機械產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計要素探析

苗暢志

秦皇島和信基業(yè)建筑科技有限公司 河北秦皇島 06 6 000

在設(shè)計產(chǎn)品的過程中，最關(guān)鍵的就是功能，而功能的好壞取決于結(jié)構(gòu)設(shè)計的優(yōu)劣。在機械產(chǎn)品的設(shè)計中，結(jié)構(gòu)設(shè)計是其最重要的環(huán)節(jié)，是將運行原理轉(zhuǎn)變?yōu)榧夹g(shù)圖紙的過程，該過程需要對構(gòu)件的尺寸、材料、形狀、表面、加工技術(shù)、強度、剛度等多個因素進行考慮。

1 機械產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計的要素

1.1 結(jié)構(gòu)件的幾何要素

機械結(jié)構(gòu)所具有的功能主要是通過零件的形狀及各個部件所處的位置關(guān)系實現(xiàn)的。零件的幾何形狀主要是由它的表面所形成，一個零件可能存在多個表面，其中某些表面可能會與其他零件表面相接觸。這些表面統(tǒng)稱為菜單面，在各個菜單面之間存在的聯(lián)結(jié)單元為聯(lián)接表面[1]。在機械產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)設(shè)計中，這些菜單面是對其功能產(chǎn)生影響的核心因素，該部分的設(shè)計是零件結(jié)構(gòu)設(shè)計中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。對菜單面進行描述的幾何參數(shù)主要有形狀、大小、表面數(shù)量等等。

1.2 結(jié)構(gòu)件之間存在的聯(lián)接

各個零件之間的相關(guān)主要為間接與直接兩種。若兩個零件之間存在直接的裝配關(guān)系，就屬于直接相關(guān)，反之為間接相關(guān)。在進行結(jié)構(gòu)設(shè)計的時候，必須對存在直接相關(guān)的兩個零件部位加以考慮，以選擇材料的最佳形狀、精度、熱處理形式等，同時還需要對間接相關(guān)的各個參數(shù)加以考慮。通常來講，如果某個零件存在較多的直接相關(guān)零件，則表明其結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜；而若存在較多的間接相關(guān)零件，則表明其精準(zhǔn)度的要求較高[2]。

1.3 工藝要素

根據(jù)不同的材料屬性與產(chǎn)品特質(zhì)，機械加工過程中應(yīng)當(dāng)遵循不同標(biāo)準(zhǔn)的工藝處理模式。尤其是對于需要熱處理加工的零部件而言，為保障機械產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的完整性與穩(wěn)定性，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的幾何形狀應(yīng)力應(yīng)具備對稱性與簡單性，避免鋸齒結(jié)構(gòu)或尖銳的角質(zhì)結(jié)構(gòu)以免增大工藝加工難度。此外對于機械產(chǎn)品材料的區(qū)分也是結(jié)構(gòu)設(shè)計中對于加工工藝的設(shè)計要點。在常見的機械產(chǎn)品材質(zhì)構(gòu)成中，鋼材材質(zhì)的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)處理與塑料材質(zhì)的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)處理應(yīng)具有差異性與針對性，充分考慮到材料強度與抗壓張力對產(chǎn)品自身產(chǎn)生的影響。

2 機械產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計的關(guān)鍵要點

2.1 功能需求

機械產(chǎn)品制造生產(chǎn)的主要目的在于完成人力能力范圍之外的技術(shù)工作，提升生產(chǎn)效率，因此功能需求是機械結(jié)構(gòu)制造過程中所要考慮的首要因素。通過機械工作原理的組合運用與實際設(shè)計方案的穩(wěn)定應(yīng)用，滿足材料力學(xué)、裝配方式與工藝性能等相關(guān)因素對機械產(chǎn)品的綜合要求，是機械結(jié)構(gòu)制造設(shè)計的基礎(chǔ)性內(nèi)容。

2.2 完善設(shè)計內(nèi)容

在對機械產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)進行設(shè)計時，必須抓住設(shè)計的重點，如產(chǎn)品的功能、結(jié)構(gòu)設(shè)計的體現(xiàn)等，同時就結(jié)構(gòu)設(shè)計的體現(xiàn)來講，其主要體現(xiàn)在技術(shù)、材料及應(yīng)用時的狀態(tài)上。此外，還需要基于以上這些內(nèi)容來創(chuàng)新結(jié)構(gòu)設(shè)計，在設(shè)計過程中提升產(chǎn)品的安全性及環(huán)保性等性能，同時還需要有效地控制價格，促使其具備更強的優(yōu)勢。此外還應(yīng)當(dāng)重視空間的構(gòu)建，以實現(xiàn)節(jié)約材料、提高性能的目標(biāo)，從而使機械產(chǎn)品的設(shè)計效果得到彰顯[3]。

2.3 質(zhì)量控制

機械產(chǎn)品的精度、硬度與結(jié)構(gòu)力度是否達到工業(yè)生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)是機械結(jié)構(gòu)制造的重要考核標(biāo)準(zhǔn)。在保障產(chǎn)品具備全面的機械功能的基礎(chǔ)上，產(chǎn)品的使用年限與質(zhì)量控制是衡量機械產(chǎn)品制造是否達標(biāo)的重要尺度。在重工業(yè)實際生產(chǎn)過程中，產(chǎn)品所承受的重量壓力與材料韌性是機械產(chǎn)品制造要點與難點。作為注重實用性原則的機械工業(yè)產(chǎn)品，其結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性與產(chǎn)品的高質(zhì)量是設(shè)計方案所應(yīng)達到的核心要求之一。

2.4 創(chuàng)建系統(tǒng)功能模塊

系統(tǒng)功能模塊是經(jīng)由諸多方面相互組合而成的，具體涉及了知識庫模塊和推理機模塊。首先，對知識庫管理模塊進行論述，該項模塊主要是采用DAO組建程序與知識庫相互連接到一起的，功能表現(xiàn)為可以讓整項電器智能化系統(tǒng)自主訪問知識庫。知識庫管理方面是由機械庫管理和傳感庫2個方面組成的，在全面管理2個方面的基礎(chǔ)上達到電器智能化產(chǎn)品信息管理的目的。推理模塊的作用是為用戶提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)和參數(shù)，遵循有關(guān)的思維規(guī)律和知識點進行控制和調(diào)整。推理模塊中包括機構(gòu)元推理機設(shè)計，一般是以機構(gòu)組合、并聯(lián)組合和串聯(lián)組合等方面為主進行設(shè)計的，應(yīng)用該項方式來獲取機構(gòu)元。此外便是傳感器推理機的設(shè)計，傳感器推理機設(shè)計方面包括了設(shè)計傳感器推理機和傳感器推理機的實現(xiàn)。

2.5 重點關(guān)注功能分解的設(shè)計方式

功能分解設(shè)計方式是一種特殊的模塊化產(chǎn)品設(shè)計方式，主要包含客戶的要求、產(chǎn)品功能性需求等方面的分析，以及產(chǎn)品概念的拆分，概念集成和方案評價等幾個層面。模塊化產(chǎn)品設(shè)計是以客戶作為主體，并始終為客戶服務(wù)的，所以在進行分析過程中必須要時刻向客戶進行交流，結(jié)合客戶的意見來進行，保證產(chǎn)品的滿意度，并根據(jù)行業(yè)領(lǐng)域的現(xiàn)狀來進行機械產(chǎn)品的模塊化設(shè)計[4]。

3 結(jié)語

機械結(jié)構(gòu)設(shè)計在機械產(chǎn)品的生產(chǎn)中具有關(guān)鍵性作用，零部件結(jié)構(gòu)的完整與實際效能的提高對于工業(yè)生產(chǎn)的效率有著至關(guān)重要的影響。在機械產(chǎn)品的研發(fā)與生產(chǎn)過程中，創(chuàng)新設(shè)計是推動行業(yè)進步的必要途徑，機械結(jié)構(gòu)設(shè)計中的創(chuàng)新設(shè)計，不僅能順應(yīng)市場多元化發(fā)展，滿足人們?nèi)粘Ｉ钪械摹肮δ芡庑枨蟆保材芴嵘F(xiàn)有的機械水平，實現(xiàn)設(shè)計優(yōu)化，對社會經(jīng)濟發(fā)展具有重要意義。