淺談自動化設(shè)備中有關(guān)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的幾點(diǎn)體會

徐海威

（福建星云電子股份有限公司，福建 福州 350015）

對于機(jī)械產(chǎn)品來說，其結(jié)構(gòu)是否實(shí)用和可靠在很大程度上取決于其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性，同時(shí)，機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)水平也能反映出我國在機(jī)械制造領(lǐng)域上的整體水平，一直以來，機(jī)械制造業(yè)都在我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展中占據(jù)著舉足輕重的地位。正是機(jī)械制造業(yè)的不斷發(fā)展，使得越來越多的自動化設(shè)備得以進(jìn)入人們的生活中，并為人們的工作、生活和生產(chǎn)提供了巨大的便利。在對機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)過程中，要對自動化設(shè)備的尺寸、材料及形狀等各方面因素進(jìn)行綜合考慮，通過對機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)，可實(shí)現(xiàn)對自動化設(shè)備的有效優(yōu)化，從而使自動化設(shè)備具備更加豐富的功能與強(qiáng)大的運(yùn)行性能，這也將進(jìn)一步推動我國機(jī)械制造業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。為此，以下便對自動化設(shè)備中有關(guān)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的幾點(diǎn)體會進(jìn)行淺要的探討。

1 自動化設(shè)備中機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的相關(guān)要求

1.1 需要以用戶至上的設(shè)計(jì)理念為指導(dǎo)

對于自動化設(shè)備來說，其產(chǎn)品設(shè)計(jì)是以用戶需求為基礎(chǔ)而建立的，只有對用戶使用需求和市場需求進(jìn)行全方位的了解，才能使自動化設(shè)備的使用性能得到優(yōu)化，才能更好地順應(yīng)市場發(fā)展，并為企業(yè)創(chuàng)造更多的經(jīng)濟(jì)效益。因此，在對自動化設(shè)備中的機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)前，需要分析其使用需求數(shù)據(jù)，確保整個(gè)設(shè)計(jì)工作能夠不會脫離其使用價(jià)值。

1.2 嚴(yán)格把控產(chǎn)品質(zhì)量

自動化設(shè)備產(chǎn)品質(zhì)量是否良好，將對其使用價(jià)值產(chǎn)生直接的影響。在對自動化設(shè)備中的機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)過程中，需要對設(shè)備的最終質(zhì)量予以充分考慮，確保產(chǎn)品能夠按照理想的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性進(jìn)行設(shè)計(jì)。同時(shí)，還要對可能影響自動化設(shè)備產(chǎn)品質(zhì)量的各方面因素進(jìn)行全面的分析，嚴(yán)格控制這些影響因素，以確保自動化設(shè)備的產(chǎn)品質(zhì)量得到切實(shí)保證。當(dāng)然，對自動化設(shè)備產(chǎn)品的使用便捷性、安全性及環(huán)保性進(jìn)行考慮也是必不可少的，這些都決定著整個(gè)產(chǎn)品的最終質(zhì)量。只有對產(chǎn)品實(shí)施全過程化控制，才能保障企業(yè)獲得良好的產(chǎn)品合格率，即通過動態(tài)控制方法對自動化設(shè)備產(chǎn)品的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與加工過程進(jìn)行控制，對其中存在的問題予以及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理，確保發(fā)現(xiàn)的問題能夠得到及時(shí)的反饋，這樣才能使產(chǎn)品設(shè)計(jì)得到優(yōu)化。

1.3 確保功能設(shè)計(jì)滿足使用要求

在確保自動化設(shè)備產(chǎn)品的機(jī)械功能得到充分發(fā)揮的基礎(chǔ)上，應(yīng)對其原材料進(jìn)行加工，以使其成為新的成品。在對自動化設(shè)備的機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)過程中，需要確保設(shè)備功能不僅能夠與使用者所提出的使用要求相一致，更重要的是發(fā)揮其創(chuàng)新性。對機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)需要滿足相應(yīng)的工作原則，使機(jī)械能夠穩(wěn)定運(yùn)行，并達(dá)到設(shè)備在裝配性能和材料力學(xué)性等所提出的各方面要求。

1.4 開展產(chǎn)品優(yōu)化與創(chuàng)新設(shè)計(jì)

國家經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，使我國機(jī)械制造業(yè)正面臨著愈發(fā)激烈的市場競爭環(huán)境，而對于企業(yè)而言，其產(chǎn)品質(zhì)量以及使用性能更是決定企業(yè)能否繼續(xù)生存的關(guān)鍵所在。只有加大機(jī)械結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新力度，才能使企業(yè)具備更強(qiáng)的競爭力。在對自動化設(shè)備中的機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，需要將創(chuàng)造性思維引入其中，并結(jié)合現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)的運(yùn)用，這樣可為產(chǎn)品創(chuàng)造更高的市場價(jià)值。并且，在優(yōu)化設(shè)計(jì)機(jī)械結(jié)構(gòu)時(shí)，還要制定一些具有優(yōu)化空間或可能性的實(shí)施方案，例如，優(yōu)化產(chǎn)品尺寸、改進(jìn)產(chǎn)品制造工藝等方面的方案。

1.5 應(yīng)用智能化技術(shù)來創(chuàng)新設(shè)計(jì)

現(xiàn)階段，我國在自動化設(shè)備機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中，對智能化技術(shù)的應(yīng)用正逐漸深入，智能化技術(shù)的應(yīng)用也為機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作提供了以下優(yōu)勢：首先，能夠?qū)α砑友b備環(huán)境實(shí)施真實(shí)、高效的模擬，可以有效把控零件尺寸、位置及形狀所帶來的影響，進(jìn)而使機(jī)械結(jié)構(gòu)中的零部件設(shè)計(jì)變得更加高效。其次，智能化技術(shù)的發(fā)展，使人們能夠利用平臺來演示各個(gè)零部件的具體裝配路徑，從而使不匹配現(xiàn)象得以大幅減少的同時(shí)，也能更加直觀地把控零部件的具體裝配情況。再次，通過智能化技術(shù)的應(yīng)用，可以大幅縮短自動化設(shè)備對機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)周期，從而顯著提升了自動化設(shè)備的生產(chǎn)效率。最后，相比傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，通過應(yīng)用有限元分析、虛擬化設(shè)計(jì)等多種現(xiàn)代手段，能夠極大提升自動化設(shè)備中機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)合理性，進(jìn)而保障自動化設(shè)備的產(chǎn)品質(zhì)量。

2 自動化設(shè)備中機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的幾點(diǎn)體會

2.1 結(jié)合設(shè)備使用場合開展設(shè)計(jì)優(yōu)化

本文將創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)競賽的某個(gè)獲獎(jiǎng)作品作為分析實(shí)例，該作品的創(chuàng)作目的是能夠自主行走、可遠(yuǎn)端遙控的一種自動化教學(xué)設(shè)備，該設(shè)備的機(jī)械結(jié)構(gòu)屬于組合式機(jī)構(gòu)，其機(jī)械結(jié)構(gòu)主要是通過曲柄遙桿機(jī)構(gòu)、雙搖桿與曲軸連桿之間的相互作用來發(fā)揮其仿生功能的。該設(shè)備雖然具有較為簡單的結(jié)構(gòu)，不過，卻便于攜帶，能夠滿足用戶的使用需求，因此，使用價(jià)值非常高。從該作品也可以看出，對市場及用戶使用需求有一個(gè)充分的了解，方可提高自動化設(shè)備的使用價(jià)值，相應(yīng)的，其內(nèi)在機(jī)械結(jié)構(gòu)也將具備更高的設(shè)計(jì)價(jià)值。

2.2 對材料進(jìn)行優(yōu)化創(chuàng)新

在設(shè)計(jì)機(jī)械結(jié)構(gòu)時(shí)，往往要采用很多不同的原材料，這些種類不同的原材料都有其對應(yīng)的作用和使用價(jià)值。因此，在對自動化設(shè)備的機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)要求，采取不同方式科學(xué)、合理地選擇各種原材料，同時(shí)，還要部分原材料實(shí)施相應(yīng)的加工處理，確保其能夠在自動化設(shè)備的機(jī)械結(jié)構(gòu)中得到合理的應(yīng)用。在機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，實(shí)現(xiàn)對材料的創(chuàng)新運(yùn)用，也就是在確保結(jié)果不發(fā)生改變的基礎(chǔ)上，通過改變機(jī)械結(jié)構(gòu)中的各個(gè)變量來達(dá)到優(yōu)化產(chǎn)品性能的目的。

2.3 優(yōu)化零部件的使用數(shù)量

對于企業(yè)來說，需要以最小的投入來獲取最大的效益，而零部件在機(jī)械結(jié)構(gòu)中的使用數(shù)量則對整個(gè)產(chǎn)品的最終價(jià)值及其功能作用有著直接的影響，而這便需要合理確定零部件的使用數(shù)量，在此基礎(chǔ)上，還要進(jìn)行一定的優(yōu)化。一方面，企業(yè)需要對零部件的測評方案進(jìn)行制定，以便于科學(xué)評測零部件的節(jié)能效果、精確程度、使用頻次以及安全性。另一方面，還要根據(jù)綜合測評結(jié)果來篩選合適的機(jī)械零部件，以優(yōu)勝劣汰為原則來調(diào)整自動化設(shè)備產(chǎn)品中機(jī)械結(jié)構(gòu)的零部件數(shù)量，以使產(chǎn)品的機(jī)械結(jié)構(gòu)得到不斷優(yōu)化，進(jìn)而提高產(chǎn)品性價(jià)比。

2.4 改變零部件的安裝位置

對于自動化設(shè)備產(chǎn)品中的機(jī)械結(jié)構(gòu)來說，零部件是其基礎(chǔ)性的構(gòu)成單位，對零部件的不同排列方式及位置都會在一定程度上影響整個(gè)設(shè)備的最終質(zhì)量。在進(jìn)行機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，需要確保某些零件的高貼合要求得到充分滿足，通過改變零部件的排列位置，控制各個(gè)零部件間的距離，以此提高自動化設(shè)備產(chǎn)品的質(zhì)量。

2.5 改變和優(yōu)化產(chǎn)品外形

對于消費(fèi)者來說，其對產(chǎn)品的第一印象來源于其外形，因此，需要通過改變自動化設(shè)備的外形，以此改變產(chǎn)品總體性能，而這便離不開對整個(gè)機(jī)械結(jié)構(gòu)外形的調(diào)整。在設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)使自動化設(shè)備保持美觀的外型，在此過程中，便要調(diào)整機(jī)械結(jié)構(gòu)中各個(gè)零部件的形狀與尺寸，以此提高機(jī)械結(jié)構(gòu)的精確度，從而更好地優(yōu)化自動化設(shè)備產(chǎn)品的總體性能。

2.6 綠色化的優(yōu)化創(chuàng)新

對于自動化設(shè)備產(chǎn)品來說，無論對其機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行哪種形式的優(yōu)化創(chuàng)新，均需要按照“綠色化”的設(shè)計(jì)主題進(jìn)行設(shè)計(jì)?，F(xiàn)如今，整個(gè)社會都尤為強(qiáng)調(diào)綠色化發(fā)展；在自動化設(shè)備的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中也同樣如此，對其實(shí)施綠色化設(shè)計(jì)也是整個(gè)行業(yè)在發(fā)展與建設(shè)過程中所提出的剛性要求。具體來說，機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)人員需要合理、科學(xué)的規(guī)劃與制定材料、數(shù)量、位置等設(shè)計(jì)方案，在確?；A(chǔ)資源得到有效節(jié)約的同時(shí)，確保自動化設(shè)備中機(jī)械結(jié)構(gòu)零部件的設(shè)計(jì)能夠向著節(jié)能環(huán)?；姆较蜻M(jìn)行發(fā)展，使機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作能夠同時(shí)兼顧其工程意義和生態(tài)意義，這樣才能更好地推動我國現(xiàn)代化社會的可持續(xù)發(fā)展。

3 結(jié)語

總而言之，對自動化設(shè)備中的機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)和智能化，可以使整個(gè)自動化設(shè)備的設(shè)計(jì)水平得到有效提升，實(shí)現(xiàn)對產(chǎn)品設(shè)計(jì)性能的有效優(yōu)化。只有在用戶至上的設(shè)計(jì)理念的指導(dǎo)下，通過改變機(jī)械結(jié)構(gòu)中零部件的數(shù)量、材料、位置、形狀乃至于制造工藝，才可以對以往機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在的不足進(jìn)行有效彌補(bǔ)，從而使自動化設(shè)備能夠更好地適應(yīng)整個(gè)社會的發(fā)展需要，并為我國機(jī)械制造領(lǐng)域的發(fā)展提供有力支持。