機械設(shè)計制造中可靠性優(yōu)化設(shè)計分析

李舟舟

【摘? 要】隨著我國各項標準的不斷完善，設(shè)計人員應(yīng)該加強對機械零件表面的重視程度，從設(shè)計方面不斷延長零件的使用壽命，在保證節(jié)能環(huán)保的同時提升機械產(chǎn)品的生產(chǎn)效率，進而推動機械制造業(yè)實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。基于此，本文主要分析了機械設(shè)計制造中可靠性優(yōu)化設(shè)計。

【關(guān)鍵詞】機械設(shè)計制造;可靠性;優(yōu)化設(shè)計;分析

【中圖分類號】TH122???? 【文獻標識碼】A

引言

隨著我國機械設(shè)計制造行業(yè)的不斷發(fā)展，消費者對產(chǎn)品本身質(zhì)量和使用性能的重視程度逐漸提升，但由于我國機械可靠性優(yōu)化設(shè)計尚處于起步階段，存在很多不足和問題，機械制造企業(yè)應(yīng)該將其重視起來，將可靠性優(yōu)化設(shè)計理念貫穿產(chǎn)品設(shè)計、制造、售后各個環(huán)節(jié)，并加大對相關(guān)專業(yè)人才的培養(yǎng)力度，以此來提升我國機械行業(yè)的產(chǎn)品質(zhì)量，推動機械設(shè)計制造行業(yè)的快速發(fā)展。

1機械設(shè)計制造中可靠性優(yōu)化設(shè)計概述

機械設(shè)計制造中可靠性優(yōu)化設(shè)計從內(nèi)容上對其進行理解，可以將其分成兩方面意思進行解讀。一方面指的是“可靠性”，即機械產(chǎn)品在規(guī)定的時間內(nèi)，運用正確的操作方式可以完成規(guī)定功能的能力，其中包括了機械的抗干擾能力、工作效率以及日常維護消耗等因素，而衡量機械可靠性的指標主要包括可靠度、無故障率以及失效率三點。另一方面指的是“優(yōu)化設(shè)計”，即對機械整體性能進行優(yōu)化和改進，這其中包括機械產(chǎn)品外觀、體積、工作效率等方面的優(yōu)化，而優(yōu)化設(shè)計本身是建立在機械產(chǎn)品可靠性基礎(chǔ)上才能實現(xiàn)的，如果忽視對機械可靠性研究，所謂的優(yōu)化設(shè)計不過是空想和空談[1]。

2機械設(shè)計制造發(fā)展現(xiàn)狀

當前有很大一部分機械制造企業(yè)設(shè)計水平不足，缺乏具有高水平的機械設(shè)計師，對機械設(shè)計采用“引進—模仿”的設(shè)計模式，即引入國外或國內(nèi)其他企業(yè)的機械生產(chǎn)設(shè)備，并進行研究，然后據(jù)此模仿設(shè)計機械生產(chǎn)設(shè)備，導(dǎo)致企業(yè)設(shè)計理念落后，缺乏機械設(shè)計核心競爭力和設(shè)計能力，無論是在設(shè)計外觀還是內(nèi)部性能，設(shè)計上總體存在缺陷和不足。在設(shè)計方式方面，機械設(shè)計制造行業(yè)普遍逐漸采用計算機輔助設(shè)計的方式，推廣無圖紙設(shè)計方式，但總體上講，計算機無圖紙設(shè)計推廣程度較低，目前很大一部分小型機械企業(yè)仍然以人工繪圖設(shè)計為主，不具備計算機設(shè)計的條件和能力。因此，在自主設(shè)計能力、設(shè)計理念和設(shè)計方式等方面，機械制造企業(yè)還有較大的提升空間[2]。

當前我國機械制造業(yè)主要存在以下兩個問題：一是制造自主研發(fā)能力有待提高，引入先進制造技術(shù)已是機械制造業(yè)的共識，總體上技術(shù)的引入并不能完全彌補研發(fā)能力的不足;二是具有高、精、尖特點的產(chǎn)品較少，在高、精、尖機械產(chǎn)品的制造方面存在不足。也就是說，當前機械制造業(yè)的產(chǎn)品質(zhì)量有了很大提升，但在一些制造精密、對制造技術(shù)和工藝要求較高的產(chǎn)品制造方面仍然存在問題。隨著制造技術(shù)的不斷發(fā)展，人工智能、自動化、虛擬技術(shù)、信息化技術(shù)、微細制造與納米技術(shù)、超高速切削磨削等技術(shù)在機械制造行業(yè)的廣泛應(yīng)用，引入先進的制造技術(shù)來提高機械制造生產(chǎn)率和產(chǎn)品質(zhì)量已經(jīng)成為當前機械制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主要方向[3]。

3機械設(shè)計制造中可靠性優(yōu)化設(shè)計的應(yīng)用研究

現(xiàn)階段，我國的機械設(shè)計，將發(fā)展的核心放在了設(shè)計標準化這方面。因此，在進行機械設(shè)計的時候，需要高高度重視零件產(chǎn)品的使用性能和設(shè)計的水平，從而提高機械制造的水平，提高企業(yè)的市場競爭力，這樣企業(yè)才能獲得更髙的經(jīng)濟效益。

3.1標準化設(shè)計，控制誤差

首先要進行標準化設(shè)計，控制誤差。目前，隨著社會的快速發(fā)展，對機械的功能提出了更高的要求，因此為了保證機械制造工藝能夠跟上時代發(fā)展的步伐，必須進行標準化設(shè)計，提高其作業(yè)效率以及產(chǎn)品的質(zhì)量，從而提高機械制造企業(yè)的經(jīng)濟效益。另外，誤差較大也是目前機械制造加工中常見的問題，會直接影響產(chǎn)品的精度，因此在實際機械制造過程中，不僅要提高工人的專業(yè)素質(zhì)，還要不間斷地對機械設(shè)備進行維護和檢測，并且通過科學(xué)、合理的機械設(shè)計，加強精密度的控制，從而在一定程度上使誤差得到有效控制[4]。

3.2優(yōu)化零件表面加工設(shè)計

機械零件表面是否光滑會直接影響零件的使用壽命。因此，在優(yōu)化機械設(shè)計時，設(shè)計人員要采取合理方式提升零件表面的加工工藝。制造機械零件時，可以選擇副偏角較小的工具，以降低機械零件表面的粗糙程度。從零件屬性上分析，可以選擇刀尖圓潤或者刀半徑較大的工具進行制造，以有效提升機械零件表面的光滑程度。使用機械設(shè)備進行制造時，設(shè)備的切削速度也會影響零件的表面效果。如果切削速度快，那么零件表面較為光滑;如果切削速度慢，那么零件表面會較為粗糙。因此，設(shè)計人員要根據(jù)實際情況調(diào)整和優(yōu)化切削速度，從而提升機械零件表面質(zhì)量。

3.3產(chǎn)品制造環(huán)節(jié)的可靠性優(yōu)化設(shè)計

1）在機械設(shè)計進程中，相關(guān)工程技術(shù)人員需要選取領(lǐng)先的數(shù)字化設(shè)計模式，借助使用自動化的機械設(shè)計相關(guān)程序、裝置，提升機械加工產(chǎn)品設(shè)計過程及方案的合理性。例如在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的相關(guān)機械設(shè)計過程中，技術(shù)人員能在微機、數(shù)字化技術(shù)的輔助之下，創(chuàng)建機械加工產(chǎn)品的數(shù)字化模型，并借助設(shè)備模擬設(shè)計過程，實現(xiàn)機械產(chǎn)品的功能調(diào)試過程。

2）在機械零部件設(shè)計過程中，相關(guān)工程技術(shù)人員可引用計算機輔助設(shè)計（CAD）的相關(guān)技術(shù)，精確把控設(shè)計、制造的工藝流程，生成虛擬化的數(shù)字產(chǎn)品模型，也能在機械加工制造過程中，依靠數(shù)字化軟件、信息系統(tǒng)，跟進調(diào)試機械加工工藝，提升機械設(shè)計的規(guī)范化水準。并且在機械加工制造流標準化之后，防止加工材料不必要的損耗，科學(xué)安排、調(diào)整加工資源的分配。

3）為強化機械設(shè)計和加工制造的規(guī)范化程度，相關(guān)工程技術(shù)人員還需要秉承“技術(shù)性”、“安全性”、“規(guī)范化”等基本理念。規(guī)范化指的是根據(jù)產(chǎn)品形態(tài)，進行標準化的設(shè)計，安全性指的是設(shè)計人員在計方案推進過程中，保障作業(yè)人員人身的安全，技術(shù)性指的是設(shè)計人員在設(shè)計過程中，根據(jù)標準、規(guī)定，完成設(shè)計任務(wù)，保證品質(zhì)的提高和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的改進[5]。

3.4產(chǎn)品售后維修環(huán)節(jié)的可靠性優(yōu)化設(shè)計

產(chǎn)品售后維修環(huán)節(jié)的可行性優(yōu)化設(shè)計主要可以從以下幾點收入：第一，收集整理各種產(chǎn)品的維修數(shù)據(jù)，將產(chǎn)品故障進行分類整理，反饋到產(chǎn)品設(shè)計和產(chǎn)品生產(chǎn)部門，在設(shè)計生產(chǎn)中運用一些降額設(shè)計，以此來提升產(chǎn)品的穩(wěn)定性，降低故障率。第二，對于一些內(nèi)部磨損嚴重的零件應(yīng)該考慮具體的更換成本，在維修成本與使用壽命中間尋求平衡性，以最低的維護費用來換取更高的產(chǎn)品可靠性能。最后，提高維修人員專業(yè)技能水平，鼓勵維修人員可以在維修過程中對產(chǎn)生的故障和問題進行科學(xué)分析，幫助企業(yè)收集更多有用的產(chǎn)品維修數(shù)據(jù)[6]。

結(jié)束語

近年來，機械制造行業(yè)已經(jīng)逐漸成為影響我國經(jīng)濟發(fā)展的重要因素，但是我國的機械制造業(yè)相對于發(fā)達國家，在質(zhì)量、精密性、生產(chǎn)效率以及零件的精度方面還有很大的不足。因此為了在市場經(jīng)濟競爭日益激烈的背景下，加快機械制造行業(yè)的發(fā)展，就必須嚴格把控在機械制造工藝方面的每一個環(huán)節(jié)，并進行合理化的機械設(shè)計。

參考文獻：

[1]付群.機械工程的可靠性優(yōu)化設(shè)計分析[J].商品與質(zhì)量，2019（040）：101.

[2]譚啟鳴.芻議可靠性優(yōu)化設(shè)計在機械工程中的應(yīng)用[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計，2018（017）：1448.

[3]于海東，付祥龍，趙克勇，等.機械制造工藝中合理化機械設(shè)計探討[J].中國設(shè)備工程，2019（23）：98-100.

[4]王淵淵.機械制造工藝中的合理化機械設(shè)計探討[J].現(xiàn)代制造技術(shù)與裝備，2019（7）：114，116.

[5]李金龍，章小紅.基于機械制造工藝中的合理化機械設(shè)計研究[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報，2019（16）：48-49.

[6]顧兆業(yè)，李鵬.淺析機械制造工藝中的合理化機械設(shè)計[J].現(xiàn)代制造技術(shù)與裝備，2018（2）：158-159

（作者單位：湖北大學(xué)知行學(xué)院）