李舟舟

【摘? 要】隨著我國(guó)各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)的不斷完善，設(shè)計(jì)人員應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)機(jī)械零件表面的重視程度，從設(shè)計(jì)方面不斷延長(zhǎng)零件的使用壽命，在保證節(jié)能環(huán)保的同時(shí)提升機(jī)械產(chǎn)品的生產(chǎn)效率，進(jìn)而推動(dòng)機(jī)械制造業(yè)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展?；诖?，本文主要分析了機(jī)械設(shè)計(jì)制造中可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)。

【關(guān)鍵詞】機(jī)械設(shè)計(jì)制造;可靠性;優(yōu)化設(shè)計(jì);分析

【中圖分類號(hào)】TH122???? 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A

引言

隨著我國(guó)機(jī)械設(shè)計(jì)制造行業(yè)的不斷發(fā)展，消費(fèi)者對(duì)產(chǎn)品本身質(zhì)量和使用性能的重視程度逐漸提升，但由于我國(guó)機(jī)械可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)尚處于起步階段，存在很多不足和問(wèn)題，機(jī)械制造企業(yè)應(yīng)該將其重視起來(lái)，將可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)理念貫穿產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造、售后各個(gè)環(huán)節(jié)，并加大對(duì)相關(guān)專業(yè)人才的培養(yǎng)力度，以此來(lái)提升我國(guó)機(jī)械行業(yè)的產(chǎn)品質(zhì)量，推動(dòng)機(jī)械設(shè)計(jì)制造行業(yè)的快速發(fā)展。

1機(jī)械設(shè)計(jì)制造中可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)概述

機(jī)械設(shè)計(jì)制造中可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)從內(nèi)容上對(duì)其進(jìn)行理解，可以將其分成兩方面意思進(jìn)行解讀。一方面指的是“可靠性”，即機(jī)械產(chǎn)品在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，運(yùn)用正確的操作方式可以完成規(guī)定功能的能力，其中包括了機(jī)械的抗干擾能力、工作效率以及日常維護(hù)消耗等因素，而衡量機(jī)械可靠性的指標(biāo)主要包括可靠度、無(wú)故障率以及失效率三點(diǎn)。另一方面指的是“優(yōu)化設(shè)計(jì)”，即對(duì)機(jī)械整體性能進(jìn)行優(yōu)化和改進(jìn)，這其中包括機(jī)械產(chǎn)品外觀、體積、工作效率等方面的優(yōu)化，而優(yōu)化設(shè)計(jì)本身是建立在機(jī)械產(chǎn)品可靠性基礎(chǔ)上才能實(shí)現(xiàn)的，如果忽視對(duì)機(jī)械可靠性研究，所謂的優(yōu)化設(shè)計(jì)不過(guò)是空想和空談[1]。

2機(jī)械設(shè)計(jì)制造發(fā)展現(xiàn)狀

當(dāng)前有很大一部分機(jī)械制造企業(yè)設(shè)計(jì)水平不足，缺乏具有高水平的機(jī)械設(shè)計(jì)師，對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)采用“引進(jìn)—模仿”的設(shè)計(jì)模式，即引入國(guó)外或國(guó)內(nèi)其他企業(yè)的機(jī)械生產(chǎn)設(shè)備，并進(jìn)行研究，然后據(jù)此模仿設(shè)計(jì)機(jī)械生產(chǎn)設(shè)備，導(dǎo)致企業(yè)設(shè)計(jì)理念落后，缺乏機(jī)械設(shè)計(jì)核心競(jìng)爭(zhēng)力和設(shè)計(jì)能力，無(wú)論是在設(shè)計(jì)外觀還是內(nèi)部性能，設(shè)計(jì)上總體存在缺陷和不足。在設(shè)計(jì)方式方面，機(jī)械設(shè)計(jì)制造行業(yè)普遍逐漸采用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的方式，推廣無(wú)圖紙?jiān)O(shè)計(jì)方式，但總體上講，計(jì)算機(jī)無(wú)圖紙?jiān)O(shè)計(jì)推廣程度較低，目前很大一部分小型機(jī)械企業(yè)仍然以人工繪圖設(shè)計(jì)為主，不具備計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)的條件和能力。因此，在自主設(shè)計(jì)能力、設(shè)計(jì)理念和設(shè)計(jì)方式等方面，機(jī)械制造企業(yè)還有較大的提升空間[2]。

當(dāng)前我國(guó)機(jī)械制造業(yè)主要存在以下兩個(gè)問(wèn)題：一是制造自主研發(fā)能力有待提高，引入先進(jìn)制造技術(shù)已是機(jī)械制造業(yè)的共識(shí)，總體上技術(shù)的引入并不能完全彌補(bǔ)研發(fā)能力的不足;二是具有高、精、尖特點(diǎn)的產(chǎn)品較少，在高、精、尖機(jī)械產(chǎn)品的制造方面存在不足。也就是說(shuō)，當(dāng)前機(jī)械制造業(yè)的產(chǎn)品質(zhì)量有了很大提升，但在一些制造精密、對(duì)制造技術(shù)和工藝要求較高的產(chǎn)品制造方面仍然存在問(wèn)題。隨著制造技術(shù)的不斷發(fā)展，人工智能、自動(dòng)化、虛擬技術(shù)、信息化技術(shù)、微細(xì)制造與納米技術(shù)、超高速切削磨削等技術(shù)在機(jī)械制造行業(yè)的廣泛應(yīng)用，引入先進(jìn)的制造技術(shù)來(lái)提高機(jī)械制造生產(chǎn)率和產(chǎn)品質(zhì)量已經(jīng)成為當(dāng)前機(jī)械制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主要方向[3]。

3機(jī)械設(shè)計(jì)制造中可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)的應(yīng)用研究

現(xiàn)階段，我國(guó)的機(jī)械設(shè)計(jì)，將發(fā)展的核心放在了設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化這方面。因此，在進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)的時(shí)候，需要高高度重視零件產(chǎn)品的使用性能和設(shè)計(jì)的水平，從而提高機(jī)械制造的水平，提高企業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，這樣企業(yè)才能獲得更髙的經(jīng)濟(jì)效益。

3.1標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)，控制誤差

首先要進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)，控制誤差。目前，隨著社會(huì)的快速發(fā)展，對(duì)機(jī)械的功能提出了更高的要求，因此為了保證機(jī)械制造工藝能夠跟上時(shí)代發(fā)展的步伐，必須進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)，提高其作業(yè)效率以及產(chǎn)品的質(zhì)量，從而提高機(jī)械制造企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。另外，誤差較大也是目前機(jī)械制造加工中常見的問(wèn)題，會(huì)直接影響產(chǎn)品的精度，因此在實(shí)際機(jī)械制造過(guò)程中，不僅要提高工人的專業(yè)素質(zhì)，還要不間斷地對(duì)機(jī)械設(shè)備進(jìn)行維護(hù)和檢測(cè)，并且通過(guò)科學(xué)、合理的機(jī)械設(shè)計(jì)，加強(qiáng)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(yōu)化零件表面加工設(shè)計(jì)

機(jī)械零件表面是否光滑會(huì)直接影響零件的使用壽命。因此，在優(yōu)化機(jī)械設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)人員要采取合理方式提升零件表面的加工工藝。制造機(jī)械零件時(shí)，可以選擇副偏角較小的工具，以降低機(jī)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(rùn)或者刀半徑較大的工具進(jìn)行制造，以有效提升機(jī)械零件表面的光滑程度。使用機(jī)械設(shè)備進(jìn)行制造時(shí)，設(shè)備的切削速度也會(huì)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(huì)較為粗糙。因此，設(shè)計(jì)人員要根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整和優(yōu)化切削速度，從而提升機(jī)械零件表面質(zhì)量。

3.3產(chǎn)品制造環(huán)節(jié)的可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)

1）在機(jī)械設(shè)計(jì)進(jìn)程中，相關(guān)工程技術(shù)人員需要選取領(lǐng)先的數(shù)字化設(shè)計(jì)模式，借助使用自動(dòng)化的機(jī)械設(shè)計(jì)相關(guān)程序、裝置，提升機(jī)械加工產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程及方案的合理性。例如在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的相關(guān)機(jī)械設(shè)計(jì)過(guò)程中，技術(shù)人員能在微機(jī)、數(shù)字化技術(shù)的輔助之下，創(chuàng)建機(jī)械加工產(chǎn)品的數(shù)字化模型，并借助設(shè)備模擬設(shè)計(jì)過(guò)程，實(shí)現(xiàn)機(jī)械產(chǎn)品的功能調(diào)試過(guò)程。

2）在機(jī)械零部件設(shè)計(jì)過(guò)程中，相關(guān)工程技術(shù)人員可引用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）的相關(guān)技術(shù)，精確把控設(shè)計(jì)、制造的工藝流程，生成虛擬化的數(shù)字產(chǎn)品模型，也能在機(jī)械加工制造過(guò)程中，依靠數(shù)字化軟件、信息系統(tǒng)，跟進(jìn)調(diào)試機(jī)械加工工藝，提升機(jī)械設(shè)計(jì)的規(guī)范化水準(zhǔn)。并且在機(jī)械加工制造流標(biāo)準(zhǔn)化之后，防止加工材料不必要的損耗，科學(xué)安排、調(diào)整加工資源的分配。

3）為強(qiáng)化機(jī)械設(shè)計(jì)和加工制造的規(guī)范化程度，相關(guān)工程技術(shù)人員還需要秉承“技術(shù)性”、“安全性”、“規(guī)范化”等基本理念。規(guī)范化指的是根據(jù)產(chǎn)品形態(tài)，進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化的設(shè)計(jì)，安全性指的是設(shè)計(jì)人員在計(jì)方案推進(jìn)過(guò)程中，保障作業(yè)人員人身的安全，技術(shù)性指的是設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)過(guò)程中，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)定，完成設(shè)計(jì)任務(wù)，保證品質(zhì)的提高和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的改進(jìn)[5]。

3.4產(chǎn)品售后維修環(huán)節(jié)的可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)

產(chǎn)品售后維修環(huán)節(jié)的可行性優(yōu)化設(shè)計(jì)主要可以從以下幾點(diǎn)收入：第一，收集整理各種產(chǎn)品的維修數(shù)據(jù)，將產(chǎn)品故障進(jìn)行分類整理，反饋到產(chǎn)品設(shè)計(jì)和產(chǎn)品生產(chǎn)部門，在設(shè)計(jì)生產(chǎn)中運(yùn)用一些降額設(shè)計(jì)，以此來(lái)提升產(chǎn)品的穩(wěn)定性，降低故障率。第二，對(duì)于一些內(nèi)部磨損嚴(yán)重的零件應(yīng)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(hù)費(fèi)用來(lái)?yè)Q取更高的產(chǎn)品可靠性能。最后，提高維修人員專業(yè)技能水平，鼓勵(lì)維修人員可以在維修過(guò)程中對(duì)產(chǎn)生的故障和問(wèn)題進(jìn)行科學(xué)分析，幫助企業(yè)收集更多有用的產(chǎn)品維修數(shù)據(jù)[6]。

結(jié)束語(yǔ)

近年來(lái)，機(jī)械制造行業(yè)已經(jīng)逐漸成為影響我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要因素，但是我國(guó)的機(jī)械制造業(yè)相對(duì)于發(fā)達(dá)國(guó)家，在質(zhì)量、精密性、生產(chǎn)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(chǎng)經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)日益激烈的背景下，加快機(jī)械制造行業(yè)的發(fā)展，就必須嚴(yán)格把控在機(jī)械制造工藝方面的每一個(gè)環(huán)節(jié)，并進(jìn)行合理化的機(jī)械設(shè)計(jì)。

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（作者單位：湖北大學(xué)知行學(xué)院）