機械制造工藝中的合理化機械設計與探討

李世成 李書林 曹賽賽 李超

摘要： 機械設計與制造涉及多個領域，是多種應用型技術融合起來，形成的一種多元化應用技術體系。隨著機械技術發展，為我國工業生產做出巨大貢獻，不僅提升了生產效率，優化生產流程，還能夠控制生產成本，實現精細化、一體化、智能化發展。基于此，加強對機械設計與制造相關研究具有十分現實的意義。

關鍵詞：機械制造;合理化;機械設計

1 機械設計制造概述

所謂的機械設計制造包括機械設計和機械制造，這主要涉及這些設備結構、潤滑方法和功傳遞方法的設計和實施。由于中國現代工業化改革的迅速發展，各種類型的機械設備在中國制造業中得到了廣泛的應用，極大地促進了機械工業的強勁發展。近年來，數字化、自動化和智能已逐漸成為各個行業發展的支柱，而計算機技術、設計和機械生產的集成無疑將需要企業付出一半甚至超過一半的精力來發展該行業并提高項目效率。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。

2機械制造工藝中的合理化機械設計

2.1對機械自動化產品設計進行持續優化

新時期，應該將節能環保理念融入到機械產品設計環節中，不斷提升機械制造自動化領域環保性、節能性水平，在機械產品設計方面，具體優化體現在產品外形、產品功能兩個層面。一方面，機械產品外形往往決定了在產品使用中消耗資源的情況。機械阻力小，則實際運行中對燃油、燃氣能源使用量更少，能夠降低負載能耗。例如輪胎阻力、風阻等，長期使用中會增加機械負載，所消耗能源也更大。另一方面，機械設計是確保機械產品功能的基礎，應該注重能耗節約，例如，小排量渦輪發動機和柴油機、大排量發動機相比，相同動力基礎上排放更少，應用前景更加廣泛。虛擬化技術的出現，極大解決了企業在機械設計上的這一問題，通過運用計算機信息技術，能夠模擬機械設計的方案運行情況（如圖1）。

2.2現代機械制造中柔性制造系統

柔性制造系統在現代機械制造中得到了應用。柔性制造系統即FMS系統，這種系統將傳統機械制造、計算機、系統工程融合起來，因此也涉及到了復雜的技術，具有高度自動化的特征。通過在現代機械制造中應用FMS 系統，不僅可以滿足現代機械制造提出的高自動化要求，而且也能夠促使現代機械制造實現高柔性化。從這種計算機輔助制造技術的優勢來看，較高的設備利用率、穩定的生產能力、較高的產品質量、顯著的經濟效果等都是FMS 系統在切削交工、焊接沖壓中得到廣泛應用的重要原因。

2.3依托大數據采集技術建立檢測系統

要減少工業生產中的機械設備的故障率，需要從源頭做起，要對整個流水線上所有的機械設備做好檢測工作，對每臺機械設備進行詳細的數據采集工作。人工智能化的數據采集，能夠在設備出現故障的時候，對整個設備的瞬時參數進行采集。當設備再次出現類似故障的時候，就能夠更加迅速地解決問題，使機械設備盡快恢復到實際的生產作業中，最終能夠確保企業的正常運行，避免對企業的經濟效益造成大的影響。

2.4產品設計環節的可靠性優化

產品設計環節的可靠性優化研究可以從兩個方面入手，一方面從產品本身的整體性考慮，即結合產品的功能定位、產品使用環境以及產品使用頻率等信息進行綜合分析，結合企業自身的生產條件進行可靠性優化設計，其中包括產品生產流程、材料選擇、材料處理方式以及最后的組合安裝調試等環節，以此來保證產品在企業自身的生產條件下達到理想的可靠性目標。另一方面將產品本身化整為零，最大限度的優化每一個產品零件的可靠性，這樣就可以保證產品本身可靠性。兩種方式各有優劣，機械制造企業應該結合企業自身的生產條件進行選擇，但不管何種方式，都需要對最終的產品進行質量檢測，保證產品滿足國家同類產品的質量要求標準，保證產品的質量和可靠性。另外，在產品初期的設計過程中，應該就初期測試產品的數據進行細致分析，重點考察極端環境下的產品穩定性，盡可能地在設計中增加一些預防故障的設計和穩定性設計，減少因為不熟悉產品誤操作而導致的產品故障，為后續產品生產和售后打好基礎。

2.5計算機輔助技術的應用

2.5.1三維造型

實際工作中，三維建模是計算機輔助技術應用最集中的體現。在現代設計和制造中，所涉及的工人經常使用CAD 軟件來開發3D 仿真圖形，通過CAD 來分析設備的規格參數和生產要素，更方便地找出機械設計和制造中的詳細缺陷，并采取具體措施來優化這些缺陷。此外，使用計算機輔助技術，專業人員可以在對產品進行全面分析和理解的基礎上更改機械設計和生產計劃，這不僅可以提高產品質量，也大大提高了工作效率。此外，可以減少對機械設計對人工生產的依賴，促進機械制造業的智能發展。

2.5.2機械零件

機械設計和制造過程將包括許多細小零部件。因此，專業設計師必須仔細選擇備件規格，并根據實際設計和制造要求對零件進行專業處理，以確保所有零件都存在，功率計量符合機械設計要求。在此過程中，有效使用計算機技術可以降低零件設計的復雜性。設計人員必須了解機械設備的真正目的，并以人機對話的形式考慮產品規格的理想參數。它可以預測并選擇的不同結果，并防止可能出現的選擇錯誤。優化機械設備的質量，并有助于機械設計和制造的合理發展。

3結束語

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，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。

參考文獻：

[1]高廣慧，丁洪朋.機械制造工藝中的合理化機械設計分析[J].造紙裝備及材料，2020，49（04）：38-39.

[2]申永紅.基于機械制造工藝的合理化機械設計分析[J].內燃機與配件，2020（15）：125-126.

[3]喬蒙.淺談機械制造工藝中的合理化機械設計[J].科技經濟導刊，2020，28（21）：40-41.

[4]練正勝.淺談機械制造工藝中的合理化機械設計[J].產業科技創新，2020，2（21）：50-51.

（作者單位：徐工集團工程機械股份有限公司1? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?徐州工程機械技師學院 江蘇省徐州市2）