機械產品快速設計與制造系統研究應用探討

崔可可 洪抗

摘要：本文主要簡單介紹了機械產品快速設計的相關理論，闡述了機械產品快速設計的研究概況，探討了機械產品快速設計與制造系統的有效應用，以轉變傳統的機械產品快速設計形式，不斷地創新機械產品快速設計理論，充分發揮現代科學技術的作用，優化機械產品快速設計，開發機械產品新功能、新結構，促進機械產品工藝水平的有效提升，從而滿足用戶的實際需求，推動機械產品制造業的可持續發展。

關鍵詞：機械產品;快速設計;制造系統;研究應用

全球經濟一體化形勢下，我國機械產品制造業迎來了全新的發展機遇，擴大了發展空間，但與此同時也面臨著一系列的挑戰，尤其是在日益激烈的市場競爭中，想要脫穎而出有著一定的難度。機械產品制造企業需要轉變傳統的經營模式，走向規模化、大型化發展趨勢，這并不是一項簡單的任務，具有較大的難度，要求企業拓展機械產品設計空間，涉及到更多的科學領域。隨著機械產品更新換代速度的加快，傳統的機械產品設計理論，已經無法適應當下的設計需求，需要進一步深入地加強對機械產品快速設計與制造系統的研究，引入先進的理論方法，縮短機械產品設計周期，保障機械產品質量。

一、機械產品快速設計的相關理論

在機械產品快速設計過程中，涉及到一些相關理論，主要有以下幾種：第一種是模塊化設計理論。指的是在進行機械產品設計的時候，需要利用固定結構和功能作用模塊，來規劃產品系統。針對產品的不同功能、不同性能、不同規格來進行相應的分析，根據市場需求來組合不同的功能模塊，生產系列性產品;第二種是參數化設計理論。這是一種較為簡單的設計方式，能夠通過調整某一個結構的參數特征，來進行相應的改變。其具有兩個基本要素，一個是參數化圖元，另一個是參數化修改引擎。

二、機械產品快速設計的研究概況

（一）計算機輔助產品創新技術

就目前而言，在機械產品快速設計的研究方面，已經有所突破，產品開發已經CAD、CAPP、CAM和PDM等軟件技術的應用，彼此之間有著緊密關系。尤其是在日益激烈的市場競爭中，如何縮短機械產品創新周期，提高機械產品性能，成為當下急需解決的問題之一，也是用戶們的最新追求。自上個世紀以來，企業一直致力于機械新產品的開發過程中，但均屬于企業技術群體研究，或是個人專屬研究，并沒有專門的軟件技術來予以創新支持。在研究機械新產品的開發時，不僅要從管理學角度出發，還要考慮其工業工程方面的內容，應當創新機械產品快速設計模式，優化機械產品設計過程，制定完善的設計管理制度，但最為重要的是還應當考慮其技術本體，目前這方面還較為薄弱。在計算機信息技術的高速發展下，對機械產品快速設計的技術本體研究，才更近一步，開發出了計算機輔助創新軟件CAI，能夠有效解決機械產品設計中的難題，受到廣泛關注。

（二）快速響應技術和制造技術

產品的快速相應設計和制造，則有利于縮短機械產品的開發周期，提高機械產品的創新設計水平，保障機械產品設計制造質量，以促使機械產品制造企業迅速應對市場的需求變化【1】。不斷變化的市場需求，對機械產品的要求更高，也更加重視個性化方面的設計內容，這有利于促進機械產品設計技術水平的提升，推動了機械產品制造企業的長遠發展。

三、機械產品快速設計與制造系統的有效應用

（一）產品創新

在機械產品快速設計過程中，可以充分發揮CAI軟件，以比買呢在創新產品的時候發生技術傷的沖突，準確把握產品創新的規律，找到正確的技術途徑。一方面，可以從系統方面，來進行產品研究。在創建產品設計系統的時候。應當先了解用戶的需求，比如說用戶在所需要的機械產品應當具有較高的安全性、可靠性，在操作上要更為簡便，而且具有個性化，能滿足用戶的個人需求，在維修方面也不可過于復雜，對環境沒有污染，價格成本上也不宜過高。基于此，在設計機械產品的時候，需要考慮以下部分：一是機械本體;二是動力部分;三是檢測傳感裝置;四是控制及信息處理裝置;五是執行機構。在這部分中要予以一定的能量、物料和信息支持。對企業的要求是在進行設計和制造的時候，要不不斷地創新產品性能，盡量在保障產品質量的前提下，降低產品成本，提高機械產品的運行效益。在研究產品系統的時候，可將其當作是功能系統研究，那么輸入部分應當是用戶的功能需求，可用X表示，當多種功能需求組合在一起時，便可以看作是X的矩陣;輸出部分則是產品功能結構系統。 基于此，在設計機械產品的時候，應當尋找最佳的系統組合方式，予以有效創新。

企業在進行機械產品快遞設計和創新的時候，應當是一個全方位的創新過程，包含了市場傷的創新，結構上的創新和工藝上的創新等多方面內容，需要弄清楚產品創新本身的理念，遵循其設計規律，將其作為持續性活動來開展，不斷地開發和創新新產品，以增強企業生命力【2】。

除此之外，還要完善機械產品設計體系框架。先要做好市場調查工作，了解市場需求，對用戶的需求進行分析，然后基于用戶實際需求，來分析機械產品的功能性，作出客觀評價，發現其中的不足之處，形成創新概念，進行概念評價，從而得出新產品概念，優化結構設計。

（二）快速相應設計和制造技術應用

在機械產品快速設計與制造系統技術的應用過程中，應當充分發揮計算機信息技術的作用，進行輔助模塊化設計。在理解這一部分內容的時候，可以從以下幾個方面來探討：首先要掌握產品模塊矩陣規劃方法，可將模塊化設計過程氛圍兩部分，一部分為產品設計系統的構建，另一部分則是產品設計系統的實施。其次，要學會運用產品模塊布局和產品族表示方法。在模塊產品中，可以根據實際情況，選擇鏈狀、樹狀、網絡組合等方式將模塊連接在一起。可用M表示基本模塊，J表示接口，將基準模塊作為有向線的起點，目標木塊作為終點。模塊和模塊之間可以是單向連接，也可以是雙向連接，亦或是多向連接。既可以是一個模塊和一個模塊連接，也可以是一對多的形式;再者，可利用超圖理論來進行模塊識別，了解產品變型和模塊之間的關聯;最后，在進行產品平臺模塊化快速設計的時候，要先了解產品平臺的含義。所謂產品平臺，其功能主要在于開發一系列衍生產品，是這些產品的通用模塊和接口，可基于用戶的不同需求，來增設模塊，以創新設計出最終的產品。其要點在于需要充分發揮限元分析軟件的作用，利用二次開發工具，構建完善的產品變量化分析模型，從靜態和動態兩個方面來進行計算，計算設計變量和性能指標間的聯系，促進企業新產品的快速開發。

除此之外，還應當應用知識工程技術。這是一項以知識為驅動力的工程設計技術，指的是在進行機械產品設計的時候，在幾何模型中產品設計相關知識、制造知識等，利用計算機來進行自動程式化分析。要整理和歸納有關于機械產品設計的相關內容，收集典型的設計案例，總結設計、特征模板，遵循相關的設計規則【3】。

（三）機械快速產品設計實例

例如，在設計一些大型液壓機，或是汽車覆蓋件模具等機械產品的時候，便可以采用機械快速產品設計與制造系統技術，根據用戶和市場的實際需求，來建立產品創新，優化大型液壓機快速設計系統，以改變傳統的設計模式，提高大型液壓機的設計水平，為機械產品制造企業帶來更多的經濟效益。在現代鍛壓機械中，液壓機是其中一項重要類別，其設計需要以加工對象制件工藝要求為依據，通過CAE分析方法，結合模塊化技術，來進行科學而有效的設計，以解決設計中的關鍵問題，處理好技術和技術之間的沖突性，做好整機規劃，優化液壓機產品的結構模式，進行科學的結構布局。在設計液壓機的時候，應當優化關鍵部分的各項參數，具體過程如下：首先，要先獲取設計需求。也就是說要了解用戶對液壓機的要求，然后據此來確定液壓機的技術規格，制定液壓機的性能指標，掌握真實而準確的參數，了解各執行機構的工作壓力，予以一定的運行空間。設計好工作臺面的尺寸，以及液壓機的產品外形尺寸，確定其總功率和重量;其次，在設計液壓機產品結構類型的時候，需要先確定機械產品的本體，基于整個機身的總體性，來設計相應的尺寸，以保障設計的合理性;再者，在進行參數設計的時候，則需要關注機械產品的焊接部位，確定關鍵性的設計參數，把控支撐筋板的厚度、數量;最后，要進行科學的分析評價工作，利用力學知識，來進行科學計算，做好有限元分析，以提高液壓機產品的強度、剛度，滿足用戶的實際需求。

總而言之， 為了適應新時期下的市場需求，應對激烈的市場競爭，促使機械產品制造企業獲得更多的市場份額，應當加強對機械產品快速設計與制造系統的研究【4】。要掌握扎實的理論基礎，引入先進的技術理論，給機械產品快速設計提供重要的理論知識，了解相關技術的研究現狀，充分發揮計算機信息技術的輔助作用， 將其有效應用于實際創新和設計過程中，從而提高機械產品快速設計與制造水平，實現機械產品制造企業經濟效益最大化。

參考文獻

[1]王磊.機械制造和機械設計創新的實現[J].科學技術創新，2019，（3）.177～178.

[2]孫朝霞，趙建發，付明慧.機械設計制造及其自動化發展方向的研究[J].工程建設與設計，2019，（4）.176-177.

[3]于淼.淺談自動化技術在機械制造中的應用[J].山東工業技術，2017，（3）.294.

[4]李銳.試析新型機械技術在機械加工行業中的應用與發展[J].中國高新區.2019，（22）.101.