机械制造装备技术的核心(现代数字化设计制造技术在机械设计制造上的具体体现)

现代数字化设计制造技术概述

现代数字化设计制造技术主要是将互联网、云计算、区块链以及机器人等技术与机械设计制造技术相融合，根据客户需求和工作特点对机械产品进行仿真建模，以此生产符合用户需求的机械产品。智能制造的关键技术是数字化设计与制造。相比传统的机械设计制造技术，现代数字化设计制造技术突出了“数字化”的优势，具有以下特点：

建模仿真。传统的机械设计制造技术往往需要按照机械产品的模型进行相应的设计，需要进行实物建模，这样不仅浪费设计费用，而且还增加了设计周期，导致所生产的机械产品滞后于市场发展速度。而现代数字化设计制造技术则通过利用大数据技术的海量分析功能、预算功能对机械产品参数进行综合分析并且建模，这样可以有效地提升机械产品的设计效率，避免重复实物建模的弊端，大大节约了机械产品的设计成本。例如在汽车涡轮盘设计上，传统的设计制造需要多次建模实验才能大量生产，但是使用现代数字化设计制造技术则可以通过仿真实验的方式对设计汽车涡轮盘进行实验，有效压缩了产品的投产时间，提升了我国机械制造的研发能力。

实现面向可装配的设计。传统的机械设计制造技术需要根据不同产品的规格而构建模型，但是数字化设计制造技术则实现了面向装配的集中化管理[1]。众所周知，数字化设计制造技术面对的是数学模型，其通过仿真界面进入仿真服务器和生产管理模型后，会形成产品设计模型、生产过程模型以及虚拟设备模型等，最终得到相应的硬件资源，从而最终构建针对不同类型机械产品的生产信息模型，有效提升了机械产品的生产质量。

例如通过现代数字化设计制造技术构建可调整的参数模型，能够围绕客户的要求优化调整机械生产参数，从而实现对整个机械制造设计生产过程的追踪监督，提升产品的内在品质。

集成化特点。随着大数据技术的发展，现代数字化设计制造技术涉及多个领域，尤其是在智能制造背景下，在机械产品设计生产中都会应用到现代数字化设计制造技术，利用该技术优化机械产品的设计生产流程。同时为了实现机械设备的自动化、智能化、网络化发展，需要融合多种数字化设计制造技术，以此提升产品的质量。因此，随着数字化技术的发展与融合，产业边界越来越模糊。

我国机械设计制造现状分析

近年来，虽然我国机械设计制造水平不断提升，在某些领域领先于世界水平，但是不可否认我国机械设计制造水平与欧美的先进国家相比仍然存在较大的差距：

我国机械产品数字设计制造技术水平不高，对于数字化设计技术的应用层次还不够深入。目前，我国机械设计制造技术更多依赖于仿制，而自主创新能力不高。

我国机械设计制造核心技术匮乏，缺乏知识产权保护意识。基于传统观念的影响，我国机械设计制造缺乏对核心技术的保护，导致机械制造企业缺乏市场核心竞争力。

缺少对机械产品功能的创新。目前，我国将精力放在机械产品的性能设计上，却忽视了对产品功能的创新设计，导致机械产品在使用过程中由于缺乏相应的功能而难以满足实际生产要求。例如，在汽车组装方面，虽然我国构建了机器人组装生产线，但是在关键部位的组装上仍然是以传统的人工组装为主，剖析原因主要是由于缺乏对组装机器人运行功能的创新设计，导致诸多功能难以在生产线中发挥作用。

我国高端机械设计制造人才短缺。推动智能机械制造发展离不开高端人才的支撑，目前我国高校所培养的人才具有“眼高手低”的问题，高端机械设计制造人才匮乏问题较为突出。分析原因主要是由于我国高等教育仍然是以培养学术型人才为主，而缺乏与区域制造产业发展的对接，使得高校所培养的人才难以满足实际要求。

随着产业转型升级发展的持续推进，未来机械设计制造将呈现以下发展趋势：

产品升级，驱动机械自动化。我国机械制造业不断发展，智能化将成为机械制造发展的主要方向。通过打造机械制造智能化体系促进机械设备的整体性能，带动机械设备的生产能力。由于我国装备制造产业的快速发展，传统粗放型、低端技术的发展模式难以满足当前发展要求，因此发挥数字化设计制造技术的优势，提升装备制造的智能化、数字化水平成为助力我国经济快速发展的重要举措。

环保趋严，促使机械设备更新。节能降耗成为工业制造的主旋律，为了提升工作效率，打造高端供应链，我国近年来加大了对现代制造业的监管力度。例如，为了推动智能化机械设备的应用，工信部专门出台了技改资金支持政策，对淘汰落后机械设备、购买新型节能机械设备给予财政补贴。

加快机械制造智能化。随着社会经济的发展，尤其是社会生产力的提升，大力推进机械制造智能化成为维护国家安全、助力经济高质量发展的重要举措。比如我国芯片短缺问题较为突出，严重阻碍了我国经济的发展。因此，要发挥现代数字化设计制造技术的优势，提升装备数字化、网络化、智能化能力。

现代制造技术在机械设计制造中的应用方法

现代技术所包含的内容具体包括：

计算机技术。计算机设计技术主要是利用计算机技术对机械产品进行设计，例如计算机辅助设计（CAD）为机械产品的构思、功能设计等进行优化，实现了机械设计的无纸化操作。

虚拟设计与制造。虚拟技术是机械设计制造中使用最广泛的技术，其主要是通过构建虚拟仿真环境为机械产品设计与生产提供试验操作平台，以此达到网络化的参数优化调整的目的。

异地协同设计。异地协同设计主要是从流程、协作管理等方面入手，实现对机械设计制造的集约化、全面化管理。

概念与工业设计。概念设计是围绕客户的需求而设计，其主要是将设计概念融入机械产品设计生产的全过程。工业设计则是对机械的布局、形态以及人际工程等进行设计，以此使产品与用户具有良好的亲和性与匹配度。当然除了上述技术外，数字化设计制造技术还包括机器人技术、神经网络技术等。结合多年实践调查，现代数字化设计制造技术在机械设计制造中的应用方法体现在以下方面。

虚拟现实技术在机械设计制造中的应用

虚拟现实技术是现代数字化设计制造技术的重要组成部分，其在机械设计制造中的应用最为普遍，主要作用就是构建虚拟仿真环境，为机械设计制造提供虚拟实验平台，以此达到最优化的设计。例如机械齿轮是机械产品的重要组成部分，但是传统的齿轮设计制造技术缺乏精细化管理，导致齿轮的稳定性不高，因此在齿轮设计时需要结合虚拟仿真技术构建齿轮设计环境。

具体操作流程就是，齿轮设计人员首先利用三维建模软件将机械齿轮的相关参数导入到计算机系统中，再利用虚拟仿真技术将导入数据生成特定的模拟环境，将齿轮的具体构造、参数等信息展现出来，然后利用虚拟仿真系统设计的齿轮要求借助虚拟仿真实验平台对其圆弧针齿运动轨迹进行计算，从而提高齿轮与机械设备精密结合的程度，达到高品质的生产模式。

设计与制造协同在机械设计制造中的应用

基于智能制造业的发展，实现机械设计制造一体化是现代智能制造发展的主要趋势。实践证明，机械产品设计与制造协同发展能够有效提升机械产品的设计效率，提升其内在功能。

协同技术能够使产品在设计时达到信息的共享，让产品的全部工作者参与到设计中，帮助设计者开拓思路，并且能够使产品更加适应实际应用，可根据不同的设计任务与设计问题对信息进行处理分析，让设计工作更为高效，提升农业机械的设计制造水平，为企业节约设计制造成本。

神经网络技术在机械制造中的应用

神经网络技术是机械制造设计中经常会使用的技术，其具有非线性、适用性以及存储性等特点。在智能机械制造生产中神经网络技术的应用价值越来越突出，其不仅可以实现机械产品数据信息的整理功能，选择出最有价值的数据信息并存储，以便于后期的维护保养工作，而且还具有记忆功能，能够及时针对机械设备在运行中的表现作出诊断，以此实现对机械设备故障的自动诊断，提升故障的维修效率[4]。