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現(xiàn)代設(shè)計理論和方法在冶金機(jī)械設(shè)計中的應(yīng)用

李文越，胡 俊（中國瑞林工程技術(shù)有限公司，江西南昌330000）

現(xiàn)階段人們已經(jīng)認(rèn)識到冶金機(jī)械運轉(zhuǎn)作業(yè)不僅會影響機(jī)械的使用性能，縮減使用壽命，而且會對自然環(huán)境產(chǎn)生一定的污染，要提升冶金機(jī)械設(shè)計的合理性，降低其運行過程中產(chǎn)生的負(fù)面效應(yīng)，需要結(jié)合冶金機(jī)械的運行原理，恰當(dāng)?shù)膽?yīng)用現(xiàn)代設(shè)計理論和方法。在此背景下，本文針對現(xiàn)代設(shè)計理論和方法在冶金機(jī)械設(shè)計中的應(yīng)用展開研究，為提升冶金機(jī)械的設(shè)計水平做出努力。

現(xiàn)代設(shè)計理論；現(xiàn)代設(shè)計方法；冶金機(jī)械設(shè)計

前言

隨著機(jī)械市場體制的不斷完善，機(jī)械企業(yè)之間的競爭已經(jīng)從傳統(tǒng)的制造工藝競爭轉(zhuǎn)向設(shè)計水平競爭，設(shè)計工藝雖然所需要的工時成本相比生產(chǎn)準(zhǔn)備與加工、原材料與外購件采購、管理與銷售等階段要少得多，但其對成本的影響卻最顯著，所以設(shè)計階段在產(chǎn)品開發(fā)環(huán)節(jié)所占的時間、精力大幅提升。但在實踐中人們發(fā)現(xiàn)，在機(jī)械生產(chǎn)的全過程中，雖然近80%左右的修改要在制造和后續(xù)階段完成，但其75%以上是在產(chǎn)品設(shè)計階段埋下的問題隱患，要提升冶金機(jī)械設(shè)計的水平和效率要合理的將現(xiàn)代設(shè)計理論和設(shè)計方法應(yīng)用于冶金機(jī)械設(shè)計階段。

1 現(xiàn)代設(shè)計理論與方法

隨著設(shè)計領(lǐng)域信息化水平的不斷提升，現(xiàn)代設(shè)計理論與方法呈現(xiàn)出多樣化、成熟化的發(fā)展趨勢，筆者選擇幾種現(xiàn)階段在冶金機(jī)械設(shè)計領(lǐng)域應(yīng)用較為廣泛的現(xiàn)代設(shè)計理論與方法對其展開研究。

1.1 計算機(jī)技術(shù)

計算機(jī)技術(shù)現(xiàn)階段幾乎融入人們生產(chǎn)生活的各方面，而且在計算機(jī)技術(shù)不斷深化的過程中，衍生出大量的技術(shù)，使人們生產(chǎn)生活的信息化、智能化、機(jī)械化水平顯著提升。例如在冶金機(jī)械設(shè)計的過程中，利用計算機(jī)技術(shù)中的工程數(shù)據(jù)技術(shù)、信息傳送技術(shù)等，可以結(jié)合冶金機(jī)械的性能、工作環(huán)境等對冶金機(jī)械的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行進(jìn)一步的優(yōu)化，使冶金機(jī)械的外觀得到優(yōu)化的同時，設(shè)計精確度、效率等方面也得到提升[1]。在實踐中人們發(fā)現(xiàn)，將計算機(jī)技術(shù)應(yīng)用于冶金機(jī)械設(shè)計的過程中，可以使設(shè)計過程突破傳統(tǒng)串行設(shè)計方法的時間限制，使并行設(shè)計成為可能，這可以有效的縮短冶金機(jī)械的設(shè)計時間，使冶金設(shè)計企業(yè)在認(rèn)清市場需求的前提下，抓住發(fā)展機(jī)會。

1.2 人機(jī)工程設(shè)計技術(shù)

冶金機(jī)械的工作環(huán)境決定，冶金機(jī)械操作人員在完成冶金任務(wù)的過程中，要面臨吸收有害物體、危險環(huán)境作業(yè)等問題，使操作人員的身體健康甚至生命安全受到嚴(yán)重的威脅[2]。而人機(jī)工程設(shè)計技術(shù)在冶金機(jī)械設(shè)計的過程中應(yīng)用，可以提升設(shè)計人員對保護(hù)操作人員身心安全的重視程度，引導(dǎo)設(shè)計人員在設(shè)計的過程中，有意識的結(jié)合操作人員的身心特點進(jìn)行設(shè)計數(shù)據(jù)的優(yōu)化和自動化技術(shù)的應(yīng)用，這不僅可以提升冶金機(jī)械使用的安全性，而且在提升冶金機(jī)械運行效率方面也具有積極的作用。

1.3 綠色設(shè)計理念

綠色設(shè)計理論強調(diào)設(shè)計的過程中不能以破壞環(huán)境為代價，盡可能在提升冶金機(jī)械性能的同時，達(dá)到保護(hù)環(huán)境的效果。將綠色設(shè)計理念應(yīng)用于冶金機(jī)械設(shè)計過程中，就是要盡可能的降低冶金機(jī)械全生命周期內(nèi)對環(huán)境的破壞程度，這要求設(shè)計人員在進(jìn)行設(shè)計的過程中，從冶金機(jī)械的選材、結(jié)構(gòu)設(shè)計、參數(shù)優(yōu)化等各方面實現(xiàn)節(jié)能環(huán)保。

2 現(xiàn)代設(shè)計理論與方法在冶金機(jī)械設(shè)計中的應(yīng)用方向

冶金機(jī)械的運行原理、工作性能等因素決定，在進(jìn)行設(shè)計的過程中，現(xiàn)代設(shè)計理論與方法要被合理的應(yīng)用到動力、執(zhí)行、傳統(tǒng)、操縱、控制等各子系統(tǒng)中，以此保證冶金機(jī)械整體的性能滿足實際需要。現(xiàn)階段在冶金機(jī)械設(shè)計過程中，應(yīng)用現(xiàn)代設(shè)計理論和方法的主要方向包括以下幾類：

2.1 在機(jī)械組合部件設(shè)計的過程中應(yīng)用CAD技術(shù)

在冶金機(jī)械標(biāo)準(zhǔn)零部件組合設(shè)計的過程中，適當(dāng)?shù)膽?yīng)用CAD技術(shù)，不僅可以推動零部件實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計，而且為并行設(shè)計提供了可能，可將CAD技術(shù)應(yīng)用于冶金機(jī)械設(shè)計的過程中，可以推動冶金機(jī)械制造的過程中，直接應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)零部件進(jìn)行組裝，舍去頻繁的配件更換過程，以此在降低冶金機(jī)械制造的成本費用的同時，提升冶金機(jī)械制造的效率和質(zhì)量，圖1為CAD系統(tǒng)的基本應(yīng)用流程[3]。例如，在冶金機(jī)械設(shè)計的過程中，可以直接利用CAD技術(shù)進(jìn)行液壓系統(tǒng)的設(shè)計；在冶金機(jī)械生產(chǎn)的過程中，可以直接利用減速機(jī)標(biāo)準(zhǔn)件組裝等。

圖1 CAD系統(tǒng)的基本應(yīng)用流程圖

2.2 在降低冶金機(jī)械環(huán)境污染方面應(yīng)用綠色設(shè)計理念

隨著冶金機(jī)械應(yīng)用范圍的不斷擴(kuò)大和工作強度的不斷提升，人們逐漸認(rèn)識到在冶金機(jī)械設(shè)計的過程中，應(yīng)用綠色設(shè)計理念對保護(hù)環(huán)境，推動人與自然和諧發(fā)展的重要性。筆者認(rèn)為在冶金機(jī)械設(shè)計的過程中應(yīng)用綠色設(shè)計理念要從以下角度進(jìn)行：①要盡可能選擇和應(yīng)用綠色環(huán)保且可回收、可重復(fù)應(yīng)用的材料，使冶金機(jī)械在正常發(fā)揮機(jī)械功能的同時，可以減輕對環(huán)境資源的依賴；②在設(shè)計的過程中，應(yīng)盡可能減少冶金機(jī)械運行過程中產(chǎn)生的廢棄物排放量，通過減排降低冶金機(jī)械對環(huán)境的破壞，要達(dá)到減少廢棄物排放的效果，要求設(shè)計人員在冶金機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計等方面進(jìn)行綜合分析和優(yōu)化，這對設(shè)計人員設(shè)計的專業(yè)性提出了更高的要求；③在設(shè)計的過程中，應(yīng)通過應(yīng)用綠色設(shè)計理論，減少冶金機(jī)械運行過程中的震動強度、噪聲污染和粉塵污染等，為冶金機(jī)械的操作人員提供更加理想的工作環(huán)境，在此過程中，設(shè)計人員應(yīng)盡可能的選擇減震性能較理想的材料，選用隔振性能較突出的彈性支撐，優(yōu)化減震等結(jié)構(gòu)的性能等。

將現(xiàn)代設(shè)計理論和方法應(yīng)用于冶金機(jī)械設(shè)計的過程中，是設(shè)計人員認(rèn)識到冶金機(jī)械節(jié)能環(huán)保重要性和可行性前提下的產(chǎn)物，而且符合人類可持續(xù)發(fā)展的需要，所以相關(guān)應(yīng)用探索應(yīng)進(jìn)一步的深化。

2.3 在優(yōu)化機(jī)械設(shè)備操作人員工作環(huán)境方面應(yīng)用人機(jī)工程設(shè)計技術(shù)

將人機(jī)工程設(shè)計技術(shù)應(yīng)用于冶金機(jī)械設(shè)計的過程中，可以強化設(shè)計過程中“以人為本”的設(shè)計理念，引導(dǎo)設(shè)計人員以人體學(xué)原理為基礎(chǔ)進(jìn)行設(shè)計，避免冶金機(jī)械操作人員在持續(xù)工作過程中，因工作動作過于固定而對身體機(jī)能構(gòu)成消極影響。另外，在冶金機(jī)械設(shè)計的過程中，應(yīng)用人機(jī)工程設(shè)計技術(shù)，可以推動設(shè)計人員有意識的擴(kuò)大自動化技術(shù)的應(yīng)用范圍，以此減輕操作人員的工作強度，這對優(yōu)化人機(jī)工程技術(shù)站的工作環(huán)境，完善冶金機(jī)械設(shè)備生產(chǎn)流程等方面均具有積極的作用，圖2為人機(jī)工程設(shè)計技術(shù)應(yīng)用過程截圖。

圖2 人機(jī)工程設(shè)計技術(shù)應(yīng)用過程截圖

3 現(xiàn)代設(shè)計理論和方法在冶金機(jī)械設(shè)計中應(yīng)用的發(fā)展方向

目前在冶金機(jī)械設(shè)計中應(yīng)用的現(xiàn)代設(shè)計理論和方法，除上述外，還有多種，例如優(yōu)化設(shè)計方法、有限元設(shè)計方法、可靠性設(shè)計方法、創(chuàng)新設(shè)計方法等，雖然各種現(xiàn)代設(shè)計理論和方法在具體應(yīng)用過程中，立腳點和出發(fā)點存在差異，但其均以提升機(jī)械設(shè)備的整體性能，推動冶金設(shè)備更加節(jié)能環(huán)保為主要目標(biāo)。需要注意的是，隨著冶金機(jī)械市場競爭的愈加激烈，在冶金機(jī)械設(shè)計的過程中基于人類現(xiàn)有的科學(xué)技術(shù)成果進(jìn)行機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計具有必要性，這對設(shè)計機(jī)構(gòu)創(chuàng)新，設(shè)計方法創(chuàng)新等方面均提出了較高的要求。另外，在人工智能技術(shù)深化發(fā)展的過程中，將人工智能、認(rèn)知科學(xué)等應(yīng)用于冶金機(jī)械設(shè)計中也具有必要性，但在設(shè)計的過程中，要以生態(tài)效益、安全可靠性、經(jīng)濟(jì)效益最優(yōu)等作為現(xiàn)代技術(shù)應(yīng)用的基本前提，使先進(jìn)的技術(shù)和方法在現(xiàn)代設(shè)計理論的指導(dǎo)下，合理的應(yīng)用于冶金機(jī)械設(shè)計過程中。

4 結(jié)論

通過上述分析可以發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)階段人們已經(jīng)認(rèn)識到提升冶金機(jī)械設(shè)計科學(xué)性、合理性，對降低冶金機(jī)械生產(chǎn)成本，提升冶金企業(yè)競爭力的重要性，并在實踐中有意識的將現(xiàn)代設(shè)計理論與方法應(yīng)用于冶金機(jī)械設(shè)計中，這是冶金機(jī)械設(shè)計理念和水平提升的體現(xiàn)，應(yīng)在探索的過程中不斷完善和優(yōu)化。

[1]伍 偉.現(xiàn)代設(shè)計理論和方法在冶金機(jī)械設(shè)計中的應(yīng)用[J].科技信息，2013，03：429.

[2]汪朝暉，高全杰，王家青，鐘東階.現(xiàn)代設(shè)計方法在冶金機(jī)械教學(xué)中的應(yīng)用[J].中國冶金教育，2013，03：28～29+33.

[3]王 歌，張慶棟.現(xiàn)代設(shè)計理論和方法在包裝機(jī)械中的應(yīng)用[J].科技經(jīng)濟(jì)市場，2016，08：128～129.

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2095-2066（2016）33-0252-02

2016-11-12