李汝童 劉正堂

1. 山東省科學院自動化研究所 山東 濟南 250000；2. 齊魯工業(yè)大學（山東省科學院自動化研究所） 山東 濟南 250000

引言

隨著機械制造工業(yè)的不斷崛起，在其發(fā)展過程中，機械設計工藝非常復雜，設計難度較高。因此在具體的機械設計過程中，要從產(chǎn)品制造要求出發(fā)，嚴格遵循設計思路，提升機械設計過程的整體水準，保證機械設計的合理性，以提升我國機械制造業(yè)的水準，使其走向繁榮發(fā)展之路。

1 機械制造中機械設計的工作程序

對于機械制造企業(yè)而言，合理性的機械設計工藝可以降低機械加工制造業(yè)的運營成本，提升機械加工制造企業(yè)的經(jīng)濟水準[1]。通常情形之下，機械制造流程包括制造流程以及技術流程。其中制造流程的主要任務在于實現(xiàn)金屬原材料向機械加工零件的技術轉化；技術流程的主要任務在于實現(xiàn)零件的精細加工及裝配目標，使零件向成品轉化。

1.1 零部件生產(chǎn)加工流程

零部件生產(chǎn)加工程序是機械制造的核心要素，零部件生產(chǎn)流程可以分為金屬原材料的機械加工流程和半成品的裝配流程。為實現(xiàn)機械設計工藝的合理性目標，要嚴格遵循各項生產(chǎn)流程的規(guī)章制度，從根本上做好零件處理工作，嚴控金屬原材料庫存管理質(zhì)量，完善成品包裝工藝流程。這些環(huán)節(jié)是金屬原材料向成品轉化的技術基礎，其中金屬材料熱處理的技術使用頻率較高。

1.2 零部件的裝夾過程

零部件的裝夾過程是機械制造中另外一個重要的流程，對操作程序提出了更高的要求，操作程序是否規(guī)范、工作流程是否科學將直接影響產(chǎn)品的品質(zhì)，因此在實際的設計過程中要高度重視這一工作環(huán)節(jié)。做好零部件裝夾工作，需要設計者在實際工作程序開啟之前，把零部件放置在加工設備裝夾裝置內(nèi)的合理部位，且把零部件位置調(diào)到標準化的程度，最終開啟可靠的工作歷程。另外要保證零部件制造位置設定的準確性，定位以后的零部件要維持適當?shù)钠椒€(wěn)度，這是有效減緩零部件發(fā)生形變的最佳方法[2]。零部件裝夾過程直接影響到了機械生產(chǎn)效率、機械制造質(zhì)量、機械企業(yè)宏觀效益，因此在零部件裝夾過程中，要踐行科學嚴謹?shù)陌l(fā)展理念，按照合理的方法控制流程裝夾過程中每一個環(huán)節(jié)。

1.3 零部件定位工作

零部件定位工作在機械制作環(huán)節(jié)中具有重要的價值，作為機械制造的關鍵環(huán)節(jié)，零部件定位的精準度會直接影響到機械制造成品的精確度，因此在機械制造工作開啟的時候，設計人員要從機械設計的具體方案出發(fā)，做好零部件精準定位工作，可選擇有效的參照物可以增強零部件定位效果，有效解決零部件定位過程中的難題，在具體的實施過程中，要從零部件種類、裝夾位置的特點出發(fā)，并選擇適宜的參照系。除此之外，機械制造產(chǎn)品的類型正在不斷技術升級，而且在創(chuàng)新的過程中做出了積極的貢獻，因此業(yè)內(nèi)對于機械制造加工的精度做出了深度的研究，并制定了一系列規(guī)范標準。做好零部件定位工作，需要技術人員在零部件定位工作進程中，充分認識零部件定位規(guī)則以及機械制造產(chǎn)品的工作原理，最終設計出質(zhì)量上乘的機械制造成品。

1.4 零部件精度控制加工歷程

在機械加工過程中，零部件以及成品制造精度的控制尤為重要，控制工作對于產(chǎn)品本身具有重要的影響作用，影響因素涵蓋出廠以后的使用歷程、功能實際使用階段。機械制造加工程序中的精度控制環(huán)節(jié)，包括成品外觀、外部品質(zhì)、零部件安裝、制造誤差等方面的控制等等。機械設計人員要從機械設計中給定的參數(shù)、設計結構理念等因素出發(fā)，切實控制機械加工產(chǎn)品生產(chǎn)中的零部件形狀、體積等，在此基礎上對機械加工零部件成品表面質(zhì)量、尺寸進行有效的控制，抑或是引入軌跡技術、成形技術精準控制零部件以及成品的外形。

2 機械制造中機械設計的合理性方案

2.1 提升制造的精度

為了提升機械設計的精度，要從根本上做好零部件、成品制造等相關工作事宜，提升機械設計的精度。制造精度顧名思義，指的就是零部件在被做成成品之后，外觀、尺寸、位置、大小等不同序列的參數(shù)同零部件指標參數(shù)之間的相互吻合特性。在國內(nèi)諸多的機械制造行業(yè)中，制造技術水準有待進一步提升，制造出來的零部件會存在不同程度的誤差，提升制造過程中的精度有助于對于誤差進行宏觀調(diào)控[3]。其一，設計人員要分析影響制造精度的各種要素，對于誤差做出準確的判定，推斷出誤差產(chǎn)生的原因以及規(guī)律，在此基礎上提供一套科學可行的解決措施，降低誤差的出現(xiàn)頻率。其二，要從機械測量設備的選擇、加工成品的構造、加工設備的創(chuàng)新改良等技術狀況出發(fā)，規(guī)模性地提高機械產(chǎn)品的制造精度，使設計過程迎合業(yè)內(nèi)技術要求。并且機械設計人員要有靈活應對初始誤差的專業(yè)水準，由此才可以提升機械零部件產(chǎn)品的機械制造精度，因此提出以下改善措施：

2.1.1 在機械產(chǎn)品設計制造成型的工作流程中，對于初始誤差做出把控，可以有效降低初始誤差。首先機械設計工程師要對初始誤差成因開啟研究，通過提升機械加工裝備功能、提升機械制造刀具精度等一系列方法，避免初始誤差的產(chǎn)生。譬如，在機械加工成型制造過程中，憑借著改良機械加工裝備的散熱功能、優(yōu)化機械零部件受到外加載荷的模式，達到有效降低初始誤差的效果，通過機械加工機床技術的改良、提高夾具、刀具等機械零部件制造、定位的精準效率，實現(xiàn)機械制造業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

2.1.2 對機械加工制造環(huán)節(jié)所出現(xiàn)的初始誤差進行平均分配。在現(xiàn)場機械制造工作中，機械制造、鑄造毛坯零部件初始外形尺寸等環(huán)節(jié)所產(chǎn)生的誤差，導致零部件原材料特性的改變，這些綜合要素都屬于初始誤差的相關內(nèi)容。在機械設計的過程中，從根本上解決初始誤差，抑或是避免初始誤差逐漸擴大，就要考慮引入“設定組項調(diào)節(jié)、平均分布誤差”的技術模式，分析初始誤差數(shù)值，量身定做若干個（N）組項，從而在機械加工制造過程中可以有效調(diào)節(jié)原初始誤差序列，誤差可以被調(diào)節(jié)為1/N，之后認真觀察每組機械加工組項初始誤差狀況，深度改良機械加工技術。

2.1.3 機械設計者要認真完成規(guī)定的設計工作，在機械零部件產(chǎn)品制造工作初步做完之后，用標準件作為參照物，同產(chǎn)品展開對照，對比二者的相關關聯(lián)性，最終開啟不斷甄別修改、精確校核等工作，以達到降低機械加工零部件初始誤差的設計目標。

2.2 優(yōu)化綠色制造工藝模式

機械加工綠色制造工藝技術的創(chuàng)新，對于提升國民經(jīng)濟具有重要的價值，由于在機械制造工作過程中，可能會引發(fā)巨大的能源消耗，最終釀成環(huán)境污染隱患。首先，在綠色制造技術規(guī)劃設計方案開啟的過程中，必須要立足于企業(yè)所處的生態(tài)環(huán)境、生產(chǎn)過程和諧發(fā)展這一土壤，對環(huán)境因素是否協(xié)調(diào)進行調(diào)查，深度研究綠色制造工藝藍圖，分析機械制造產(chǎn)品特性，把綠色制造工藝滲透到機械加工制造設計程序中[4]。其次，機械生產(chǎn)企業(yè)要在機械技術工藝改良的設計理念以及背景支撐下，合理規(guī)劃產(chǎn)品回收工作，也可以在機械加工制造程序中加入環(huán)保零部件，延長產(chǎn)品的使用壽命，從根本上達到節(jié)省能源的目標。再次，工程技術者在開啟綠色加工制造工藝設計時，為了實現(xiàn)機械設計過程合理化目標、促進機械加工制造業(yè)的穩(wěn)步持續(xù)發(fā)展，認為在機械設計環(huán)節(jié)、加工環(huán)節(jié)引入綠色環(huán)保的原材料非常有必要。并且綠色制造工藝中引入的原材料，通用性能以及同附近環(huán)境的適應性能卓越，因此要合理引入，滿足綠色制造工藝實踐要求，實現(xiàn)制造工藝的總體目標。綠色制造原材料的選擇要有針對性，符合現(xiàn)代設計規(guī)則，具體的設計要求如下：

首先要盡可能地選擇再生、可回收原材料，最大限度地提升原材料的利用率。原材料的選擇原則要秉承著存量大、成本低、綜合適應效果佳的原則。其次要有效選擇綠色環(huán)保原材料類型。除此之外，還要引入適宜的綠色環(huán)保機械加工技術。綠色切削技術是機械設計中必須要用到的核心技術手段，該技術模式可以起到有效改進機械零部件綠色制造模式的效果，這項技術在未來機械制造的發(fā)展中具有廣闊的應用前景。再次要最大限度地避免選擇放射性、有毒、有害的加工原材料，降低環(huán)境污染程度，從根源處徹底切斷機械加工零部件產(chǎn)品、原材料報廢以后所引發(fā)的不良影響。

2.3 提升加工制造的標準化水準

在機械制造工作開啟的過程中，對于設計的標準化程度提出了一定的要求，在機械設計保持規(guī)范性的范疇之內(nèi)，在科學技術模式的指引之下，才可以達到提升機械加工產(chǎn)品的制造水準，保證機械零部件在加工過程中達到一定的精度要求。由此，工程設計人員要不斷完善機械加工制造的工藝流程標準，最終提升機械加工制造的標準化水準，因此提出相關整改措施：

2.3.1 在機械設計工作開啟的歷程中，工程技術人員要善于應用數(shù)字化設計技術，通過對自動化機械設計的流程、裝置的合理處理，提升機械加工產(chǎn)品設計方案的科學性。比如在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)行業(yè)的機械設計工作中，技術人員可以通過微機等數(shù)字化技術的協(xié)作手段，建立產(chǎn)品數(shù)字化模型，并引入設備模擬設計技術，最終實現(xiàn)調(diào)試目標[5-6]。

2.3.2 為了提升機械設計和加工制造過程中的規(guī)范化程度，工程技術人員要不斷完善專業(yè)素養(yǎng)，全面理解“技術性”、“安全性”、“規(guī)范化”等工作原理，技術性指的是在設計過程中開啟規(guī)范設計歷程，最終完成設計目標、提升設計品質(zhì)、改進產(chǎn)業(yè)結構；安全性指的是在設計方案進行的過程中，設定安全措施，確保作業(yè)人員的工作安全；規(guī)范化指的是立足于產(chǎn)品的形態(tài)特征，開啟標準化的設計歷程。

2.3.3 在機械零部件設計的技術選擇過程中，要考慮引入數(shù)字化設計技術，利用計算機設計（CAD）的相關技術作為輔助技術手段，使設計、制作工藝流程一步到位，最終成立卓越的虛擬化數(shù)字產(chǎn)品模型，同時為機械加工制造工作提供行之有效的數(shù)字化軟件、信息系統(tǒng)實現(xiàn)機械制造的數(shù)字化調(diào)試目標，使機械設計的標準化程度加深。同時在機械加工制造實現(xiàn)規(guī)范化目標之后，要提升加工材料的利用率，要避免加工材料的損耗，合理設置加工資源的分配模式。

3 結束語

綜上所述，在現(xiàn)代工業(yè)革命的開啟的歷程中，機械設計的技術創(chuàng)新程度較高，機械設計的合理性有助于延長機械壽命、提升產(chǎn)品技術品質(zhì)。在我國國民經(jīng)濟的發(fā)展序列中，對于機械制造品質(zhì)、數(shù)量提出了很高的要求。與此同時，在機械整體設計過程中，需要借助于多種不同的技術手段，技術難度較大，要在先進的機械制造設計理念的支配下，達到優(yōu)化與改良機械制造的目標，推動機械制造業(yè)經(jīng)濟的飛速發(fā)展，進行設計技術創(chuàng)新，提升產(chǎn)品設計能力，最終達到機械設計合理性的技術目標，推進我國機械制造行業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展歷程。只有確保機械制造過程中機械設計的合理性，才可以提升機械制造行業(yè)經(jīng)濟效益。