閔福均

（淮安市高級(jí)職業(yè)技術(shù)學(xué)校，江蘇 淮安 223005）

機(jī)械設(shè)計(jì)是根據(jù)使用要求對(duì)機(jī)械的工作原理、結(jié)構(gòu)、運(yùn)動(dòng)方式、力和能量的傳遞方式、各個(gè)零件的材料和形狀尺寸、潤(rùn)滑方法等進(jìn)行構(gòu)思、分析和計(jì)算并將其轉(zhuǎn)化為具體的描述以作為制造依據(jù)的工作過程[1]。

1 該背景下機(jī)械設(shè)計(jì)優(yōu)化的重要性

（1）機(jī)械設(shè)計(jì)是機(jī)械工程的重要組成部分，機(jī)械設(shè)計(jì)者在進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)時(shí)他要考慮到一整個(gè)過程其中包括：設(shè)計(jì)、制造、使用、維護(hù)，如果設(shè)計(jì)者在設(shè)計(jì)時(shí)僅僅只考慮設(shè)計(jì)這一方面，而不從使用者的角度來考慮，那么他的這個(gè)設(shè)計(jì)將是失敗的。但是如果要完全滿足用戶的使用體驗(yàn)，單純的依賴設(shè)計(jì)者和操作者是很難完成的，這就需要結(jié)合智能機(jī)械的自身特點(diǎn)，從智能機(jī)械化的設(shè)計(jì)路徑優(yōu)化角度去進(jìn)行分析，通過人工智能完成零誤差或者小誤差的加工程序，并且該項(xiàng)技術(shù)在船舶設(shè)計(jì)、汽車設(shè)計(jì)、汽輪機(jī)設(shè)計(jì)等都有大范圍的使用，并且取得較好的成果。

通過優(yōu)化機(jī)械設(shè)計(jì)，可以保障產(chǎn)品的質(zhì)量，在一些重要設(shè)計(jì)中，比如汽車、汽輪這一類的設(shè)計(jì)，它們生產(chǎn)出來，對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的要求是非常嚴(yán)格的，換而言之，如果在對(duì)機(jī)械的設(shè)計(jì)中弄錯(cuò)了一個(gè)小小的零件都是非常嚴(yán)重的事情，因?yàn)槠囎鳛樯钪蟹浅３Ｒ姷慕煌üぞ?，一旦出現(xiàn)事故，輕則損壞車主與公共設(shè)施，重則危害車主、他人性命，汽輪作為一個(gè)非常重要的交通工具，一旦出現(xiàn)質(zhì)量問題，那么乘坐汽輪的乘客的生命都將受到威脅。機(jī)械設(shè)計(jì)優(yōu)化的目的就是要在眾多的設(shè)計(jì)方案中選擇最優(yōu)的那個(gè)設(shè)計(jì)方案，并且所選擇的這個(gè)方案必須是最能保障其使用效果與質(zhì)量的。

（2）優(yōu)化設(shè)計(jì)可以在很大的程度上節(jié)約機(jī)械生產(chǎn)的成本，通過合理的設(shè)計(jì)選擇最合適的了原材料，并將所有的材料都充分的運(yùn)用上，不浪費(fèi)原材料，從而讓企業(yè)獲得最大的經(jīng)濟(jì)效益。機(jī)械設(shè)計(jì)通常都是一個(gè)漫長(zhǎng)的過程，期間需要穩(wěn)定的經(jīng)濟(jì)投入與原材料的供應(yīng)，這一點(diǎn)另很多相關(guān)的主管部分如堪重負(fù)。因此在機(jī)械設(shè)計(jì)中要將將成本控制在最低，但是，有的不良廠家為了節(jié)約成本而選擇價(jià)格更低的材料，導(dǎo)致產(chǎn)品生產(chǎn)出來后，其質(zhì)量難以保證。所以在在設(shè)計(jì)時(shí)節(jié)約成本要在保證質(zhì)量的前提下進(jìn)行，不然再好的設(shè)計(jì)都是白費(fèi)的，產(chǎn)品的質(zhì)量決定一切。

（3）優(yōu)化設(shè)計(jì)提高產(chǎn)品的附帶作用。通常在生活中，一個(gè)產(chǎn)品都會(huì)與別的產(chǎn)品有著附帶的作用，比如鏡子與梳子，顧客在購買了一款科技感很強(qiáng)的化妝鏡以后，她在購買梳子的時(shí)候也會(huì)傾向于去買相似產(chǎn)品的梳子，這就像搭配一樣。

2 智能制造背景下機(jī)械設(shè)計(jì)優(yōu)化的路徑

2.1 保證產(chǎn)品實(shí)用性

智能制造不是力求高效，而是將重視產(chǎn)品的實(shí)用性，筆者認(rèn)為產(chǎn)品的質(zhì)量、安全性都是屬于實(shí)用性范疇之內(nèi)，沒有安全性的產(chǎn)品和沒有質(zhì)量的產(chǎn)品都是不實(shí)用的產(chǎn)品，然而智能制造背景下，就是要完成人力或者節(jié)約人力的情況下去高效完成生產(chǎn)過程并且獲得實(shí)用性，所以這是機(jī)械設(shè)計(jì)優(yōu)化的第一路徑，因?yàn)槲覀円靼字悄苤圃毂尘跋率菫榱朔奖闵?，方便使用，而不是以嘩眾取寵為主要目的，所以設(shè)計(jì)的優(yōu)化方向應(yīng)該朝著實(shí)用性去靠攏。只有將產(chǎn)品生產(chǎn)的全程都熟記于心后才能設(shè)計(jì)出更加實(shí)用、有質(zhì)量保障的產(chǎn)品。對(duì)產(chǎn)品生產(chǎn)的全程都掌握，并不是的要求每個(gè)設(shè)計(jì)師都要會(huì)其中的每一項(xiàng)制作工藝，而是要知道這些產(chǎn)品在制造過程中都有哪些特點(diǎn)，并且設(shè)計(jì)師在對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)一定不能忽略了這些特點(diǎn)，從而避免產(chǎn)品在設(shè)計(jì)制造的過程中產(chǎn)生一些不必要的浪費(fèi)，提高產(chǎn)品的實(shí)用性。在設(shè)計(jì)產(chǎn)品時(shí)，設(shè)計(jì)師在遇到自己不熟悉的環(huán)節(jié)時(shí)一定要虛心學(xué)習(xí)，要知道雖然生產(chǎn)車間的工人不能將產(chǎn)品設(shè)計(jì)出來，但是在他加工的那個(gè)車間所做的工藝，他是最熟悉的，小到每一顆螺絲的位置他都熟記于心，他們做不了產(chǎn)品整體的設(shè)計(jì)方案，但是在那個(gè)細(xì)節(jié)方案上他們是最有發(fā)言權(quán)的。一個(gè)優(yōu)秀的產(chǎn)品設(shè)計(jì)肯定要具有人性化的方面，只有充分的考慮了使用者的需求而做出來的設(shè)計(jì)才更加的具有實(shí)用性。

2.2 設(shè)計(jì)中要?jiǎng)?chuàng)新

在進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)時(shí)，一定要?jiǎng)?chuàng)新，不能僅僅的只考慮基本的設(shè)計(jì)與制造。在社會(huì)發(fā)展中創(chuàng)新意識(shí)越來越被大眾所推崇，產(chǎn)品的設(shè)計(jì)也要緊隨大眾的步伐、跟上時(shí)代發(fā)展的潮流，要進(jìn)行創(chuàng)新型設(shè)計(jì)。但是創(chuàng)新并不代表就要拋棄以前所有的東西，而是要將以前的設(shè)計(jì)重新整理整合，將其中一些設(shè)計(jì)看看是否有組合達(dá)到等好的效果，或者將一些有缺陷的設(shè)計(jì)來進(jìn)行完善。科技的發(fā)展就是在前人的基礎(chǔ)上不斷地修改與完善中找到更好的方式。任何一個(gè)設(shè)計(jì)師都是從模仿前人的設(shè)計(jì)開始的，但是想要設(shè)計(jì)出更好的作品就不能一味地模仿別人，而是要在模仿前人的設(shè)計(jì)中，找到自己的風(fēng)格。一個(gè)成熟的設(shè)計(jì)師一定都是有自己獨(dú)特的設(shè)計(jì)風(fēng)格、設(shè)計(jì)理念，她的每一個(gè)設(shè)計(jì)作品一定是擁有著自己獨(dú)特的設(shè)計(jì)靈魂的。要相信每一位天才都不是輕而易舉能達(dá)到的，她都是用自己百分之九十九的努力與百分之一的天分得來的，所以在設(shè)計(jì)中一定要利用好自己的天分，更加的努力去提升自己，一個(gè)機(jī)械設(shè)計(jì)工程師通常都需要經(jīng)過十幾年的工作經(jīng)驗(yàn)才能稱得上是一位合格的機(jī)械設(shè)計(jì)工程師。因此在進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)時(shí)，一定要把握好每一次的學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)，虛心的向每一位專業(yè)人員學(xué)習(xí)，并且自己在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，要保證自己在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的創(chuàng)新意識(shí)，培養(yǎng)自己的創(chuàng)新思維。

創(chuàng)新思維在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中是非常重要的，首先，設(shè)計(jì)就是一個(gè)創(chuàng)造的過程，把一個(gè)不存在的物品在自己的構(gòu)思中提現(xiàn)到紙上并逐步地生產(chǎn)出來，這是一個(gè)非常具有創(chuàng)造性的過程。而我們作為設(shè)計(jì)工作者，在不斷的提高自己各方面的能力的同時(shí)也要培養(yǎng)自身的創(chuàng)造思維，并將這些轉(zhuǎn)化到自己所設(shè)計(jì)的產(chǎn)品中。具有創(chuàng)新精神的思維方式在設(shè)計(jì)中非常的終于與難得的，想要自己所設(shè)計(jì)的產(chǎn)品獨(dú)樹一格，與別人的不同就要具備創(chuàng)新精神，在設(shè)計(jì)產(chǎn)品的過程中，具有了創(chuàng)新精神，就可以以不同的視角來看待自己的職業(yè)與自己所設(shè)計(jì)的產(chǎn)品，從而突破傳統(tǒng)的思維模式與設(shè)計(jì)方法，開拓自己的設(shè)計(jì)思路，獲得更好的設(shè)計(jì)方法，設(shè)計(jì)更多更好的產(chǎn)品。

機(jī)械設(shè)計(jì)創(chuàng)新可以通過多種方式實(shí)現(xiàn)，較為常用的是提高機(jī)械產(chǎn)品的性能以及優(yōu)化產(chǎn)品的技術(shù)特性，如適應(yīng)性、可靠性、經(jīng)濟(jì)性等指標(biāo)。此外，也可以設(shè)計(jì)全新的機(jī)械產(chǎn)品來實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新。隨著社會(huì)的發(fā)展，科技的進(jìn)步，舊的設(shè)計(jì)思維和設(shè)計(jì)方式已不能適應(yīng)現(xiàn)代設(shè)計(jì)的需求，機(jī)械設(shè)計(jì)需要具有獨(dú)創(chuàng)性、實(shí)用性、突破性和聯(lián)動(dòng)性。獨(dú)創(chuàng)性，即打破傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)模式和設(shè)計(jì)理念，采用科學(xué)合理的全新的方案和組合。實(shí)用性，即機(jī)械設(shè)計(jì)的創(chuàng)新應(yīng)具有針對(duì)性，滿足市場(chǎng)的需求，具有合理的功能，易于生產(chǎn)，使用方便。突破性，即轉(zhuǎn)變?cè)械乃季S方式，不局限于機(jī)械設(shè)計(jì)領(lǐng)域自身，而是擴(kuò)展到其他領(lǐng)域，并從中獲取靈感，為機(jī)械設(shè)計(jì)提出新的原理，開拓新的局面。

2.3 機(jī)械設(shè)計(jì)，要優(yōu)化材料的把控

智能制造很多時(shí)候受到的干擾項(xiàng)要多于傳統(tǒng)制造，對(duì)于機(jī)械材料的把控優(yōu)化是基礎(chǔ)也是核心，不然無法發(fā)揮智能制造的最大優(yōu)勢(shì)，機(jī)械材料的優(yōu)化選取要遵循三個(gè)原則，第一個(gè)是最適用原則，符合加工環(huán)境原則，第三是可替代原則。

最適用原則是優(yōu)先考慮的，即對(duì)于某些加工件以及成品的實(shí)用性的考量，為了發(fā)揮其產(chǎn)品的實(shí)用性，比如在常規(guī)的家電機(jī)械產(chǎn)品加工中，對(duì)于水處理彎管，內(nèi)壁等，銅件一般是作為產(chǎn)品的最適用材料，同時(shí)對(duì)于板料是什么厚度的材料，選取什么材質(zhì)的都是需要結(jié)合產(chǎn)品的最適用原則，因?yàn)檫@樣有效的提高產(chǎn)品的使用性能，這個(gè)在加工過程中，也可以加工出優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品，這個(gè)最適用原則并不是是質(zhì)量最好的產(chǎn)品，比如汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)艙和前保險(xiǎn)防撞梁一般都是吸能較好的低強(qiáng)度鋼材，而后防撞梁則是高強(qiáng)度的鋼材。符合加工環(huán)境是要結(jié)合加工工藝流程去考慮的，比如中央空調(diào)的外設(shè)主機(jī)冷卻塔，是工廠生產(chǎn)，實(shí)地安裝，所以一般都是選用304不銹鋼，第一是質(zhì)量相對(duì)于高強(qiáng)度的鋼板而言較輕，便于運(yùn)輸和現(xiàn)場(chǎng)安裝，第二由于設(shè)計(jì)誤差，在實(shí)地安裝的時(shí)候便于現(xiàn)場(chǎng)開槽鉆孔，從水循環(huán)處理角度，第三是可替代原則，這是從經(jīng)濟(jì)效益角度出發(fā)，因?yàn)楹芏嗖馁|(zhì)都是可以相互替換的，那么在機(jī)械加工中可以通過替換，比如燃?xì)庠铑^鋅合金和銅合金都是可以適用的，但是鋅明顯輕質(zhì)，成本低，而且易于塑性。

總而言之，隨著社會(huì)的發(fā)展，人們對(duì)生活中的一些產(chǎn)品在性能、環(huán)保等等方面的要求也越來越高，因此如何有效的優(yōu)化產(chǎn)品的機(jī)械設(shè)計(jì)，使產(chǎn)品生產(chǎn)出來以后在質(zhì)量得到保障的前提下?lián)碛心芎玫漠a(chǎn)品性能、更加的環(huán)保、為企業(yè)帶來更大的經(jīng)濟(jì)效益就是非常重要的。結(jié)合對(duì)產(chǎn)品機(jī)械設(shè)計(jì)優(yōu)化路徑的分析與討論，首先我認(rèn)為創(chuàng)新是非常重要的一點(diǎn)，只有做到這一點(diǎn)，所設(shè)計(jì)的產(chǎn)品才能使獨(dú)一無二的和最適合的，其次保證產(chǎn)品的質(zhì)量是非常重要的一個(gè)前提。