机械化施工与机械设计制造的创新思路

机械化施工与机械设计制造的创新思路

杨振东

中国有色金属建设股份有限公司 北京 100029

摘要：在我国工业制造技术不断进步的背景下，机械自动化技术得到了越来越多的利用，相较于传统的制造技术，可以提升制造的精确性，显著的降低安全隐患，在公路工程施工中就发挥出了重要的作用。本文从机械设计制造和自动化设计的特点入手，讨论机械制造工艺的主要技术，阐述机械设计制造和自动化利用，最后分析信息时代下的机械设计制造和发展方向。

关键词：机械化施工；设计制造；创新

当前我国的机械制造技术日益智能化，同时在生产和加工的过程中更加注重环保问题，比如在公路工程中对机械化工技术设计与利用让公路事业得到飞速发展，而大型设备以及精密设备的生产能力也得到进步，不断缩小着与发达国家之间的差距，以下对相关内容进行分析。

1. 公路机械化施工与设计制造创新的优势

在当前的公路机械化施工活动的广泛开展，对机械设计制造提出了更好的要求，如尽可能减少人力和物力的投入、节约制造成本、缩短机械制造周期、提升产品精度等，以期为生产企业带来巨大的经济效益。因此对于传统机械制造技术来说，其应当根据公路机械化施工的实际需求，进行自动化创新，以实效高效的机、安全的机械化施工。由此近年来，机械设计制造技术不断革新发展，形成现代化机械设计制造技术，即是通过建立报警系统，有效提升生产制造的安全等级。此外，利用报警系统和监测系统，还能够跟踪故障问题，提出解决方案，支持公路机械化施工作业的良好推进。在信息技术飞速发展的背景下，公路机械制造领域还与人工智能大数据等最新的技术有效融合，进而有效推进社会经济的发展^[1]。

2. 机械制造工艺的主要技术

随着机械技术的不断发展，在公路机械化施工中，必须保障其安全性。因此在制造工艺中开始注重技术创新。同时在机械制造流程中，焊接工艺的革新是体现机械设计制造创新特点的重要表现。因此为确保公路工程机械化施工有序开展，应当确保机械制造趋向合理，确保机械设备性能稳定发挥。而在实际制造工艺中主要应用的技术有以下几个方面，间接推动公路机械化施工的创新，提高作业质量和效率。

（一）气体保护焊接

这种焊接工艺主要是利用电弧，需要操作人员利用焊条并借助电弧所产生的热量进行金属焊接，这一过程中会产生保护气体，有效提升焊接质量，在具体焊接的过程中，气体作为介质联系着焊接物和焊条。由于电弧周边存在大量气体，可以有效分离空气和熔池，以此有效减少有害气体产生的不利影响，提升焊接的稳定性与安全性，在实际操作中不仅需要考虑到焊接质量还要兼顾成本问题。目前气体保护焊接利用的主要气体为二氧化碳，该气体便于收集，具有良好的利用价值。其对于公路机械化施工的安全性提高具有推动作用，保障设备部件连接具有稳定性，可减少施工故障的发生。

（二）电阻焊接

在机械设备制造加工过程中，电阻焊接工艺原理为焊接操作过程中将焊接物放在正极和负极的两端，随着电源接通，焊接物体的焊接面受电流影响开始产生热量，进而让焊接物表面融化，并且焊接物的表面会受外力作用，进而达到良好的焊接效果。整体看来，电阻焊接工艺优势在于焊接效果好、速度快，并且在机械操作模式下能够节约人力成本。此外，该技术的另一大优势在于很少释放出有害气体，不过该技术依然存在弊端，主要是焊接期间消耗大量成本，如果焊接期间存在故障问题也不利于后期维修，加之当前尚未研究出无损检测方法，所以整体经济效益不够理想。电阻焊接制造工艺的应用能够有效解决公路机械化施工过程中，存在的维修和保养问题，通过合理控制焊接制造工艺，能够提高设备利用效率，因此在未来机械制造加工中应当注重提升焊接质量。

（三）埋弧焊

这种焊接方法是在电弧下方燃烧后释放热量，然后焊剂层在上方对热量吸收并熔化成熔渣与气体，以此达到焊接需要。目前埋弧焊主要利用埋弧自动焊接以及埋弧半自动焊接两种方法，其中埋弧自动焊接的焊丝与电弧利用焊接车自动送入，所以这种焊接方法有着良好的自动化水平，而半自动焊接需要在焊接作业期间通过人员的配合完成，并且半自动焊接作业期间需要人员手动送入焊接设备，由此造成一定的人力浪费，导致焊接成本增加，所以目前对半自动焊接方法利用较少。随着科技的发展，手动焊接方法显然无法满足当前的工业发展要求，所以电渣压力焊接方法开始增多，比如电渣压力电焊机具有生产效率高的特点，可以有效节约人力成本。需要注意的是，利用这种焊接工艺必须合理选择焊剂^[2]。这种焊接制造工艺方法对于公路机械化施工来说，可以最大限度的满足公路施工要求，能够提高自动化水平，以提升施工作业效率。

（四）螺柱焊

这种焊接工艺将螺柱和管件连接起来之后，借助电弧燃烧发热，促进二者融化，然后在表面施加足够压力使被焊接物焊接。目前螺柱焊接工艺主要包括储能式焊接和拉弧式焊接，其中储能式焊接方法主要优势在于噪声较小，所以在薄板焊接作业中被广泛利用，拉弧式焊接方法通常用于噪声较大的作业当中，所以在重工业领域中利用更为广泛。由于这两种焊接工艺属于单面焊接，因此在焊接期间无需打孔作业，进而有效确保焊接物表面不会存在漏水或者漏气问题。螺柱焊对公路机械化施工而言，能够保障设备在作业中避免构件连接位置发生故障，提高施工环境的适应性，推动公路工程机械化施工的有序进行。

（五）搅拌摩擦焊接

在当前的机械制造和加工领域中，搅拌焊接工艺是最常用技术之一，比如车辆生产、铁路零件、制造飞机制造中都需要利用搅拌摩擦焊接工艺，并且我国利用搅拌摩擦焊接工艺越来越多，技术也逐渐成熟，有效节约了原材料消耗，体现出良好的经济价值（如图一）。在公路机械设计制造中，运用该方法能够减少成本，从而降低机械化施工作业费用支出，提高工程效益。

图一：搅拌摩擦焊接操作

3. 信息时代下的公路机械化施工及设计制造的发展方向

首先，智能化方向。在智能化技术飞速发展的今天，公路工程机械化施工逐渐得到广泛应用，其是由于智能化技术与公路机械制造技术的创新，支持公路施工的效率得到显著提高。比如人工智能技术、自动化技术相互结合进一步提升了机械设计效率和质量，在公路机械化施工过程中，能够造出人机一体化生产系统。尤其是公路工程机械化施工具有一定的复杂性，在信息时代下，促使公路机械化施工朝向智能化方向发展，能够在公路施工过程中可以有效的减少人力资源投入。并且基于人工智能、计算机技术、运筹学有效结合，有效代替施工人员进行危险系数较高的工作，不仅保证了人身安全，还有效提升了作业效率，所以在公路工程机械化施工中具有广阔的利用前景。

其次，虚拟化方面。公路机械制造自动化技术的虚拟特征主要利用了人工智能多媒体技术、信息技术、图形学等工艺技术，同时还融入了仿真技术与系统建模。整体看来，可以对信息技术和计算机技术仿真，然后模拟制造，能够对生产中存在的问题及时解决，有效提升机械产品质量，降低制造成本，缩短生产周期，最终提升机械产品市场竞争力。

再次，集成化方面。如今的机械制造与微电子、计算机等高新科技深入融合，诞生出了信息管理系统、柔性制造系统、数据加工辅助设计等全新技术，打造出了多级别集成的制造体系，其中机械集成制造融入信息技术优化了企业整体制造过程，把系统工程理论充分利用起来，达到过程重组和精简机构的目标。此外，在计算机网络系统和工程数据库的支持下，可以将企业的多种要素与经营活动整合起来，实现柔性化的机械生产。

最后，绿色环保方面。机械化施工以及设计制造对环境会产生相对较大的影响，很有可能会导致生态环境遭到破坏。因此在机械设备的设计制造以及施工应用中都需要贯彻落实绿色环保理念，综合考虑机械设计性能以及制造工艺，提高能源和资源的使用效率，最大限度的实现绿色设计、绿色制造以及绿色应用。相关生产企业应当在设计制造过程中，提高污染防控重视程度，将生产流程中产生的污水、废气、固体垃圾等进行集中收集处理，避免对环境造成不利影响和作用。另外在机械化施工中，要保障设备运行的环保性，降低废气排放以实现公路工程机械化施工的经济效益和社会效益得到提升。

结束语：

综上所述，随着机械设备技术的飞速发展，机械制造工艺也愈加复杂，主要体现在机械制造工艺中开始融入更多的信息技术，随之公路机械制造水平和生产效率都得到不同程度提升，今后需要加强人才培养与政策支持，最终为机械化设计与施工提供保障。

参考文献：

[1]周宝亮.公路机械化施工与机械设计制造的创新实践探究[J].建筑工程技术与设计,2018,16(35):2322.

[2]王树风.公路工程机械设计制造及其自动化发展方向[J].中国战略新兴产业,2019,29(24):228.