現(xiàn)代機械設(shè)計創(chuàng)新方法探討

摘 要：凡是與設(shè)計相關(guān)的學科，都不離開創(chuàng)新，同樣，機械設(shè)計也是與創(chuàng)新緊緊相連的復(fù)雜學科。只有充滿創(chuàng)意的合格高效產(chǎn)品，才能受到消費者、使用者的歡迎，也才能更好的服務(wù)于整個社會。該文從設(shè)計理念的創(chuàng)新、設(shè)計創(chuàng)意的優(yōu)化、設(shè)計結(jié)構(gòu)的變型以及設(shè)計與計算機的關(guān)系等多個方面論述機械設(shè)計的創(chuàng)新方法。

關(guān)鍵詞：機械設(shè)計 創(chuàng)新 方法

中圖分類號：TH122 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）05（b）-0239-01

機械因其作為龐大的硬件特質(zhì)，設(shè)計的過程非常漫長，不僅需要專業(yè)設(shè)計人員要有專業(yè)技術(shù)知識，還需要有韌勁、有耐心，設(shè)計時認真細心。隨著經(jīng)濟社會的發(fā)展，現(xiàn)代化工業(yè)技術(shù)不斷提升，對于機械的設(shè)計也有了新的要求，機械設(shè)計的要打破傳統(tǒng)進行創(chuàng)新，進行改進，進行革新。特別是在第三次工業(yè)革命以后，世界范圍內(nèi)的機械行業(yè)突飛猛進，也對機械的設(shè)計提出新的更高要求，創(chuàng)新成為機械設(shè)計領(lǐng)域新的歷史性要求，大膽創(chuàng)新的設(shè)計將使機械領(lǐng)域發(fā)生前所未有的發(fā)展。當然設(shè)計要有時代性和適用性，要隨著時代的變化而創(chuàng)新，要與社會的發(fā)展、行業(yè)的發(fā)展相適應(yīng)。筆者就機械設(shè)計的方法創(chuàng)新以及創(chuàng)新評估進行論述。

1 設(shè)計者要有創(chuàng)新思想

設(shè)計者如果不能突破過往的思路和方法，就容易變成思維定勢，固步自封，不能創(chuàng)新。因此，設(shè)計者應(yīng)能改舊創(chuàng)新，要有創(chuàng)新的思想，并且將這種創(chuàng)新靈活的運用到設(shè)計當中去。創(chuàng)新就是要打破過去的思想方法、思想方式，用新的視角、新的思路、新的方法來分析問題、解決問題，創(chuàng)新對于任何人、任何產(chǎn)業(yè)、任何事物來說非常重要。設(shè)計人員如果不能創(chuàng)新，那么它的作品就不會被肯定，不會被接受。凡是優(yōu)秀的設(shè)計人員都具有創(chuàng)新思想和創(chuàng)新精神，總是在不斷推陳出新，因此，就要求設(shè)計人員要有創(chuàng)新思想，要用創(chuàng)新思想來武裝自己，用創(chuàng)新思想來解決問題，結(jié)合創(chuàng)新思想更好的開展各項工作。一是獨創(chuàng)意義是創(chuàng)新的靈魂，也就是能打破人們的思維定勢，能打破傳統(tǒng)思想，尋求更為高效的方法和思路、措施，獨創(chuàng)讓設(shè)計變的更加脫俗，進入到更加廣泛領(lǐng)域獲得發(fā)展。二是創(chuàng)新具有十分重要的現(xiàn)實意義，創(chuàng)新使產(chǎn)品更加有效的生產(chǎn)，更加適應(yīng)市場的需求。三是創(chuàng)新就是突破，要在思想上打破傳統(tǒng)的思想，要在技術(shù)上打破傳統(tǒng)技術(shù)使用新技術(shù)，要通過創(chuàng)新設(shè)計實現(xiàn)新的發(fā)展空間。第四，創(chuàng)新不是單層面的創(chuàng)新，而是要有多維度的創(chuàng)新，既要橫向方面的創(chuàng)新，也要有縱向的創(chuàng)新，還要反向的創(chuàng)新，只有這樣才能得到最為優(yōu)秀的作品。

2 優(yōu)化設(shè)計的發(fā)展

數(shù)學規(guī)劃是優(yōu)化設(shè)計的前提，電腦是優(yōu)化設(shè)計的專業(yè)設(shè)備，對相關(guān)制約條件進行深入分析以后，在創(chuàng)新思想的主導(dǎo)下尋求最佳規(guī)劃，這是優(yōu)化設(shè)計中最為優(yōu)秀的措施，其設(shè)計思想體現(xiàn)了時代的特征。我國在創(chuàng)新設(shè)計方面做了很多的研究和開發(fā)，創(chuàng)造了很多優(yōu)秀而獨特的設(shè)計程序，被設(shè)計領(lǐng)域廣泛認可，反響強烈。但是可惜的是該措施并沒有被廣泛的運用到實際的設(shè)計當中去。當然，這種設(shè)計措施絕對是有效的，要求設(shè)計者要有較強的專業(yè)技術(shù)和水平，還要鼓勵他們勇于創(chuàng)新，勇于打破常規(guī)，積極尋找適應(yīng)發(fā)展需要的新方法，而且要不斷創(chuàng)新和變化。這種設(shè)計措施使我們在考慮問題時要具有全面性，涉及全部層次，能夠全面合理的處理問題。使設(shè)計的信息更加精準、設(shè)計的時間更少，設(shè)計的效率更高。

3 關(guān)于機械設(shè)計的定型設(shè)計

所謂的定型設(shè)計，就是要在產(chǎn)品開始制造之前，實施產(chǎn)品的創(chuàng)新探索活動，使零件規(guī)格更符合要求，尺寸更符合規(guī)定，產(chǎn)品更具有系列的特征，更加具有通用性，更加適合使用者使用。產(chǎn)品設(shè)計的定型設(shè)計首先要了解跨系列產(chǎn)品、縱系列產(chǎn)品和橫系列產(chǎn)品的概念。所謂的橫系列產(chǎn)品設(shè)計只是在基礎(chǔ)產(chǎn)品上，擴展產(chǎn)品的功能；而縱系列產(chǎn)品的概念是指：功能相同、結(jié)構(gòu)相同、原理相同，只是尺寸和性能不同的設(shè)計。而對于跨系列產(chǎn)品，其概念就是有先進的動力參數(shù)，且在不同的類型產(chǎn)品之間的設(shè)計變型。定型設(shè)計的概念就是指產(chǎn)品的功能不變，產(chǎn)品的理念不變，為了適用人的使用，調(diào)節(jié)產(chǎn)品的一些參數(shù)和數(shù)據(jù)，進而制造出更加合理的產(chǎn)品。技術(shù)基礎(chǔ)有拓撲技術(shù)約束、尺寸技術(shù)約束和工程技術(shù)約束三種相驅(qū)動，通過三維參數(shù)的變化進行變型設(shè)計。以傳統(tǒng)的參數(shù)化設(shè)計與三維的參數(shù)化設(shè)相比較，傳統(tǒng)參數(shù)化設(shè)計只對零部件的個別或者部分特征驅(qū)動的尺寸進行修改，并對關(guān)聯(lián)的尺寸進行調(diào)整后，得到相應(yīng)的不同尺寸的系列零件。而三維參數(shù)化變型設(shè)計中，可變化的信息非常之多，包括：工程圖的視圖位置、工程圖的比例、工程圖的尺寸、工程圖的注釋、工程圖的BOM表，這些參數(shù)及信息在三維參數(shù)化模型驅(qū)動后可以自動更新，以及在產(chǎn)品的生產(chǎn)制造中所需要的工裝夾具、NC代碼、產(chǎn)品生命周期等參數(shù)化進行關(guān)聯(lián)設(shè)計。由上可知，機械設(shè)計涉及數(shù)學規(guī)劃、三維圖、IT技術(shù)以及更多的學科原理，非常深奧，要素較多，在具體的設(shè)計中，應(yīng)堅持多樣化、個性化和適宜性。定型設(shè)計與其它設(shè)計相比，有其思想的超前性，該項設(shè)計打破陳規(guī)，更加精準，更具創(chuàng)意。

4 反求設(shè)計

反求設(shè)計的探討應(yīng)著重以下技術(shù)內(nèi)容：

（1）對測量措施和機械進行研究，為設(shè)計提供更加精準的機具，以減小在設(shè)計中的測量誤差Δ測。（2）對三維重構(gòu)方法和軟件系統(tǒng)進行研究，使設(shè)計的實用性更強，以提高設(shè)計的精度，以減小在設(shè)計中的計算誤差Δ計。（3）既要有人工的智能技術(shù)，還要有數(shù)理統(tǒng)計的各種理論，更要有設(shè)計中精度的學科技術(shù)，通過多種學科相互整合，上升到一種獨特的設(shè)計理論參數(shù)，解決設(shè)計參數(shù)的問題。（4）為了更好的還原設(shè)計參數(shù)，重點研究產(chǎn)品主模技術(shù)，以滿足反求工程Ⅱ?qū)υO(shè)計參數(shù)的還原要求，最終形成產(chǎn)品裝配的建模體系。（5）要在軟件開發(fā)上做好工作，開發(fā)的軟件應(yīng)滿足分析原型產(chǎn)品設(shè)計精度的能力。

無論是國內(nèi)還是國外，引用的反求工程CAD模型與精度設(shè)計、精度構(gòu)造的要求還有很大的差距，基本上就是一個幾何形狀的重構(gòu)。反求工程要求獨有3個參數(shù)：一是重構(gòu)參數(shù)；二是實物原型參數(shù)；三是原始設(shè)計參數(shù)。在反求工程Ⅱ的設(shè)計階段，以各種參數(shù)重構(gòu)建立CAD三維模型，這些參數(shù)具有反求工程的屬性，全部是在重構(gòu)的CAD模型上體現(xiàn)的，是反求工程對模型測量點的數(shù)據(jù)進行擬合運算后得出的結(jié)果，因此叫做重構(gòu)參數(shù)。反求工程所使用的數(shù)據(jù)并不是原物測量數(shù)據(jù)，也不是最初設(shè)計的數(shù)值，而是根據(jù)重構(gòu)模型參數(shù)作為原始參數(shù)。也就說依據(jù)模型數(shù)據(jù)的重構(gòu)參數(shù)進行產(chǎn)品的制造?，F(xiàn)在分析一下制造產(chǎn)品的原始參數(shù)和制造原型的原始參數(shù)二者之間的誤差：零件或原型的制造誤差記為制造誤差Δ制，制造的原型使用磨損記為誤差Δ損。重構(gòu)誤差記為Δ計；原型測量誤差記Δ測；由于產(chǎn)品的原型是根據(jù)最為原始的參數(shù)設(shè)計制造的，而現(xiàn)有的產(chǎn)品則是用重構(gòu)的參數(shù)制造的，所以二者之間也存在誤差即重構(gòu)誤差Δ構(gòu)。從這個分析可以看出，重構(gòu)參數(shù)制造的產(chǎn)品與原型制造的產(chǎn)品有誤差，用重構(gòu)的參數(shù)制造的產(chǎn)品放在原型環(huán)境下會達不到要求。

5 結(jié)語

任何設(shè)計工作都不可能脫離創(chuàng)新而永遠存在，因此，設(shè)計者的一個特質(zhì)就是要有創(chuàng)新精神，要熟練運用各種分析設(shè)備，設(shè)計出創(chuàng)新超前、品質(zhì)更高、更加符合使用者的設(shè)備。創(chuàng)新設(shè)計存在于任何時代任何發(fā)展階段。

參考文獻

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