试论机械设计在机械制造中的作用
【摘 要】在机械制造中，良好的机械设计能够提高机械产品的性能，对机器的质量以及可靠性有很大的影响。基于此，文章对机械设计在机械制造中的作用进行分析，以期能够提供一个借鉴。
【关键词】机械制造；机械设计；作用
1.机械设计的技术分析
现代机械设计方法具有动态、科学的特点，它能把科学的设计方法都应用到机械设计领域中。现代化的机械设计方法的实质就是将科学的方法引入到机械设计中并得以应用，现代设计有以下几种方法，一是信息方法论，这是实现现代化设计的前提；二是系统论方法；三是控制论方法；四是优化论方法；另外还有是对应论方法、智能论方法、寿命论方法、离散论方法、模糊论方法、突变论方法以及艺术论方法等。将现代设计方法应用到机械设计中就成为现代机械设计方法，目前常用的有创造性设计法、优化设计法、系统设计法、模糊设计法、动态分析设计法、信号分析法等方法。
2.机械制造工艺概述
机械制造工艺是满足产品设计要求、保证产品质量、节约成本、缩减能耗的有效手段，它指导着企业的生产准备、计划调度、生产加工、质量检测等工作，它为产品更新、技术升级、增加经济效益提供了重要保障。其中，工艺流程在产品质量、企业经济效益和竞争实力中发挥着重要的作用，直接指导着产品或者零件的制造过程。
2.1 生产和工艺过程。机械制造工艺中的生产过程具体是指制造机械时，将原材料或者半成品制作成产品的过程，主要包含生产技术的前期准备，原材料与半成品的运输、保管，零部件与产品的装配、调试和检验等。工艺过程隶属于生产过程，它是指改变零部件与产品尺寸大小、外形、性质、相对位置关系的生产操作过程，例如，毛坯制造、机械加工等。其中，工艺过程涵盖了机械加工工艺过程，它具体是指采用机械加工方法改变毛坯的外形、尺寸大小以及表面质量，将其变成产品零部件的过程，此过程通常由一个或者多个加工工序构成，主要包含安装、工位、公步和走刀这四道工序。
2.2 零件装夹。正式生产零件之前，应将其安放在基床或者夹具等位置，此步工序为固定位置，为进一步保障位置的准确性，应对其进行稳固，此步工序为夹紧，固定位置和夹紧统称为装夹。机械生产技术中零件装夹的科学性严重影响着零件的生产品质，同时直接影响着产品的生产速度、生产成本和安全性。通常包含直线、划线找正式和用夹具装夹式这三种零件装夹模式。
2.3 定位。为切实保证零件的精确度，应做好零件的定位作业。定位时，首先严格依照加工工件的具体情况合理选择定位基准，本文中的基准是指点、线、面，且能够在明确工件和加工工具之间具体位置关系中发挥作用，依照所发挥作用和应用场所的不同，将基准划分成设计基准和工艺基准，其中工艺基准依照不同的分类标准，又将其细分为工序基准、定位基准、检测基准和装配基准。
2.4 加工精确度。加工精确度是机械制造工艺中的关键，其直接决定着产品的使用性能，依照不同的要求，可将其划分成尺寸大小精确度、外形精确度、位置精确度和表面质量精确度。在具体的机械加工过程中，为获得准确的尺寸大小精度，主要采用试切法、调整法；为获得准确的外形精确度可以采用轨迹法、成形法。
3.现代设计方法在机械设计中的应用
3.1 可靠性设计。在进行机械设计时，衡量产品质量的最重要一项指标是可靠性。要想做到可靠性设计，则需要通过试验及统计分析对机械的载荷、工况、长度及材料机械性能等数据进行计算，并作为可靠性的重要依据。根据具体的分析和计算，建立可靠性模型，确定设备的使用寿命，对其可靠性进行全面的掌握，对于一些可靠性较为薄弱的环节则可以加以进一步改进，以便于更好的提高机械设备的质量，提升设备的安全可靠性，以便于确保机械设备在生产过程中的安全能够得到较好的保障。
3.2 CAD 技术。目前在设计人员进行机械设计时，必不可少的会使用到CAD 技术。这是充分的利用计算机软、硬件来实现对产品进行设计的一种技术，利用 CAD 技术可以实现进行设计、工程分析、绘画及文档制作，为设计带来了很大的便利。不仅可以确保模块和一体化设计的实现，而且直接导入计算机内的产品模型，在加工中心直接利用传入的加工代码进行机械的加工。应用 CAD 技术，有效的将设计和制造两个环节更好的衔接起来，对机械产品的设计效率和加工效率都有较明显的改善。
3.3 有限元法作业。有限元法作业时环境较为复杂，机械作业时受力情况也无法进行准确的计算和分析，在结构和载荷上都具有复杂性。在传统设计中通常都是通过几个截面来进行简化计算，这不仅无论确保计算结果的准确性，而且仅仅通过对几个截面的设计校核，无法对每个部件的应力分布情况进行准确的确定。所以在现代设计方法，往往利用有限元法，通过计算机来对每个部件的应力情况及薄弱点进行分析，这样能够更好的对设计产品进行改进，确保设计出来的产品质量能够更好的满足开采的要求。
4.现代机械设计过程
由于计算机技术的迅速发展，机械设计理念和流程发生了革命性的变革，现代机械设计逐步转变为以计算机为基础工具，通过相应的工程开发软件进行设计，从而实现了机械产品开发的高效性和高可靠性。
4.1现代机械产品的开发流程
由于机械设计的相关工具进步和理念的沿革，现代机械设计流程与传统的设计流程发生了本质的变化，并在每一环节都对机械设计人员提出了新要求，现代机械产品的设计流程如图1所示：
图1 机械产品开发流程
4.2现代机械设计过程中应该注意的环节
（1）共用性设计。设计人员在保证商业利润以及现有的生产技术条件下，产品设计要尽可能使所有用户在不同的使用环境下，都能得到安全舒适的使用效果。这种设计理念是在无障碍设计基础上发展起来的，工程领域的以人为中心理念的实践和延伸。（2）并行设计。并行设计的主要优势是可以缩短设计时间，有效降低机械产品的设计成本。因此相对于传统的机械设计的串行设计过程具有巨大的优势。并行设计的基本思想是将机械产品从设计到制造和销售看成是一个相互联系的有机整体，在设计过程中要对涉及到的各个细节问题进行统筹考虑。（3）逆向工程技术。逆向工程技术是指基于精确的几何测量数据，对于机械产品进行实物模型重构，从而实现机械产品的设计。要实施逆向工程主要应该解决形状反求、材料反求以及工艺反求等三个主要技术问题。这一工程设计技术为机械产品的快速设计提供了一个重要的技术支持手段。（4）自上而下和自下而上的设计。自下而上的设计是指先生产出机械产品的各种零部件，然后再根据这些部件之间的关系进行组装。自上而下的设计是指先对机械产品的整体布局进行设计，然后根据总体布局的要求进行零部件的具体设计。（5）机构仿真设计。机构仿真设计时，设计者首先要建立零部件的三维模型，其次在对运动部件及其相互约束关系进行确定，最后再进行机构分析。
结束语
在机械设计中，要更加的详细和细致，在生产设备以及安全程序方面都要进行重视，这样才能保证产品设计符合要求，从而促进机械行业的发展。
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