機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)運(yùn)用實(shí)踐

摘 要：隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，科學(xué)技術(shù)水平的提升，我國各個(gè)行業(yè)都在朝著信息化、自動(dòng)化的方向大步前進(jìn)，在激烈的市場競爭中，只有通過優(yōu)化產(chǎn)品設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品創(chuàng)新才能立于不敗之地，并滿足當(dāng)前社會(huì)發(fā)展需求。機(jī)械產(chǎn)品是我國發(fā)展的重要基礎(chǔ)，但目前的設(shè)計(jì)技術(shù)并不能滿足時(shí)代發(fā)展需求，因此對機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)進(jìn)行深入分析，具有積極的現(xiàn)實(shí)意義。

關(guān)鍵詞：機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì);結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù);運(yùn)用實(shí)踐

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.05.067

所謂的機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)，指的是以系統(tǒng)優(yōu)化為基礎(chǔ)，通過運(yùn)用設(shè)計(jì)方式提升機(jī)械產(chǎn)品質(zhì)量，進(jìn)而滿足實(shí)際生產(chǎn)需求與設(shè)計(jì)方案。現(xiàn)階段的機(jī)械產(chǎn)品是以相同類型的產(chǎn)品或是加工工人為模板，通過一定的工作經(jīng)驗(yàn)來確定設(shè)計(jì)方案，而且在完成產(chǎn)品加工后，要對機(jī)械產(chǎn)品進(jìn)行檢測，確保其符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。但是此過程需要消耗大量時(shí)間成本，并會(huì)留下安全隱患。結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)則是根據(jù)尺寸優(yōu)化與拓?fù)鋬?yōu)化技術(shù)，通過科學(xué)設(shè)計(jì)方式制定最佳的設(shè)計(jì)方案，不僅可以提升設(shè)計(jì)效率，還能使機(jī)械產(chǎn)品精度更高，保證產(chǎn)品質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)機(jī)械產(chǎn)品的創(chuàng)新，與實(shí)際市場需求相符，幫助企業(yè)在市場中獲得更多市場份額。

1 結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的方法和層次

1.1 尺寸方面的優(yōu)化技術(shù)

尺寸技術(shù)優(yōu)化是確保拓?fù)渑c形狀關(guān)系不受影響，通過在優(yōu)化設(shè)計(jì)中應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)，找到機(jī)械產(chǎn)品最佳的尺寸變量，通過運(yùn)行實(shí)現(xiàn)重新組合，進(jìn)而制定最高效的優(yōu)化設(shè)計(jì)方案。

1.2 形狀方面的優(yōu)化技術(shù)

在對機(jī)械產(chǎn)品進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，不但要保證產(chǎn)品尺寸符合標(biāo)準(zhǔn)，還要在外觀上滿足實(shí)際施工需求。因此，形狀優(yōu)化技術(shù)要確保機(jī)械產(chǎn)品拓?fù)潢P(guān)系恒定，在對機(jī)械產(chǎn)品進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)要找到最佳形狀變量，根據(jù)設(shè)計(jì)不同的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，找到能夠與實(shí)際工程相符的形狀，讓機(jī)械產(chǎn)品發(fā)揮使用功能。

1.3 拓?fù)浞矫娴膬?yōu)化技術(shù)

拓?fù)鋬?yōu)化技術(shù)是利用離散結(jié)構(gòu)對機(jī)械產(chǎn)品進(jìn)行優(yōu)化的，但在優(yōu)化過程中，要注意孔洞數(shù)量，以及形狀與分布現(xiàn)象，還要對結(jié)構(gòu)邊界采取優(yōu)化措施。離散結(jié)構(gòu)拓?fù)浼夹g(shù)是確保機(jī)械產(chǎn)品數(shù)據(jù)準(zhǔn)確的核心技術(shù)，保證各個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)可實(shí)現(xiàn)最優(yōu)連接方式。

2 結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)的設(shè)計(jì)方式

2.1 要確定目標(biāo)函數(shù)

機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)優(yōu)化中，目標(biāo)函數(shù)是最基本的參數(shù)，利用目標(biāo)函數(shù)確保機(jī)械產(chǎn)品技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行有效設(shè)定，能夠?qū)庸ぶ械木唧w要求進(jìn)行整理，通過目標(biāo)函數(shù)還能降低機(jī)械產(chǎn)品的變形程度。

2.2 進(jìn)行函數(shù)變量的設(shè)計(jì)

在確定目標(biāo)函數(shù)后，就要確定函數(shù)中的設(shè)計(jì)參數(shù)。對于機(jī)械產(chǎn)品參數(shù)設(shè)定來說，一般包括物理參數(shù)與幾何參數(shù)兩種，例如零件設(shè)計(jì)中的厚度、長、寬等，任何參數(shù)出現(xiàn)偏差，都會(huì)對整個(gè)產(chǎn)品造成嚴(yán)重影響，不但會(huì)影響機(jī)械產(chǎn)品質(zhì)量，還會(huì)對企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益與健康發(fā)展造成阻礙。

2.3 選擇最佳優(yōu)化設(shè)計(jì)方式

在機(jī)械產(chǎn)品優(yōu)化設(shè)計(jì)中，確定最佳設(shè)計(jì)方案是最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。由于優(yōu)化設(shè)計(jì)方案多種多樣，而且各具特色，所以要在全部的優(yōu)化設(shè)計(jì)方案中選擇最佳的方案就要慎重選擇。因此，在選擇時(shí)要根據(jù)實(shí)際情況與機(jī)械產(chǎn)品工程相結(jié)合來進(jìn)行分析，最后確定最為適合的設(shè)計(jì)方案。而且在進(jìn)行產(chǎn)品加工時(shí)，要求專業(yè)人員對該方案進(jìn)行評價(jià)，進(jìn)而提升產(chǎn)品設(shè)計(jì)水平與產(chǎn)品質(zhì)量。

3 機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)應(yīng)用策略探討

3.1 提高技術(shù)人員的綜合素質(zhì)

在對機(jī)械產(chǎn)品進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化時(shí)，相關(guān)技術(shù)人員要具備扎實(shí)的專業(yè)知識，并且要懂得數(shù)學(xué)建模知識。設(shè)計(jì)人員要掌握設(shè)計(jì)規(guī)范要求，能夠?qū)a(chǎn)品功能發(fā)揮出來，利用數(shù)學(xué)語言對設(shè)計(jì)內(nèi)容與其中遺留的問題進(jìn)行闡述，進(jìn)而選擇最佳的數(shù)學(xué)模型。設(shè)計(jì)人員除了具備建模能力外，還要具備解決問題的能力，根據(jù)參數(shù)變量的不同，在求解時(shí)能夠得到最佳答案。

3.2 在結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)中要運(yùn)用各個(gè)學(xué)科的綜合能力

對于機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)優(yōu)化來說，這是一項(xiàng)復(fù)雜的工程，涉及的知識面非常廣，與各個(gè)專業(yè)學(xué)科都有交集，如計(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)學(xué)、數(shù)據(jù)分析等。在對機(jī)械產(chǎn)品進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，要從多方面進(jìn)行考慮，明確設(shè)計(jì)方案是否具備可操作性。首先要以工程宏觀角度出發(fā)，將設(shè)計(jì)系統(tǒng)中不同的設(shè)計(jì)內(nèi)容通過相對的知識設(shè)定目標(biāo)函數(shù)，對函數(shù)變量進(jìn)行優(yōu)化，對每個(gè)模塊都進(jìn)行精心設(shè)計(jì)，找到其中的聯(lián)系，并對其進(jìn)行整體組合，確保優(yōu)化設(shè)計(jì)方案中的完整性。

3.3 要注重實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的創(chuàng)新發(fā)展

根據(jù)市場實(shí)際需求，通過對設(shè)計(jì)方案進(jìn)行變革，保證機(jī)械產(chǎn)品的創(chuàng)新性。隨著社會(huì)的發(fā)展，企業(yè)要想在市場中獲得競爭力，創(chuàng)新能力尤為重要，進(jìn)而讓企業(yè)在激烈的市場中立于不敗之地。在進(jìn)行創(chuàng)新改革時(shí)，要打破傳統(tǒng)觀念的束縛，創(chuàng)新思維要與時(shí)俱進(jìn)，緊跟時(shí)代步伐，深入市場進(jìn)行調(diào)研，設(shè)計(jì)出能夠滿足市場需求的機(jī)械產(chǎn)品。

4 結(jié)束語

機(jī)械產(chǎn)品對于我國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展至關(guān)重要，社會(huì)將關(guān)注點(diǎn)更多的放在了機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)與質(zhì)量方面，因此要降低產(chǎn)品殘次率，利用結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)保證產(chǎn)品質(zhì)量，使企業(yè)能夠更好的發(fā)展。

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：29-31.

作者簡介：趙冬（1988-），男，安徽靈璧人，碩士研究生，助教，主要從事機(jī)械設(shè)計(jì)制造相關(guān)專業(yè)的教學(xué)和研究。