現代設計理論和方法在冶金機械設計中的應用

李文越，胡 俊（中國瑞林工程技術有限公司，江西南昌330000）

現代設計理論和方法在冶金機械設計中的應用

李文越，胡 俊（中國瑞林工程技術有限公司，江西南昌330000）

現階段人們已經認識到冶金機械運轉作業不僅會影響機械的使用性能，縮減使用壽命，而且會對自然環境產生一定的污染，要提升冶金機械設計的合理性，降低其運行過程中產生的負面效應，需要結合冶金機械的運行原理，恰當的應用現代設計理論和方法。在此背景下，本文針對現代設計理論和方法在冶金機械設計中的應用展開研究，為提升冶金機械的設計水平做出努力。

現代設計理論；現代設計方法；冶金機械設計

前言

隨著機械市場體制的不斷完善，機械企業之間的競爭已經從傳統的制造工藝競爭轉向設計水平競爭，設計工藝雖然所需要的工時成本相比生產準備與加工、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，所以設計階段在產品開發環節所占的時間、精力大幅提升。但在實踐中人們發現，在機械生產的全過程中，雖然近80%左右的修改要在制造和后續階段完成，但其75%以上是在產品設計階段埋下的問題隱患，要提升冶金機械設計的水平和效率要合理的將現代設計理論和設計方法應用于冶金機械設計階段。

1 現代設計理論與方法

隨著設計領域信息化水平的不斷提升，現代設計理論與方法呈現出多樣化、成熟化的發展趨勢，筆者選擇幾種現階段在冶金機械設計領域應用較為廣泛的現代設計理論與方法對其展開研究。

1.1 計算機技術

計算機技術現階段幾乎融入人們生產生活的各方面，而且在計算機技術不斷深化的過程中，衍生出大量的技術，使人們生產生活的信息化、智能化、機械化水平顯著提升。例如在冶金機械設計的過程中，利用計算機技術中的工程數據技術、信息傳送技術等，可以結合冶金機械的性能、工作環境等對冶金機械的相關參數進行進一步的優化，使冶金機械的外觀得到優化的同時，設計精確度、效率等方面也得到提升[1]。在實踐中人們發現，將計算機技術應用于冶金機械設計的過程中，可以使設計過程突破傳統串行設計方法的時間限制，使并行設計成為可能，這可以有效的縮短冶金機械的設計時間，使冶金設計企業在認清市場需求的前提下，抓住發展機會。

1.2 人機工程設計技術

冶金機械的工作環境決定，冶金機械操作人員在完成冶金任務的過程中，要面臨吸收有害物體、危險環境作業等問題，使操作人員的身體健康甚至生命安全受到嚴重的威脅[2]。而人機工程設計技術在冶金機械設計的過程中應用，可以提升設計人員對保護操作人員身心安全的重視程度，引導設計人員在設計的過程中，有意識的結合操作人員的身心特點進行設計數據的優化和自動化技術的應用，這不僅可以提升冶金機械使用的安全性，而且在提升冶金機械運行效率方面也具有積極的作用。

1.3 綠色設計理念

綠色設計理論強調設計的過程中不能以破壞環境為代價，盡可能在提升冶金機械性能的同時，達到保護環境的效果。將綠色設計理念應用于冶金機械設計過程中，就是要盡可能的降低冶金機械全生命周期內對環境的破壞程度，這要求設計人員在進行設計的過程中，從冶金機械的選材、結構設計、參數優化等各方面實現節能環保。

2 現代設計理論與方法在冶金機械設計中的應用方向

冶金機械的運行原理、工作性能等因素決定，在進行設計的過程中，現代設計理論與方法要被合理的應用到動力、執行、傳統、操縱、控制等各子系統中，以此保證冶金機械整體的性能滿足實際需要。現階段在冶金機械設計過程中，應用現代設計理論和方法的主要方向包括以下幾類：

2.1 在機械組合部件設計的過程中應用CAD技術

在冶金機械標準零部件組合設計的過程中，適當的應用CAD技術，不僅可以推動零部件實現標準設計，而且為并行設計提供了可能，可將CAD技術應用于冶金機械設計的過程中，可以推動冶金機械制造的過程中，直接應用標準零部件進行組裝，舍去頻繁的配件更換過程，以此在降低冶金機械制造的成本費用的同時，提升冶金機械制造的效率和質量，圖1為CAD系統的基本應用流程[3]。例如，在冶金機械設計的過程中，可以直接利用CAD技術進行液壓系統的設計；在冶金機械生產的過程中，可以直接利用減速機標準件組裝等。

圖1 CAD系統的基本應用流程圖

2.2 在降低冶金機械環境污染方面應用綠色設計理念

隨著冶金機械應用范圍的不斷擴大和工作強度的不斷提升，人們逐漸認識到在冶金機械設計的過程中，應用綠色設計理念對保護環境，推動人與自然和諧發展的重要性。筆者認為在冶金機械設計的過程中應用綠色設計理念要從以下角度進行：①要盡可能選擇和應用綠色環保且可回收、可重復應用的材料，使冶金機械在正常發揮機械功能的同時，可以減輕對環境資源的依賴；②在設計的過程中，應盡可能減少冶金機械運行過程中產生的廢棄物排放量，通過減排降低冶金機械對環境的破壞，要達到減少廢棄物排放的效果，要求設計人員在冶金機械結構設計等方面進行綜合分析和優化，這對設計人員設計的專業性提出了更高的要求；③在設計的過程中，應通過應用綠色設計理論，減少冶金機械運行過程中的震動強度、噪聲污染和粉塵污染等，為冶金機械的操作人員提供更加理想的工作環境，在此過程中，設計人員應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，優化減震等結構的性能等。

將現代設計理論和方法應用于冶金機械設計的過程中，是設計人員認識到冶金機械節能環保重要性和可行性前提下的產物，而且符合人類可持續發展的需要，所以相關應用探索應進一步的深化。

2.3 在優化機械設備操作人員工作環境方面應用人機工程設計技術

將人機工程設計技術應用于冶金機械設計的過程中，可以強化設計過程中“以人為本”的設計理念，引導設計人員以人體學原理為基礎進行設計，避免冶金機械操作人員在持續工作過程中，因工作動作過于固定而對身體機能構成消極影響。另外，在冶金機械設計的過程中，應用人機工程設計技術，可以推動設計人員有意識的擴大自動化技術的應用范圍，以此減輕操作人員的工作強度，這對優化人機工程技術站的工作環境，完善冶金機械設備生產流程等方面均具有積極的作用，圖2為人機工程設計技術應用過程截圖。

圖2 人機工程設計技術應用過程截圖

3 現代設計理論和方法在冶金機械設計中應用的發展方向

目前在冶金機械設計中應用的現代設計理論和方法，除上述外，還有多種，例如優化設計方法、有限元設計方法、可靠性設計方法、創新設計方法等，雖然各種現代設計理論和方法在具體應用過程中，立腳點和出發點存在差異，但其均以提升機械設備的整體性能，推動冶金設備更加節能環保為主要目標。需要注意的是，隨著冶金機械市場競爭的愈加激烈，在冶金機械設計的過程中基于人類現有的科學技術成果進行機械創新設計具有必要性，這對設計機構創新，設計方法創新等方面均提出了較高的要求。另外，在人工智能技術深化發展的過程中，將人工智能、認知科學等應用于冶金機械設計中也具有必要性，但在設計的過程中，要以生態效益、安全可靠性、經濟效益最優等作為現代技術應用的基本前提，使先進的技術和方法在現代設計理論的指導下，合理的應用于冶金機械設計過程中。

4 結論

通過上述分析可以發現，現階段人們已經認識到提升冶金機械設計科學性、合理性，對降低冶金機械生產成本，提升冶金企業競爭力的重要性，并在實踐中有意識的將現代設計理論與方法應用于冶金機械設計中，這是冶金機械設計理念和水平提升的體現，應在探索的過程中不斷完善和優化。

[1]伍 偉.現代設計理論和方法在冶金機械設計中的應用[J].科技信息，2013，03：429.

[2]汪朝暉，高全杰，王家青，鐘東階.現代設計方法在冶金機械教學中的應用[J].中國冶金教育，2013，03：28～29+33.

[3]王 歌，張慶棟.現代設計理論和方法在包裝機械中的應用[J].科技經濟市場，2016，08：128～129.

TF302

A

2095-2066（2016）33-0252-02

2016-11-12