機械設計制造中可靠性優化設計分析

李舟舟

【摘? 要】隨著我國各項標準的不斷完善，設計人員應該加強對機械零件表面的重視程度，從設計方面不斷延長零件的使用壽命，在保證節能環保的同時提升機械產品的生產效率，進而推動機械制造業實現可持續發展。基于此，本文主要分析了機械設計制造中可靠性優化設計。

【關鍵詞】機械設計制造;可靠性;優化設計;分析

【中圖分類號】TH122???? 【文獻標識碼】A

引言

隨著我國機械設計制造行業的不斷發展，消費者對產品本身質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化設計尚處于起步階段，存在很多不足和問題，機械制造企業應該將其重視起來，將可靠性優化設計理念貫穿產品設計、制造、售后各個環節，并加大對相關專業人才的培養力度，以此來提升我國機械行業的產品質量，推動機械設計制造行業的快速發展。

1機械設計制造中可靠性優化設計概述

機械設計制造中可靠性優化設計從內容上對其進行理解，可以將其分成兩方面意思進行解讀。一方面指的是“可靠性”，即機械產品在規定的時間內，運用正確的操作方式可以完成規定功能的能力，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“優化設計”，即對機械整體性能進行優化和改進，這其中包括機械產品外觀、體積、工作效率等方面的優化，而優化設計本身是建立在機械產品可靠性基礎上才能實現的，如果忽視對機械可靠性研究，所謂的優化設計不過是空想和空談[1]。

2機械設計制造發展現狀

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

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

3機械設計制造中可靠性優化設計的應用研究

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

3.1標準化設計，控制誤差

首先要進行標準化設計，控制誤差。目前，隨著社會的快速發展，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展的步伐，必須進行標準化設計，提高其作業效率以及產品的質量，從而提高機械制造企業的經濟效益。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素質，還要不間斷地對機械設備進行維護和檢測，并且通過科學、合理的機械設計，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優化零件表面加工設計

機械零件表面是否光滑會直接影響零件的使用壽命。因此，在優化機械設計時，設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。使用機械設備進行制造時，設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，設計人員要根據實際情況調整和優化切削速度，從而提升機械零件表面質量。

3.3產品制造環節的可靠性優化設計

1）在機械設計進程中，相關工程技術人員需要選取領先的數字化設計模式，借助使用自動化的機械設計相關程序、裝置，提升機械加工產品設計過程及方案的合理性。例如在農業領域的相關機械設計過程中，技術人員能在微機、數字化技術的輔助之下，創建機械加工產品的數字化模型，并借助設備模擬設計過程，實現機械產品的功能調試過程。

2）在機械零部件設計過程中，相關工程技術人員可引用計算機輔助設計（CAD）的相關技術，精確把控設計、制造的工藝流程，生成虛擬化的數字產品模型，也能在機械加工制造過程中，依靠數字化軟件、信息系統，跟進調試機械加工工藝，提升機械設計的規范化水準。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，科學安排、調整加工資源的分配。

3）為強化機械設計和加工制造的規范化程度，相關工程技術人員還需要秉承“技術性”、“安全性”、“規范化”等基本理念。規范化指的是根據產品形態，進行標準化的設計，安全性指的是設計人員在計方案推進過程中，保障作業人員人身的安全，技術性指的是設計人員在設計過程中，根據標準、規定，完成設計任務，保證品質的提高和產業結構的改進[5]。

3.4產品售后維修環節的可靠性優化設計

產品售后維修環節的可行性優化設計主要可以從以下幾點收入：第一，收集整理各種產品的維修數據，將產品故障進行分類整理，反饋到產品設計和產品生產部門，在設計生產中運用一些降額設計，以此來提升產品的穩定性，降低故障率。第二，對于一些內部磨損嚴重的零件應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品可靠性能。最后，提高維修人員專業技能水平，鼓勵維修人員可以在維修過程中對產生的故障和問題進行科學分析，幫助企業收集更多有用的產品維修數據[6]。

結束語

近年來，機械制造行業已經逐漸成為影響我國經濟發展的重要因素，但是我國的機械制造業相對于發達國家，在質量、精密性、生產效率以及零件的精度方面還有很大的不足。因此為了在市場經濟競爭日益激烈的背景下，加快機械制造行業的發展，就必須嚴格把控在機械制造工藝方面的每一個環節，并進行合理化的機械設計。

參考文獻：

[1]付群.機械工程的可靠性優化設計分析[J].商品與質量，2019（040）：101.

[2]譚啟鳴.芻議可靠性優化設計在機械工程中的應用[J].建筑工程技術與設計，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計探討[J].中國設備工程，2019（23）：98-100.

[4]王淵淵.機械制造工藝中的合理化機械設計探討[J].現代制造技術與裝備，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計研究[J].科技創新導報，2019（16）：48-49.

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

（作者單位：湖北大學知行學院）