淺議機械制造技術(shù)

【摘要】機械制造技術(shù)不僅是衡量一個(gè)國家科技發(fā)展水平的重要標志，也是國際間科技競爭的重點(diǎn)。本文對機械制造技術(shù)在我國及世界歷史上的發(fā)展作了簡(jiǎn)要陳述，對先進(jìn)機械制造技術(shù)的現狀及技術(shù)特點(diǎn)進(jìn)行概括介紹，并簡(jiǎn)述了未來(lái)機械制造技術(shù)的發(fā)展方向。 【關(guān)鍵詞】機械制造簡(jiǎn)史 先進(jìn)機械制造技術(shù) 發(fā)展現狀 發(fā)展趨勢 中國是世界上機械制造技術(shù)發(fā)展最早的國家之一。中國的機械制造技術(shù)歷史悠久，成就輝煌，不僅對中國的社會(huì )經(jīng)濟發(fā)展起到了重要的促進(jìn)作用，而且對世界技術(shù)文明的進(jìn)步做出了重大貢獻。傳統機械制造方面，我國在很長(cháng)一段時(shí)期內都領(lǐng)先于世界，到了近代特別是從18世紀初到19世紀40年代，由于諸多原因，我國的機械行業(yè)發(fā)展停滯不前，這100多年的時(shí)間正是西方資產(chǎn)階級政治革命和產(chǎn)業(yè)革命時(shí)期，機械制造技術(shù)飛速發(fā)展，遠遠超過(guò)了中國的水平，中國機械制造技術(shù)的水平與西方的差距急劇拉大，到十九世紀中期已經(jīng)落后西方一百多年。 新中國建立后特別是近三十年來(lái)，機械制造技術(shù)發(fā)展速度很快，向機械產(chǎn)品大型化、精密化、自動(dòng)化和成套化的趨勢發(fā)展，在有些方面已經(jīng)達到或超過(guò)了世界先進(jìn)水平。新中國機械制造技術(shù)的發(fā)展速度之快、水平之高是前所未有的。而且這一時(shí)期還沒(méi)有結束，只要我們能夠采取正確的方針、政策，用好科技發(fā)展規律并勇于創(chuàng )新，我國的機械制造技術(shù)還將向更高的水平發(fā)展，重新引領(lǐng)世界機械工業(yè)發(fā)展潮流。 1.機械制造簡(jiǎn)史。石器時(shí)代人類(lèi)制造和使用的各種石斧、石錘和木質(zhì)、皮質(zhì)的簡(jiǎn)單工具是后來(lái)出現的機械的先驅。 幾千年前，人類(lèi)創(chuàng )制了用于谷物脫殼和粉碎的臼和磨，用于提水的桔槔和轆轤，裝有輪子的車(chē)，航行于江河的船及槳、櫓、舵等。所用的動(dòng)力由人力發(fā)展到畜力、風(fēng)力和水力。所用材料由天然的石、木、土、皮革等發(fā)展到人造材料。最早的人造材料是陶瓷。制造陶瓷器皿的陶車(chē)，已是具有動(dòng)力、傳動(dòng)和工作三個(gè)部分的完整機械。鼓風(fēng)器對人類(lèi)社會(huì )發(fā)展起了重要作用。強大的鼓風(fēng)器使冶金爐獲得足夠高的爐溫，得從礦石中煉取金屬。西周時(shí)期，中國就已有了冶鑄用的鼓風(fēng)器。 17世紀以后，資本主義商品經(jīng)濟在英、法等國迅速發(fā)展，許多人致力于改進(jìn)各產(chǎn)業(yè)所需要的工作機械和研制新的動(dòng)力。隨著(zhù)機械的改進(jìn)，煤和金屬礦石需求量的增加，只依靠人力和畜力已不能適應生產(chǎn)提高的要求，于是在18世紀初出現了紐科門(mén)的大氣式蒸汽機，用以驅動(dòng)礦井排水泵。1765年，瓦特發(fā)明了有分開(kāi)凝汽器的蒸汽機，降低了燃料消耗率。1781年，瓦特又創(chuàng )制出提供回轉動(dòng)力的蒸汽機。 18世紀后期，蒸汽機的應用從采礦業(yè)推廣到紡織、面粉和冶金等行業(yè)。制造機械的主要材料逐漸從木材改為金屬。機械制造工業(yè)開(kāi)始形成，并逐漸成為重要產(chǎn)業(yè)。機械工程從分散性的、主要依賴(lài)匠師個(gè)人才智和手藝的技藝發(fā)展成為有理論指導的、系統的和獨立的工程技術(shù)。機械工程是促成18～19世紀的工業(yè)革命和資本主義機械大生產(chǎn)的主要技術(shù)因素。 19世紀末，電力供應系統和電動(dòng)機開(kāi)始發(fā)展和推廣。20世紀初，電動(dòng)機已在工業(yè)生產(chǎn)中取代了蒸汽機，成為驅動(dòng)各種工作機械的基本動(dòng)力。發(fā)電站初期應用蒸汽機為原動(dòng)機;20世紀初，出現了高效率、高轉速、大功率的汽輪機，也出現了適應各種水力資源的大、小功率的水輪機。19世紀后期發(fā)明的內燃機經(jīng)過(guò)逐年改進(jìn)，成為輕而小、效率高、易于操縱并可隨時(shí)啟動(dòng)的原動(dòng)機。內燃機最初用于驅動(dòng)沒(méi)有電力供應的陸上工作機械，以后又用于汽車(chē)、移動(dòng)機械(如拖拉機、挖掘機械等)和輪船，20世紀中期開(kāi)始用于鐵路機車(chē)。內燃機和以后發(fā)明的燃氣輪機和噴氣發(fā)動(dòng)機，還是飛機、航天器等成功發(fā)展的基礎技術(shù)因素之一。 2.機械制造技術(shù)的發(fā)展。工業(yè)革命以前，機械大都是由木工手工制成的木結構，金屬(主要是鋼和鐵)僅用以制造儀器、鐘表、鎖、泵和木結構機械上的小型零件。金屬加工主要靠機匠的精工細作以達到需要的精度。隨著(zhù)蒸汽機的廣泛使用以及隨之出現的礦山、冶金、輪船和機車(chē)等大型機械的發(fā)展，需要成形加工和切削加工的金屬零件越來(lái)越多，所用金屬材料由銅、鐵發(fā)展到以鋼為主。機械加工(包括鑄造、鍛壓、焊接、熱處理等技術(shù)及其設備以及切削加工技術(shù)和機床、刀具、量具等)迅速發(fā)展，從而保證了發(fā)展生產(chǎn)所需要的各種機械裝備供應。 機械制造技術(shù)是研究產(chǎn)品設計、生產(chǎn)、加工制造、銷(xiāo)售使用、維修服務(wù)乃至回收再生的整個(gè)過(guò)程的工程學(xué)科，是以提高質(zhì)量、效益、競爭力為目標，包含物質(zhì)流、信息流和能量流的完整的系統工程。隨著(zhù)社會(huì )的發(fā)展，人們對產(chǎn)品的要求也發(fā)生了很大變化，要求品種要多樣、更新要快捷、質(zhì)量要高檔、使用要方便、價(jià)格要合理、外形要美觀(guān)、自動(dòng)化程度要高、售后服務(wù)要好，要滿(mǎn)足人們越來(lái)越高的要求，就必須采用先進(jìn)的機械制造技術(shù)。 3.先進(jìn)機械制造技術(shù)的特點(diǎn)。 3.1 面向工業(yè)應用的技術(shù)。先進(jìn)制造技術(shù)并不限于制造過(guò)程本身，它涉及到產(chǎn)品從市場(chǎng)調研、產(chǎn)品開(kāi)發(fā)及工藝設計、生產(chǎn)準備、加工制造、售后服務(wù)等產(chǎn)品壽命周期的所有內容，并將它們結合成一個(gè)有機的整體。先進(jìn)制造技術(shù)的應用特別注意產(chǎn)生最好的實(shí)際效果，其目標是為了提高企業(yè)競爭和促進(jìn)國家經(jīng)濟和綜合實(shí)力的增長(cháng)，目的是要提高制造業(yè)的綜合經(jīng)濟效益和社會(huì )效益。 3.2 駕馭生產(chǎn)過(guò)程的系統工程。先進(jìn)制造技術(shù)特別強調計算機技術(shù)、信息技術(shù)、傳感技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、新材料技術(shù)和現代系統管理技術(shù)在產(chǎn)品設計、制造和生產(chǎn)組織管理、銷(xiāo)售及售后服務(wù)等方面的應用。它要不斷吸收各種高新技術(shù)成果與傳統制造技術(shù)相結合，使制造技術(shù)成為能駕馭生產(chǎn)過(guò)程的物質(zhì)流、能量流和信息流的系統工程。

3.3 面向全球競爭的技術(shù)。20世紀80年代以來(lái)，市場(chǎng)的全球化有了進(jìn)一步的發(fā)展，發(fā)達國家通過(guò)金融、經(jīng)濟、科技手段爭奪市場(chǎng)，傾銷(xiāo)產(chǎn)品，輸出資本。隨著(zhù)全球市場(chǎng)的形成，使得市場(chǎng)競爭變得越來(lái)越激烈，先進(jìn)制造技術(shù)正是為適應這種激烈的市場(chǎng)競爭而出現的。因此，一個(gè)國家的先進(jìn)制造技術(shù)，它的主體應該具有世界先進(jìn)水平，應能支持該國制造業(yè)在全球市場(chǎng)的競爭力。 3.4 市場(chǎng)競爭三要素的統一。在20世紀70年代以前，產(chǎn)品的技術(shù)相對比較簡(jiǎn)單，一個(gè)新產(chǎn)品上市，很快就會(huì )有相同功能的產(chǎn)品跟著(zhù)上市。因此，市場(chǎng)競爭的核心是如何提高生產(chǎn)率。到了20世紀80年代以后，制造業(yè)要贏(yíng)得市場(chǎng)競爭的主要矛盾已經(jīng)從提高勞動(dòng)生產(chǎn)率轉變?yōu)橐詴r(shí)間為核心的時(shí)間、成本和質(zhì)量的三要素的矛盾。先進(jìn)制造技術(shù)把這三個(gè)矛盾有機結合起來(lái)，使三者達到了統一。 4.先進(jìn)機械制造技術(shù)的發(fā)展現狀。近年來(lái)，我國的制造業(yè)不斷采用先進(jìn)制造技術(shù)，但與工業(yè)發(fā)達國家相比，仍然存在一個(gè)階段性的整體上的差距。 4.1 管理方面。工業(yè)發(fā)達國家廣泛采用計算機管理，重視組織和管理體制、生產(chǎn)模式的更新發(fā)展，推出了準時(shí)生產(chǎn)(JIT)、敏捷制造(AM)、精益生產(chǎn)(LP)、并行工程(CE)等新的管理思想和技術(shù)。我國只有少數大型企業(yè)局部采用了計算機輔助管理，多數小型企業(yè)仍處于經(jīng)驗管理階段。 4.2 設計方面。工業(yè)發(fā)達國家不斷更新設計數據和準則，采用新的設計方法，廣泛采用計算機輔助設計技術(shù)(CAD/CAM)，大型企業(yè)開(kāi)始無(wú)圖紙的設計和生產(chǎn)。我國采用CAD/CAM技術(shù)的比例較低。 4.3 制造工藝方面。工業(yè)發(fā)達國家較廣泛的采用高精密加工、精細加工、微細加工、微型機械和微米/納米技術(shù)、激光加工技術(shù)、電磁加工技術(shù)、超塑加工技術(shù)以及復合加工技術(shù)等新型加工方法。我國普及率不高，尚在開(kāi)發(fā)、掌握之中。

4.4 自動(dòng)化技術(shù)方面。工業(yè)發(fā)達國家普遍采用數控機床、加工中心及柔性制造單元(FMC)、柔性制造系統(FMS)、計算機集成制造系統(CIMS)，實(shí)現了柔性自動(dòng)化、知識智能化、集成化。我國尚處在單機自動(dòng)化、剛性自動(dòng)化階段，柔性制造單元和系統僅在少數企業(yè)使用。 5.我國先進(jìn)機械制造技術(shù)的發(fā)展趨勢。 5.1 全球化。一方面由于國際和國內市場(chǎng)上的競爭越來(lái)越激烈。例如在機械制造業(yè)中，國內外已有不少企業(yè)，甚至是知名度很高的企業(yè)，在這種無(wú)情的競爭中紛紛落敗，有的倒閉，有的被兼并，不少暫時(shí)還在國內市場(chǎng)上占有份額的企業(yè)，不得不擴展新的市場(chǎng);另一方面，網(wǎng)絡(luò )通訊技術(shù)的快速發(fā)展推動(dòng)了企業(yè)向著(zhù)既競爭又合作的方向發(fā)展，這種發(fā)展進(jìn)一步激化了國際間市場(chǎng)的競爭。這兩個(gè)原因的相互作用，已成為全球化制造業(yè)發(fā)展的動(dòng)力，全球化制造的第一個(gè)技術(shù)基礎是網(wǎng)絡(luò )化，網(wǎng)絡(luò )通訊技術(shù)使制造的全球化得以實(shí)現。 5.2 網(wǎng)絡(luò )化。網(wǎng)絡(luò )通訊技術(shù)的迅速發(fā)展和普及，給企業(yè)的生產(chǎn)和經(jīng)營(yíng)活動(dòng)帶來(lái)了革命性的變革。產(chǎn)品設計、物料選擇、零件制造、市場(chǎng)開(kāi)拓與產(chǎn)品銷(xiāo)售都可以異地或跨越國界進(jìn)行。此外，網(wǎng)絡(luò )通訊技術(shù)的快速發(fā)展，加速技術(shù)信息的交流、加強產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的合作和經(jīng)營(yíng)管理的學(xué)習，推動(dòng)了企業(yè)向著(zhù)既競爭又合作的方向發(fā)展。 5.3 虛擬化。制造過(guò)程中的虛擬技術(shù)是指面向產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程的模擬和檢驗。檢驗產(chǎn)品的可加工性、加工方法和工藝的合理性，以?xún)?yōu)化產(chǎn)品的制造工藝、保證產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)周期和最低成本為目標，進(jìn)行生產(chǎn)過(guò)程計劃、組織管理、車(chē)間調度、供應鏈及物流設計的建模和仿真。虛擬化的核心是計算機仿真，通過(guò)仿真軟件來(lái)模擬真實(shí)系統，以保證產(chǎn)品設計和產(chǎn)品工藝的合理性，保證產(chǎn)品制造的成功和生產(chǎn)周期，發(fā)現設計、生產(chǎn)中不可避免的缺陷和錯誤。 5.4 自動(dòng)化。自動(dòng)化是一個(gè)動(dòng)態(tài)概念，目前它的研究主要表現在制造系統中的集成技術(shù)和系統技術(shù)、人機一體化制造系統、制造單元技術(shù)、制造過(guò)程的計劃和調度、柔性制造技術(shù)和適應現化生產(chǎn)模式的制造環(huán)境等方面。制造自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展趨勢是制造全球化、制造敏捷化、制造網(wǎng)絡(luò )化、制造虛擬化、制造智能化和制造綠色化。 5.5 綠色化。綠色制造則通過(guò)綠色生產(chǎn)過(guò)程、綠色設計、綠色材料、綠色設備、綠色工藝、綠色包裝、綠色管理等生產(chǎn)出綠色產(chǎn)品，產(chǎn)品使用完以后再通過(guò)綠色處理后加以回收利用。采用綠色制造能最大限度地減少制造對環(huán)境的負面影響，同時(shí)使原材料和能源的利用效率達到最高。 機械制造技術(shù)不僅是衡量一個(gè)國家科技發(fā)展水平的重要標志，也是國際間科技競爭的重點(diǎn)。我國正處于經(jīng)濟發(fā)展的關(guān)鍵時(shí)期，機械制造技術(shù)是我們的薄弱環(huán)節。只有跟上發(fā)展先進(jìn)機械制造技術(shù)的世界潮流，將其放在戰略?xún)?yōu)先地位，并以足夠的力度予以實(shí)施，才能盡快縮小與發(fā)達國家的差距，才能在激烈的市場(chǎng)競爭中立于不敗之地。 參考文獻 1 馬曉春.我國現代機械制造技術(shù)的發(fā)展趨勢[J].森林工程. 2002(3) 2 王世敬、溫筠.現代機械制造技術(shù)及其發(fā)展趨勢[J].石油機械.2002(11) 3 武永利.機械制造技術(shù)新發(fā)展及其在我國的研究和應用[J].機械制造與自動(dòng)化.2003