现代设计理论和方法在冶金机械设计中的应用

李文越，胡 俊（中国瑞林工程技术有限公司，江西南昌330000）

现代设计理论和方法在冶金机械设计中的应用

李文越，胡 俊（中国瑞林工程技术有限公司，江西南昌330000）

现阶段人们已经认识到冶金机械运转作业不仅会影响机械的使用性能，缩减使用寿命，而且会对自然环境产生一定的污染，要提升冶金机械设计的合理性，降低其运行过程中产生的负面效应，需要结合冶金机械的运行原理，恰当的应用现代设计理论和方法。在此背景下，本文针对现代设计理论和方法在冶金机械设计中的应用展开研究，为提升冶金机械的设计水平做出努力。

现代设计理论；现代设计方法；冶金机械设计

前言

随着机械市场体制的不断完善，机械企业之间的竞争已经从传统的制造工艺竞争转向设计水平竞争，设计工艺虽然所需要的工时成本相比生产准备与加工、原材料与外购件采购、管理与销售等阶段要少得多，但其对成本的影响却最显著，所以设计阶段在产品开发环节所占的时间、精力大幅提升。但在实践中人们发现，在机械生产的全过程中，虽然近80%左右的修改要在制造和后续阶段完成，但其75%以上是在产品设计阶段埋下的问题隐患，要提升冶金机械设计的水平和效率要合理的将现代设计理论和设计方法应用于冶金机械设计阶段。

1 现代设计理论与方法

随着设计领域信息化水平的不断提升，现代设计理论与方法呈现出多样化、成熟化的发展趋势，笔者选择几种现阶段在冶金机械设计领域应用较为广泛的现代设计理论与方法对其展开研究。

1.1 计算机技术

计算机技术现阶段几乎融入人们生产生活的各方面，而且在计算机技术不断深化的过程中，衍生出大量的技术，使人们生产生活的信息化、智能化、机械化水平显著提升。例如在冶金机械设计的过程中，利用计算机技术中的工程数据技术、信息传送技术等，可以结合冶金机械的性能、工作环境等对冶金机械的相关参数进行进一步的优化，使冶金机械的外观得到优化的同时，设计精确度、效率等方面也得到提升[1]。在实践中人们发现，将计算机技术应用于冶金机械设计的过程中，可以使设计过程突破传统串行设计方法的时间限制，使并行设计成为可能，这可以有效的缩短冶金机械的设计时间，使冶金设计企业在认清市场需求的前提下，抓住发展机会。

1.2 人机工程设计技术

冶金机械的工作环境决定，冶金机械操作人员在完成冶金任务的过程中，要面临吸收有害物体、危险环境作业等问题，使操作人员的身体健康甚至生命安全受到严重的威胁[2]。而人机工程设计技术在冶金机械设计的过程中应用，可以提升设计人员对保护操作人员身心安全的重视程度，引导设计人员在设计的过程中，有意识的结合操作人员的身心特点进行设计数据的优化和自动化技术的应用，这不仅可以提升冶金机械使用的安全性，而且在提升冶金机械运行效率方面也具有积极的作用。

1.3 绿色设计理念

绿色设计理论强调设计的过程中不能以破坏环境为代价，尽可能在提升冶金机械性能的同时，达到保护环境的效果。将绿色设计理念应用于冶金机械设计过程中，就是要尽可能的降低冶金机械全生命周期内对环境的破坏程度，这要求设计人员在进行设计的过程中，从冶金机械的选材、结构设计、参数优化等各方面实现节能环保。

2 现代设计理论与方法在冶金机械设计中的应用方向

冶金机械的运行原理、工作性能等因素决定，在进行设计的过程中，现代设计理论与方法要被合理的应用到动力、执行、传统、操纵、控制等各子系统中，以此保证冶金机械整体的性能满足实际需要。现阶段在冶金机械设计过程中，应用现代设计理论和方法的主要方向包括以下几类：

2.1 在机械组合部件设计的过程中应用CAD技术

在冶金机械标准零部件组合设计的过程中，适当的应用CAD技术，不仅可以推动零部件实现标准设计，而且为并行设计提供了可能，可将CAD技术应用于冶金机械设计的过程中，可以推动冶金机械制造的过程中，直接应用标准零部件进行组装，舍去频繁的配件更换过程，以此在降低冶金机械制造的成本费用的同时，提升冶金机械制造的效率和质量，图1为CAD系统的基本应用流程[3]。例如，在冶金机械设计的过程中，可以直接利用CAD技术进行液压系统的设计；在冶金机械生产的过程中，可以直接利用减速机标准件组装等。

图1 CAD系统的基本应用流程图

2.2 在降低冶金机械环境污染方面应用绿色设计理念

随着冶金机械应用范围的不断扩大和工作强度的不断提升，人们逐渐认识到在冶金机械设计的过程中，应用绿色设计理念对保护环境，推动人与自然和谐发展的重要性。笔者认为在冶金机械设计的过程中应用绿色设计理念要从以下角度进行：①要尽可能选择和应用绿色环保且可回收、可重复应用的材料，使冶金机械在正常发挥机械功能的同时，可以减轻对环境资源的依赖；②在设计的过程中，应尽可能减少冶金机械运行过程中产生的废弃物排放量，通过减排降低冶金机械对环境的破坏，要达到减少废弃物排放的效果，要求设计人员在冶金机械结构设计等方面进行综合分析和优化，这对设计人员设计的专业性提出了更高的要求；③在设计的过程中，应通过应用绿色设计理论，减少冶金机械运行过程中的震动强度、噪声污染和粉尘污染等，为冶金机械的操作人员提供更加理想的工作环境，在此过程中，设计人员应尽可能的选择减震性能较理想的材料，选用隔振性能较突出的弹性支撑，优化减震等结构的性能等。

将现代设计理论和方法应用于冶金机械设计的过程中，是设计人员认识到冶金机械节能环保重要性和可行性前提下的产物，而且符合人类可持续发展的需要，所以相关应用探索应进一步的深化。

2.3 在优化机械设备操作人员工作环境方面应用人机工程设计技术

将人机工程设计技术应用于冶金机械设计的过程中，可以强化设计过程中“以人为本”的设计理念，引导设计人员以人体学原理为基础进行设计，避免冶金机械操作人员在持续工作过程中，因工作动作过于固定而对身体机能构成消极影响。另外，在冶金机械设计的过程中，应用人机工程设计技术，可以推动设计人员有意识的扩大自动化技术的应用范围，以此减轻操作人员的工作强度，这对优化人机工程技术站的工作环境，完善冶金机械设备生产流程等方面均具有积极的作用，图2为人机工程设计技术应用过程截图。

图2 人机工程设计技术应用过程截图

3 现代设计理论和方法在冶金机械设计中应用的发展方向

目前在冶金机械设计中应用的现代设计理论和方法，除上述外，还有多种，例如优化设计方法、有限元设计方法、可靠性设计方法、创新设计方法等，虽然各种现代设计理论和方法在具体应用过程中，立脚点和出发点存在差异，但其均以提升机械设备的整体性能，推动冶金设备更加节能环保为主要目标。需要注意的是，随着冶金机械市场竞争的愈加激烈，在冶金机械设计的过程中基于人类现有的科学技术成果进行机械创新设计具有必要性，这对设计机构创新，设计方法创新等方面均提出了较高的要求。另外，在人工智能技术深化发展的过程中，将人工智能、认知科学等应用于冶金机械设计中也具有必要性，但在设计的过程中，要以生态效益、安全可靠性、经济效益最优等作为现代技术应用的基本前提，使先进的技术和方法在现代设计理论的指导下，合理的应用于冶金机械设计过程中。

4 结论

通过上述分析可以发现，现阶段人们已经认识到提升冶金机械设计科学性、合理性，对降低冶金机械生产成本，提升冶金企业竞争力的重要性，并在实践中有意识的将现代设计理论与方法应用于冶金机械设计中，这是冶金机械设计理念和水平提升的体现，应在探索的过程中不断完善和优化。

[1]伍 伟.现代设计理论和方法在冶金机械设计中的应用[J].科技信息，2013，03：429.

[2]汪朝晖，高全杰，王家青，钟东阶.现代设计方法在冶金机械教学中的应用[J].中国冶金教育，2013，03：28～29+33.

[3]王 歌，张庆栋.现代设计理论和方法在包装机械中的应用[J].科技经济市场，2016，08：128～129.

TF302

A

2095-2066（2016）33-0252-02

2016-11-12