現(xiàn)代機械設(shè)計方法探析

陳耀威

摘 要：社會大生產(chǎn)離不開加工制造，精良嚴謹?shù)募庸ぶ圃齑硪粋€社會生產(chǎn)能力發(fā)展的水平，當(dāng)前，隨著我國市場經(jīng)濟不斷發(fā)展，各類生產(chǎn)活動不斷增加，生產(chǎn)企業(yè)單位越來越多，從事各類生產(chǎn)制造加工，要想在激烈的市場競爭中贏得份額，則需要不斷提升生產(chǎn)能力，這樣，才能在有限的時間段生產(chǎn)出更多的產(chǎn)品，提高經(jīng)濟效益。產(chǎn)品種類、產(chǎn)品數(shù)量是一個生產(chǎn)單位生產(chǎn)能力的象征，這就要求在生產(chǎn)活動中，需要不斷提高生產(chǎn)力，利用現(xiàn)代化的生產(chǎn)器械和生產(chǎn)設(shè)備進行批量生產(chǎn)加工，確保市場供應(yīng)與需求，滿足人們?nèi)找嬖鲩L的物質(zhì)需要。

關(guān)鍵詞：機械設(shè)計；現(xiàn)代；特征

隨著社會大生產(chǎn)的需求，對機械精密度要求越來越高，為了保證生產(chǎn)能力，則需要不斷創(chuàng)新加工形式，提升機械工作效率，生產(chǎn)單位對機械現(xiàn)代化需求越來越迫切。要想保證機械設(shè)計符合生產(chǎn)需要，則要全面了解機械運行原理，根據(jù)產(chǎn)品最后的形態(tài)和使用要求，對原有機械結(jié)構(gòu)、運動形式、工作原理、潤滑方式等進行全面系統(tǒng)的分析、計算和設(shè)計，并能把所設(shè)想的內(nèi)容形成實物，把相關(guān)數(shù)據(jù)代入具體設(shè)計過程。以往要想對機械進行設(shè)計時，一般的方法是需要相關(guān)的設(shè)計人員付出大量時間，檢索各種信息資料、手工進行數(shù)據(jù)計算、對各部件做好繪圖設(shè)計，一遍一遍、一次一次更改，反復(fù)進行修正與調(diào)整，這種傳統(tǒng)意義上的設(shè)計方法周期長、數(shù)據(jù)復(fù)雜、設(shè)計質(zhì)量不高，影響了機械的精密度，對投入產(chǎn)品加工后的維護更加不利，產(chǎn)品加工起來極不方便，影響了產(chǎn)品的質(zhì)量與規(guī)格?？茖W(xué)技術(shù)不斷發(fā)展的今天，人們對物質(zhì)的需求不僅僅是實用功能上，更看重的是外觀，產(chǎn)品迅速更新?lián)Q代、樣式越加復(fù)雜多元，而傳統(tǒng)機械設(shè)計方法對一些細節(jié)處理不到位，不能滿足產(chǎn)品需要，更不能滿足現(xiàn)代審美理念，為此，行業(yè)內(nèi)早已經(jīng)提出了現(xiàn)代化的機械設(shè)計思路與方法。

1 現(xiàn)代機械設(shè)計分析

（1）以計算機技術(shù)為核心。計算機技術(shù)的普遍應(yīng)用，大大提高了生產(chǎn)能力，同時也促進了各行業(yè)發(fā)展，機械設(shè)計是現(xiàn)代設(shè)計的主要特征。緊緊圍繞計算機技術(shù)不斷創(chuàng)新機械設(shè)計理念，對機械設(shè)計有深遠的影響，通過計算機應(yīng)用，能夠確保設(shè)計手段的轉(zhuǎn)變，由傳統(tǒng)“手工”向現(xiàn)代“自動”進行全面的轉(zhuǎn)變，使最后成型的產(chǎn)品由“二維”轉(zhuǎn)變成“三維”。通過計算機應(yīng)用，能夠大大促進一些新的設(shè)計方法出現(xiàn)，比如有限元分析、二次開發(fā)、模態(tài)分析等這些概念均是以往沒有過的新方法。推動了設(shè)計方式上的“串行”到“并行”轉(zhuǎn)變，全面提高了產(chǎn)品開發(fā)效率，使設(shè)計更加靈活，滿足了設(shè)計與制造一體化發(fā)展，確保產(chǎn)品模型實現(xiàn)了設(shè)計與制造的協(xié)調(diào)統(tǒng)一，保證各個環(huán)節(jié)的有機連接。通過計算機技術(shù)應(yīng)用，能夠全面保證設(shè)計管理能力的提升，通過大量數(shù)據(jù)庫的建立，保證了技術(shù)的延續(xù)性，使傳統(tǒng)手工管理模式實現(xiàn)優(yōu)化，各種MIS、PDM系統(tǒng)得到了非常廣泛的應(yīng)用，推進了設(shè)計管理上層次，實現(xiàn)過程優(yōu)勢互補。通過借助計算機軟件對定理公式等理論進行整理，對以往的設(shè)計經(jīng)驗和設(shè)計規(guī)則進行總結(jié)和歸納，我們在進行產(chǎn)品設(shè)計的時候，能夠更有效率地調(diào)用所需的公式對產(chǎn)品進行設(shè)計和校驗，從而令產(chǎn)品的設(shè)計周期大大縮短，并能夠更快地試制樣機，通過各種型式試驗，檢驗樣機的可靠性和安全性，盡可能使產(chǎn)品的問題能夠在投入市場之前發(fā)現(xiàn)，采取相應(yīng)對策進行解決。

（2）以設(shè)計理論為指導(dǎo)。以往，我們進行傳統(tǒng)設(shè)計的時候，多是在大量的實踐與經(jīng)驗基礎(chǔ)上進行的，通過積累豐富的生產(chǎn)經(jīng)驗，對生產(chǎn)各流程環(huán)節(jié)有所把握，慢慢發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)過程中的不適應(yīng)，以此為推動對機械創(chuàng)造，現(xiàn)代設(shè)計是以理論指導(dǎo)為主、經(jīng)驗為輔的一種全新設(shè)計理念思路，是完全符合產(chǎn)品生產(chǎn)形態(tài)的現(xiàn)代設(shè)計。

2 現(xiàn)代機械設(shè)計技術(shù)特征

現(xiàn)代機械設(shè)計是與計算機有機結(jié)合的全新設(shè)計方法，通過與傳統(tǒng)設(shè)計的對比，其自身有著獨特的特征。

（1）智能化特點。機械設(shè)計是需要復(fù)雜計算的，從產(chǎn)品設(shè)計過程的三維建模，零件的強度分析，到產(chǎn)品各領(lǐng)域的模擬仿真，設(shè)計合理性分析等等各方面，無處不涉及復(fù)雜的運算過程，如果單單憑借個人或團隊的人工計算，這是一個漫長的過程。因此，機械設(shè)計需要借助計算機的幫助，為我們解決繁瑣，復(fù)雜而且工作量大的計算，從而提高我們的工作效率，也為我們能夠開拓創(chuàng)新思維提供物質(zhì)基礎(chǔ)。所以說，現(xiàn)代機械設(shè)計具有高智能的自身特點。

（2）經(jīng)濟性特點。市場經(jīng)濟發(fā)展，人們對產(chǎn)品樣式、規(guī)格、外觀的需求不斷變化，這就需要市場不斷進行更新，才能滿足人們需求，復(fù)雜的、周期長的設(shè)計不能快速投放市場，所以必須保證經(jīng)濟性，才能滿足市場競爭和用戶選擇的需要，保證企業(yè)盡快獲得經(jīng)濟效益。設(shè)計的時候，必須超前考慮后續(xù)過程，實現(xiàn)DFM、DFA，保證壓縮廢品、節(jié)省庫存消耗，確保企業(yè)最終經(jīng)濟效益的實現(xiàn)。

（3）集成化特點。機械產(chǎn)品復(fù)雜度、綜合性較高，只有全面做好與計算機的融合，才能保證設(shè)計更加精密、集成，全面提高使用效果，這就要求在進行設(shè)計時，要全面保證效能的原則下，做好結(jié)果測試，保證設(shè)計時能夠充分發(fā)揮計算機技術(shù)、計算理論和計算分析工具作用，確保機械設(shè)計準確、精密。設(shè)計時，要全面樹立人一機一體化、機電一體化、硬軟件一體化的設(shè)計思路，通過全面的綜合測試，用試驗提煉的數(shù)據(jù)做實踐指導(dǎo)，形成科學(xué)的評價設(shè)計，確保新技術(shù)與產(chǎn)品的有機結(jié)合。

（4）動態(tài)性特點。設(shè)計不能脫離市場，更不能脫離需求，要在充分掌握市場需求的前提下進行設(shè)計，也就是說，設(shè)計對象一直在動態(tài)環(huán)境中成長，要全面對其動態(tài)全程做好控制，才能有效提升產(chǎn)品設(shè)計能力，使設(shè)計更加協(xié)調(diào)，抓住設(shè)計的動態(tài)特點，就需要進行設(shè)計時，保證數(shù)據(jù)集成和設(shè)計系統(tǒng)無縫連接。

3 現(xiàn)代機械設(shè)計方法

（1）結(jié)構(gòu)模塊化設(shè)計方法。結(jié)構(gòu)模塊設(shè)計的方法主要是從規(guī)劃產(chǎn)品的角度全面提出，通過對任務(wù)進行定義設(shè)計，使產(chǎn)品結(jié)構(gòu)更加清晰，以此為設(shè)計基礎(chǔ)，對以往機械加工實踐進行總結(jié)，并且對產(chǎn)品通用零件部件進行合理描述，使設(shè)計任務(wù)更加清楚，確保分解任務(wù)時就能夠充分考慮到各個環(huán)節(jié)所對應(yīng)的產(chǎn)品解，保證產(chǎn)品規(guī)劃階段就能夠消除存在的矛盾，起到提前預(yù)防的效果，實現(xiàn)全程的可調(diào)性，保證設(shè)計效率。理想中的模塊化基本結(jié)構(gòu)需要全面存在標準化的接口聯(lián)接，實現(xiàn)設(shè)計系列化、通用化、集成化、層次化，保證能夠?qū)崿F(xiàn)互換、相容和相關(guān)智能化設(shè)計方法。

（2）智能化設(shè)計方法。充分借助三維圖形軟件、智能化設(shè)計軟件和虛擬現(xiàn)實技術(shù)，與多媒體、超媒體相結(jié)合，全面表達產(chǎn)品構(gòu)思、描述產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，這種設(shè)計方法直觀性良好，與用戶形成直接對話，保證設(shè)計符合用戶需求。

（3）產(chǎn)品參數(shù)化的設(shè)計方法。對于現(xiàn)代機械產(chǎn)品借助計算機應(yīng)用進行設(shè)計，日常生活中存在大量結(jié)構(gòu)相似的產(chǎn)品，為了更有效和直接對現(xiàn)成產(chǎn)品進行二次設(shè)計，通過計算機軟件，對產(chǎn)品的各個尺寸進行參數(shù)定義，從而使二次設(shè)計過程時調(diào)整對應(yīng)的參數(shù)，確保產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的一致性，保證設(shè)計能夠高效，從而使產(chǎn)品能夠免除了各種繁瑣的建模，提高產(chǎn)品輸出效率。

（4）基于產(chǎn)品特征知識的設(shè)計方法。要全面掌握生產(chǎn)流程與產(chǎn)品形態(tài)，通過與計算機融合，保證能夠在短時間內(nèi)快速識別，形成計算機語言描述，保證產(chǎn)品特征清晰，為了保證設(shè)計精密，需要通過對行業(yè)領(lǐng)域內(nèi)專家知識和經(jīng)驗進行集成，形成一個可參照的知識庫，同時，可以通過計算機聯(lián)機，對已經(jīng)存在的知識建立推理，確保計算機設(shè)計方案的完善。機械系統(tǒng)方案設(shè)計依據(jù)產(chǎn)品特征進行設(shè)計，完成機構(gòu)型、數(shù)綜合等。

4 結(jié)束語

機械設(shè)計是系統(tǒng)的、復(fù)雜的過程，不同方法的應(yīng)用，能夠保證設(shè)計質(zhì)量，實現(xiàn)機械設(shè)計規(guī)范、簡單，并能夠降低成本、保證效能，確保機械設(shè)計更精確、更經(jīng)濟、更有效。

參考文獻

[1]丁繼斌，封士彩.機械系統(tǒng)設(shè)計及其控制技術(shù)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2007.

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