現(xiàn)代機械設(shè)計技術(shù)問題芻議

李志華

摘要：工業(yè)生產(chǎn)中，機械所發(fā)揮的作用是巨大的。機械設(shè)計影響機械性能的關(guān)鍵。本文將對機械設(shè)計的相關(guān)問題進行分析，以供參考。

關(guān)鍵詞：現(xiàn)代機械設(shè)計；問題；方法

1.前言

機械設(shè)計是機械工業(yè)的基礎(chǔ)，機械設(shè)計是否科學合理，直接決定了機械的性能是否滿足需要。

2.機械工藝設(shè)計

2.1機械工藝設(shè)計概念

（1）工件或者零件制造加工的步驟包括機械加工工藝流程、采用機械加工、直接改變毛坯的形狀、尺寸和表面質(zhì)量等方法，這種過程稱為機械加工工藝過程。例如一個普通零件的加工工藝流程是粗加工-精加工-裝配-檢驗-包裝，就是個加工的籠統(tǒng)的流程。

（2）機械加工工藝是在工件加工流程的基礎(chǔ)上，改變生產(chǎn)對象的形狀、尺寸、相對位置和性質(zhì)等，使零件成為成品或半成品，加工的每個步驟，每個流程的如下：粗加工包括毛坯制造、打磨等，精加工分為車、鉗工、銑床等，每個步驟都需要詳細的數(shù)據(jù)。

2.2機械工藝設(shè)計流程

加工過程規(guī)范是零件加工過程和操作方法的過程文件之一。加工過程的內(nèi)容是在特定的生產(chǎn)環(huán)境下，以合理的形式寫出比較合理的過程和操作方法的過程。加工工藝規(guī)范包括：工件加工工藝，每道工序的具體內(nèi)容以及所使用的設(shè)備和工藝設(shè)備，工件檢驗項目和檢驗方法，切削量，時間配額等。

3.現(xiàn)代機械設(shè)計中需要注意的問題

3.1機械設(shè)計之前要對設(shè)計任務(wù)有一個清晰的認識，并仔細收集相關(guān)信息和數(shù)據(jù)。為了理解這種機械設(shè)計的目的，機械的功能，用途和特性等都是根據(jù)市場需求設(shè)計的，以滿足市場對機械的需求。相關(guān)的數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)是機械設(shè)計的基礎(chǔ)。有必要根據(jù)機械設(shè)計任務(wù)書和相關(guān)數(shù)據(jù)的要求進行設(shè)計。

3.2盡可能設(shè)計新的解決方案和結(jié)構(gòu)，與客戶和領(lǐng)導者討論，最后選擇最佳解決方案。機械設(shè)計是為了滿足顧客的需求，所以它與顧客的意見是分不開的。經(jīng)過多次討論，我們可以確定最佳設(shè)計。同時，要注意各種專業(yè)知識相互配合的原則。負責機械設(shè)計的部門應(yīng)當按照任務(wù)書的要求，機器的內(nèi)容和功能特點合理選擇人員，并采用互補原則。充分發(fā)揮各類專業(yè)人才的優(yōu)勢，相互促進，設(shè)計科學規(guī)劃。

3.3應(yīng)對機械設(shè)計草圖進行分析比較，并以嚴謹謹慎的態(tài)度對待改進。根據(jù)分析后的初步設(shè)計和開發(fā)計劃，組織相關(guān)人員進行各部分的草圖設(shè)計。草圖設(shè)計完畢后，組織研究隊進行審查，充分聽取有關(guān)人員，領(lǐng)導及其他有關(guān)人員的意見和建議。有必要對存在缺陷的領(lǐng)域進行合理的討論和改進，最終制定各方面的變化建議。

3.4機械設(shè)計只是整個機器制造的第一步。機械設(shè)計的質(zhì)量直接影響到以下機械制造和其他環(huán)節(jié)。因此，機械設(shè)計草圖的成功完成并不代表機械設(shè)計過程的結(jié)束。機械設(shè)計貫穿整個機器制造過程。換句話說，機械設(shè)計師還必須與制造商溝通，積極主動關(guān)心制造過程，與制造商討論合理的加工方法，并聽取制造現(xiàn)場技術(shù)人員和工人的意見和建議，以便及時調(diào)整零件結(jié)構(gòu)，加工精度等。

4.機械選材用材料

4.1現(xiàn)代機械設(shè)計原則

（1）功能滿意原則

顧客想要購買的不是產(chǎn)品本身，而是產(chǎn)品的功能。該功能實際上反映了客戶的某些需求。機械設(shè)計的目的是構(gòu)建可執(zhí)行指定功能的機械產(chǎn)品。如果產(chǎn)品不具備所需功能，則設(shè)計會失去其價值。滿足功能是各種產(chǎn)品設(shè)計的首要原則。

（2）質(zhì)量保證原則

質(zhì)量是產(chǎn)品的生命，確保質(zhì)量是產(chǎn)品設(shè)計的重要原則。產(chǎn)品質(zhì)量主要取決于性能和可靠性，所以這些原則主要包括：性能指標，可靠性，強度原則，剛度原則，穩(wěn)定性，耐磨性，耐腐蝕性，抗蠕變性，動態(tài)特性，平衡特性，熱性能等。

（3）工藝優(yōu)良原則

現(xiàn)代機械設(shè)計，技術(shù)為本。良好的工藝原則要求設(shè)計可以通過生產(chǎn)過程輕松實施。它包括：可制造性，組裝性，可測試性等。

（4）經(jīng)濟合理性原則

傳統(tǒng)的機械設(shè)計原材料消耗大量時間，設(shè)計周期長，反復浪費?，F(xiàn)代機械設(shè)計要求產(chǎn)品的開發(fā)成本，制造成本，使用成本和維護成本較低。

（5）可持續(xù)性原則

在產(chǎn)品投放市場后，需要考慮環(huán)境友好性，環(huán)境適應(yīng)性，人機友好性，可維護性，可安裝性，可拆卸性，可回收性等方面的性能行為。

4.2機械選材的一般程序

（1）要在對零件的工作條件和失效形式以及所選材料的使用壽命等方面進行調(diào)研后，再結(jié)合力學計算等科學方法對零件進行選擇。

（2）對眾多備選材料的性能進行和制造工藝進行綜合性的評價。

5.機械設(shè)計理論和方法

5.1設(shè)計元素法

該產(chǎn)品使用五個設(shè)計元素進行描述：功能，效果，效果矢量，形狀元素和表面參數(shù)。所有產(chǎn)品的特征和特征值都是在產(chǎn)品的五個設(shè)計元素值確定后確定的。

5.2圖形建模法

使用新開發(fā)的“設(shè)計分析與指導系統(tǒng)”KALEIT，產(chǎn)品的功能結(jié)構(gòu)及其相關(guān)的抽象信息通過清晰的圖表層次結(jié)構(gòu)進行描述，可以建立系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能關(guān)系的圖形模型，以及功能層加入。設(shè)計分為兩個方面：輔助方法和信息交換。信息分析方法可以使用圖形符號，內(nèi)容豐富的語義模型結(jié)構(gòu)，可以描述整合條件，可以劃分約束類型，可以實現(xiàn)任意關(guān)系組合。將設(shè)計方法解決方案與信息技術(shù)集成，以實現(xiàn)設(shè)計過程中不同抽象層之間信息關(guān)系的圖形建模。

6.現(xiàn)代機械設(shè)計中的優(yōu)良性能設(shè)計技術(shù)

首先，現(xiàn)代機械設(shè)計中的實驗技術(shù)和可靠性設(shè)計。其主要重點是監(jiān)控機械產(chǎn)品和系統(tǒng)的故障，檢測故障原因，并研究消除故障和防止故障的方法，從而確保現(xiàn)代機械設(shè)計產(chǎn)品的可靠性。

其次，現(xiàn)代機械設(shè)計中的系統(tǒng)動態(tài)設(shè)計技術(shù)。其重點是頻率，動態(tài)響應(yīng)，運動和振動等動態(tài)特性的分析，評估和設(shè)計，以確保機器在動態(tài)變化中保持穩(wěn)定。此外，它還涉及現(xiàn)代機械設(shè)計中的摩擦學設(shè)計技術(shù)。該技術(shù)主要研究和討論機械工程表面是否存在摩擦磨損現(xiàn)象，同時保證機械工程表面的充分潤滑，以保持整個機械設(shè)計產(chǎn)品的平穩(wěn)運行。

最后，在現(xiàn)代機械設(shè)計中采用防腐設(shè)計技術(shù)。其主要目的是確保整個機械設(shè)計產(chǎn)品具有抗腐蝕性并且可以長時間使用?；緝?nèi)容不僅包括防腐蝕，還包括防腐蝕結(jié)構(gòu)和強度設(shè)計。另外，良好的性能設(shè)計技術(shù)還包括現(xiàn)代機器設(shè)計中的狀態(tài)檢測補償和控制技術(shù)。

7.現(xiàn)代機械設(shè)計中創(chuàng)建競爭優(yōu)勢的設(shè)計技術(shù)

一是現(xiàn)代機械設(shè)計中的產(chǎn)品創(chuàng)新技術(shù)。創(chuàng)新是現(xiàn)代機械設(shè)計產(chǎn)品在激烈的市場競爭中取得優(yōu)勢的關(guān)鍵。這就要求現(xiàn)代機械設(shè)計師結(jié)合產(chǎn)品的實際功能和質(zhì)量，充分發(fā)揮創(chuàng)意思維，創(chuàng)造出能夠滿足市場需求，客戶需求，同時具有市場競爭力的產(chǎn)品。

其次，在現(xiàn)代機器設(shè)計中降低成本的設(shè)計技術(shù)。為了在激烈的市場競爭中取得優(yōu)勢并獲得良好的經(jīng)濟效益，我們必須在保證產(chǎn)品質(zhì)量和功能的同時充分降低設(shè)計成本。同時，在降低成本，保證質(zhì)量的前提下，還要考慮現(xiàn)代機械設(shè)計的速度。隨著市場的不斷變化，產(chǎn)品設(shè)計的速度和產(chǎn)品投放市場的技術(shù)也是贏得市場份額的重要因素。縮短機械設(shè)計周期并降低設(shè)計成本是獲得經(jīng)濟效益的有效途徑。

第三，現(xiàn)代機械設(shè)計中的智能設(shè)計技術(shù)。隨著科學信息技術(shù)和數(shù)字技術(shù)的飛速發(fā)展，現(xiàn)代機械設(shè)計中對智能自動化設(shè)計的要求也提上了日程。ICAD系統(tǒng)不僅具有傳統(tǒng)CAD系統(tǒng)的數(shù)值計算和圖形處理能力，而且具有知識處理能力，可以為整個設(shè)計過程提供智能計算機支持。

8.結(jié)束語

綜上所述，科技水平的提升也將促進現(xiàn)代機械設(shè)計技術(shù)的不斷進步，對于現(xiàn)代機械設(shè)計的研究探討無疑是機械行業(yè)具有重要意義的課題，也是我們展望現(xiàn)代機械設(shè)計技術(shù)發(fā)展前景的重要前提。

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