淺析機(jī)械設(shè)計(jì)在機(jī)械設(shè)計(jì)與制造中的重要性

易昌勝 田鵬 黃啟紅

摘 要：為了提高機(jī)械設(shè)計(jì)技術(shù)水平，根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)逐漸復(fù)雜化的特點(diǎn)，尤其是對(duì)機(jī)械產(chǎn)品的高性能，高質(zhì)量的需求，需要我們不斷發(fā)掘設(shè)計(jì)技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，只有這樣才能促進(jìn)機(jī)械設(shè)計(jì)水平快速提高。本文主要圍繞下機(jī)械設(shè)計(jì)的創(chuàng)新理念和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)展開(kāi)討論。機(jī)械設(shè)計(jì)制造作為機(jī)械設(shè)計(jì)與制造的重要部分，對(duì)于社會(huì)經(jīng)濟(jì)有著很大影響。本文主要對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)制造方法進(jìn)行分析，并探討在機(jī)械設(shè)計(jì)與制造中的重要性。

關(guān)鍵詞：機(jī)械設(shè)計(jì);機(jī)械制造;分析研究

設(shè)計(jì)技術(shù)與傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)相比而言，本身就包含了設(shè)計(jì)方法創(chuàng)新的理念和思路。任何一件事物的創(chuàng)新都離不開(kāi)思維的創(chuàng)新，機(jī)械設(shè)計(jì)也不例外，創(chuàng)新思維是機(jī)械設(shè)計(jì)不斷向前發(fā)展的根本。作為機(jī)械設(shè)計(jì)的從業(yè)人員，要善于把理論知識(shí)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)相結(jié)合，并且運(yùn)用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)，設(shè)計(jì)出符合大眾需求的高品質(zhì)機(jī)械產(chǎn)品。

一、機(jī)械設(shè)計(jì)在機(jī)械設(shè)計(jì)與制造中的重要性

（1）程序性：從機(jī)械設(shè)計(jì)的過(guò)程來(lái)看，它更加重視產(chǎn)品從設(shè)計(jì)到生產(chǎn)再到銷售的一體化設(shè)計(jì)，因此這就需要設(shè)計(jì)者從產(chǎn)品規(guī)劃、產(chǎn)品方案的設(shè)計(jì)、技術(shù)設(shè)計(jì)以及施工總體設(shè)計(jì)等步驟進(jìn)行全面的考慮，從而更加體現(xiàn)機(jī)械設(shè)計(jì)方法的程序性。

（2）系統(tǒng)性：從設(shè)計(jì)系統(tǒng)的角度來(lái)分析，機(jī)械設(shè)計(jì)更加注重使用系統(tǒng)工程來(lái)進(jìn)行處理問(wèn)題，因此在設(shè)計(jì)的過(guò)程中力求將各個(gè)部分進(jìn)行關(guān)聯(lián)，使其成為一個(gè)有機(jī)的整體，從而使整個(gè)系統(tǒng)得到最優(yōu)化的處理，使系統(tǒng)與外界也能產(chǎn)生相應(yīng)的聯(lián)系。

（3）創(chuàng)造性：當(dāng)前我國(guó)經(jīng)濟(jì)處在轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式，優(yōu)化經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)化增長(zhǎng)動(dòng)力的攻關(guān)期。供給側(cè)創(chuàng)新不足導(dǎo)致很多關(guān)鍵設(shè)備，核心技術(shù)和高端產(chǎn)品依賴進(jìn)口，核心技術(shù)被“卡脖子”的事情時(shí)有發(fā)生。解決這一問(wèn)題的關(guān)鍵在提高科技創(chuàng)新能力，提高供給側(cè)體系質(zhì)量。因此機(jī)械設(shè)計(jì)要敢于打破常規(guī)，突破傳統(tǒng)思維，探索新方法，新原理，并且依托先進(jìn)的設(shè)計(jì)技術(shù)和工具，來(lái)開(kāi)發(fā)出高品質(zhì)的，具有原創(chuàng)性的新產(chǎn)品。

（4）高效性：運(yùn)用技術(shù)設(shè)計(jì)出的機(jī)械產(chǎn)品，在質(zhì)量檢測(cè)時(shí)可以直接使用計(jì)算機(jī)直接進(jìn)行模擬使用，這樣設(shè)計(jì)者可以直接看到自己設(shè)計(jì)產(chǎn)品的質(zhì)量水平，同時(shí)節(jié)約了很多設(shè)計(jì)時(shí)間。除此之外機(jī)械設(shè)計(jì)可以縮短前期準(zhǔn)備和細(xì)節(jié)工作的時(shí)間，大大提高了設(shè)計(jì)人員的工作效率。

（5）優(yōu)化性：機(jī)械設(shè)計(jì)技術(shù)力求通過(guò)不斷優(yōu)化相關(guān)的理論和技術(shù)，達(dá)到技術(shù)系統(tǒng)的優(yōu)化，從而使參數(shù)、結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)整體等都得到最優(yōu)化的處理，進(jìn)而使產(chǎn)品具備高性能、低成本的特點(diǎn)。

二、機(jī)械設(shè)計(jì)方法分析

（一）系統(tǒng)分析設(shè)計(jì)方法

在傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法中，一般都是將要設(shè)計(jì)的產(chǎn)品分為幾個(gè)模塊，分別進(jìn)行探討研究。但在一個(gè)公司內(nèi)各部門之間并不能做到及時(shí)交流，這種現(xiàn)象導(dǎo)致各部門設(shè)計(jì)出的部件產(chǎn)品都是獨(dú)立存在的，片面不完整的。而系統(tǒng)分析設(shè)計(jì)方法要求，產(chǎn)品在設(shè)計(jì)過(guò)程中是一個(gè)完整的整體，要用系統(tǒng)完整的方法進(jìn)行設(shè)計(jì)，在確立好設(shè)計(jì)方案后還要把產(chǎn)品的制造過(guò)程和運(yùn)行情況都考慮進(jìn)去。要想設(shè)計(jì)出一個(gè)好產(chǎn)品，就要把系統(tǒng)開(kāi)發(fā)、制造、運(yùn)行三個(gè)方面綜合考慮，這樣設(shè)計(jì)生產(chǎn)出的產(chǎn)品才能符合社會(huì)需要。

（二）優(yōu)化設(shè)計(jì)方法

傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法是根據(jù)人的經(jīng)驗(yàn)和想法直接確定方案的設(shè)計(jì)模式，已經(jīng)不再符合機(jī)械設(shè)計(jì)。優(yōu)化設(shè)計(jì)方法不僅要考慮所設(shè)計(jì)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)，同時(shí)還要把所設(shè)計(jì)產(chǎn)品的運(yùn)輸和流通等都考慮全面。要完成一個(gè)優(yōu)秀的機(jī)械化設(shè)計(jì)方案，需把優(yōu)化設(shè)計(jì)中的數(shù)學(xué)模型和設(shè)計(jì)方法都運(yùn)用到其中。因?yàn)閮?yōu)化涉及的方法是以數(shù)學(xué)模型為基礎(chǔ)，以計(jì)算機(jī)技術(shù)為工具，在探究數(shù)學(xué)模型的過(guò)程中找到設(shè)計(jì)產(chǎn)品的最佳方案，所以機(jī)械設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)產(chǎn)品前首先要建立一個(gè)完整的數(shù)學(xué)模型，這樣一個(gè)復(fù)雜的機(jī)械問(wèn)題就轉(zhuǎn)變?yōu)榱藬?shù)學(xué)建模問(wèn)題。設(shè)計(jì)人員在選出最佳方案后，應(yīng)用計(jì)算機(jī)軟件將設(shè)計(jì)的數(shù)學(xué)模型求出解，然后再將求出的結(jié)果應(yīng)用到機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，從而滿足產(chǎn)品設(shè)計(jì)的各種需求。

（三）有限元分析方法

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，有限元分析方法迅速發(fā)展成為設(shè)計(jì)計(jì)算方法重要組成部分，這種方法的使用原理是將設(shè)計(jì)產(chǎn)品分成有限的、獨(dú)立的、相互聯(lián)結(jié)的三個(gè)部分，這些被分出的部分大多都是一些比較常見(jiàn)的形狀。例如在有限元分析方法中，如果被分析的產(chǎn)品是平面的，就可以把它劃分到四邊形里面，如果要分析到產(chǎn)品是立體的，就可以把它劃分到六面體里面。在劃分完產(chǎn)品單元后，設(shè)計(jì)人員接下來(lái)就要確定所分析產(chǎn)品的每個(gè)變量，然后將分析出的產(chǎn)品變量應(yīng)用的單元函數(shù)中，并進(jìn)行求解，最后再將列出的單元方程連立求解。

（四）機(jī)械設(shè)計(jì)制造技術(shù)要點(diǎn)

1. 提高機(jī)械加工的精度

對(duì)于機(jī)械零件來(lái)說(shuō)，精度是對(duì)其質(zhì)量進(jìn)行衡量的一個(gè)非常重要的標(biāo)準(zhǔn)。想要對(duì)零件的精確度和與客戶需求的符合程度進(jìn)行保證，就需要在合理化的設(shè)計(jì)當(dāng)中，對(duì)設(shè)計(jì)方式進(jìn)行有效的應(yīng)用。首先要注意的就是在測(cè)量中遇到的一些問(wèn)題，測(cè)量?jī)?nèi)容是由測(cè)量工具獲取的，因此在測(cè)量工具的精度是非常重要的，但出現(xiàn)問(wèn)題就會(huì)影響到測(cè)量的整體精度，因此在進(jìn)行測(cè)量的過(guò)程中需要與實(shí)際的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行有效結(jié)合。另外，要與客戶的需求進(jìn)行契合。其次，在加工的過(guò)程中，還要對(duì)加工工具進(jìn)行重視，要及時(shí)的優(yōu)化加工的方式，對(duì)加工工具的質(zhì)量進(jìn)行保證，進(jìn)而增強(qiáng)工具與產(chǎn)品之間的契合度，減少之間可能會(huì)產(chǎn)生的誤差。最后，在合理化的機(jī)械設(shè)計(jì)與加工中，需要根據(jù)相關(guān)的因素采取相適應(yīng)的控制方式，繼而最大程度的減少誤差。

2. 確保加工表面的質(zhì)量

在機(jī)械設(shè)計(jì)的過(guò)程中，表面加質(zhì)量是一項(xiàng)非常重要的內(nèi)容，這項(xiàng)內(nèi)容對(duì)于加工件的物理化學(xué)性能和壽命以及可靠性方面都具有直接性的影響，因此在制造設(shè)計(jì)的過(guò)程中，需要采取有效的措施對(duì)其質(zhì)量進(jìn)行保證。首先要合理的選擇加工的工具，要與加工工件的屬性相吻合，從而更好的進(jìn)行工件的制造，減小工具表面粗糙的程度;其次還要選擇會(huì)是的切削條件，要根據(jù)材料的不同才采用不同的切削速度，進(jìn)而提高表面的質(zhì)量;最后要減少表面層的變形，在進(jìn)行工件加工的時(shí)候，要合理的控制后刀面磨損程度和切削用量。

（五）機(jī)械制造工藝及流程

1. 零件的定位

零件是機(jī)械制造業(yè)中重要的組成要素，零件定位的準(zhǔn)確性，對(duì)于制造過(guò)程的精準(zhǔn)度及產(chǎn)品的質(zhì)量起著至關(guān)重要的影響。因此，機(jī)械制造加工的首要前提就是對(duì)零件進(jìn)行精準(zhǔn)的定位。在進(jìn)行定位的過(guò)程中，要對(duì)選擇的參照物要符合條件，選擇的標(biāo)準(zhǔn)也要依據(jù)不同種類的零件的使用說(shuō)明及安裝位置進(jìn)行適當(dāng)?shù)淖兓?。隨著機(jī)械制造業(yè)產(chǎn)品種類及性能的不斷創(chuàng)新與發(fā)展，對(duì)于制造精度的要求也越來(lái)越高，因此，零件的定位工作對(duì)于機(jī)械產(chǎn)品的質(zhì)量起著至關(guān)重要的作用及影響。

2. 零件的裝夾

在機(jī)械工藝的加工過(guò)程中，為了提升整個(gè)工序的標(biāo)準(zhǔn)化，就需要將零件放進(jìn)機(jī)床及磨具等夾具中進(jìn)行位置的調(diào)整，并進(jìn)行加固處理的工作，確保零件在加工的過(guò)程中保持穩(wěn)定的位置，避免了零件出現(xiàn)變形的現(xiàn)象，這個(gè)操作過(guò)程就是裝夾。裝夾在整個(gè)零件加工的過(guò)程中起著關(guān)鍵的作用，直接決定著零件產(chǎn)品的整體質(zhì)量和水平，同時(shí)也影響著生產(chǎn)的時(shí)效性及企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。因此，就要保證整個(gè)裝夾過(guò)程的科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)，并對(duì)各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行實(shí)時(shí)的把控。

三、結(jié)語(yǔ)

總之，機(jī)械設(shè)計(jì)方法是在傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)方法的基礎(chǔ)上進(jìn)行的完善和發(fā)展，這個(gè)系統(tǒng)的主動(dòng)性比較強(qiáng)，設(shè)計(jì)需要的時(shí)間短，消耗低的優(yōu)點(diǎn)。除了這些，機(jī)械設(shè)計(jì)方法在產(chǎn)品的制造、報(bào)廢、回收等方面都比傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)方法要好。

參考文獻(xiàn)：

[1]蘇佳楠，馮楊.機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化的發(fā)展方向研究[J].農(nóng)家科技（上旬刊），2019（1）：198.

[2]孫朝霞，趙建發(fā)，付明慧.機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化發(fā)展方向的研究[J].工程建設(shè)與設(shè)計(jì)，2019（4）：176-177.