员，不仅要掌握传统的机械专业技术如机械加工工艺、金属材料与热处理、工程力学、材料力学、机械传动、运动机构等，而且更要懂得学习与使用新兴技术、新型材料、新兴制造工艺等，这样才能把智能制造装备设计得更先进、更智能。

3、机械设计运用

3.1优化机械设计技术结构

通过对智能制造技术的应用对机械设计技术进行有效的优化和改进，并充分结合机械设计相关的项目工程情况，从而能够对机械设计技术结构进行整合和优化，这样才能进一步提升机械设计应用的有效性和设计的质量。在智能制造教学设备的支持下，相关的机械设计技术工作人员可以在传统的机械设计制造理念的基础上，利用现代化智能制造理念与其相结合，从而能够按照实际机械设计制造的需求来开展相应的机械设计，在这种情况下能够充分降低机械设计环节的总成本投入，再加上对机械设计结果的不断优化，能够充分提升机械产品性能和质量的管理控制力度，在结合社会对机械设计制造产品的不同需求下，能够进一步满足社会各方面的需求，并能够实现机械生产制造产品性能和质量的优化和改良，进而缩短与社会需求之间的距离，保证机械设计制造产品能够在社会当中发挥实际的作用。

3.2智能技术的有效融合

在机械设计技术应用到各行各业的情况下，智能技术的有效融合使得机械设计逐渐向智能化、自动化的方向发展，因此对于机械设计技术与智能技术的结合来说，需要充分在机械设计环节中考虑机械设计制造产品各方面的性能要求和质量要求，从而能够不断促进机械设计制造产品本身的应用价值，实现机械设计技术与智能技术的实际价值。

3.3引入计算机辅助设计软件

为满足智能制造装备及其它机械产品性能的高要求，在机械设计中需要大量采用计算机技术辅助设计与系统分析软件，例如PRO/E、UG、SolidWorks、ANSYS、AutoCAD等，这些软件在应用于机械产品的三维、二维设计与制造、定量分析和计算机械零件的应力分布、变形及动态行为的情况下，为准确判断装置的可靠性和设计参数的选择奠定了基础。

4.结束语

综上所述，在我国经济建设不断推进的过程当中，智能制造教学设备的要求为机械设计技术的发展提供了良好的基础，在这种情况下需要不断促进机械设计技术与智能化技术之间的有效结合，并且在对新型发展理念的有效结合下，实现机械设计技术的创新升级，为机械化生产提供可靠的支持。

参考文献

[1]刘泽锟.基于智能化制造优化机械设计技术的路径研究[J].建筑工程技术与设计.2020年 10期.

[2]韩东,杨海峰.智能机械制造设计技术的问题分析[J].价值工程.2020年10期.

[3]蒋小坏.机械工程师-设计能力从何而来.知乎机械设计实战课程.2018年9月.