机械设计制造中可靠性优化设计分析

李舟舟

【摘  要】随着我国各项标准的不断完善，设计人员应该加强对机械零件表面的重视程度，从设计方面不断延长零件的使用寿命，在保证节能环保的同时提升机械产品的生产效率，进而推动机械制造业实现可持续发展。基于此，本文主要分析了机械设计制造中可靠性优化设计。

【关键词】机械设计制造;可靠性;优化设计;分析

【中图分类号】TH122     【文献标识码】A

引言

随着我国机械设计制造行业的不断发展，消费者对产品本身质量和使用性能的重视程度逐渐提升，但由于我国机械可靠性优化设计尚处于起步阶段，存在很多不足和问题，机械制造企业应该将其重视起来，将可靠性优化设计理念贯穿产品设计、制造、售后各个环节，并加大对相关专业人才的培养力度，以此来提升我国机械行业的产品质量，推动机械设计制造行业的快速发展。

1机械设计制造中可靠性优化设计概述

机械设计制造中可靠性优化设计从内容上对其进行理解，可以将其分成两方面意思进行解读。一方面指的是“可靠性”，即机械产品在规定的时间内，运用正确的操作方式可以完成规定功能的能力，其中包括了机械的抗干扰能力、工作效率以及日常维护消耗等因素，而衡量机械可靠性的指标主要包括可靠度、无故障率以及失效率三点。另一方面指的是“优化设计”，即对机械整体性能进行优化和改进，这其中包括机械产品外观、体积、工作效率等方面的优化，而优化设计本身是建立在机械产品可靠性基础上才能实现的，如果忽视对机械可靠性研究，所谓的优化设计不过是空想和空谈[1]。

2机械设计制造发展现状

当前有很大一部分机械制造企业设计水平不足，缺乏具有高水平的机械设计师，对机械设计采用“引进—模仿”的设计模式，即引入国外或国内其他企业的机械生产设备，并进行研究，然后据此模仿设计机械生产设备，导致企业设计理念落后，缺乏机械设计核心竞争力和设计能力，无论是在设计外观还是内部性能，设计上总体存在缺陷和不足。在设计方式方面，机械设计制造行业普遍逐渐采用计算机辅助设计的方式，推广无图纸设计方式，但总体上讲，计算机无图纸设计推广程度较低，目前很大一部分小型机械企业仍然以人工绘图设计为主，不具备计算机设计的条件和能力。因此，在自主設计能力、设计理念和设计方式等方面，机械制造企业还有较大的提升空间[2]。

当前我国机械制造业主要存在以下两个问题：一是制造自主研发能力有待提高，引入先进制造技术已是机械制造业的共识，总体上技术的引入并不能完全弥补研发能力的不足;二是具有高、精、尖特点的产品较少，在高、精、尖机械产品的制造方面存在不足。也就是说，当前机械制造业的产品质量有了很大提升，但在一些制造精密、对制造技术和工艺要求较高的产品制造方面仍然存在问题。随着制造技术的不断发展，人工智能、自动化、虚拟技术、信息化技术、微细制造与纳米技术、超高速切削磨削等技术在机械制造行业的广泛应用，引入先进的制造技术来提高机械制造生产率和产品质量已经成为当前机械制造产业发展的主要方向[3]。

3机械设计制造中可靠性优化设计的应用研究

现阶段，我国的机械设计，将发展的核心放在了设计标准化这方面。因此，在进行机械设计的时候，需要高高度重视零件产品的使用性能和设计的水平，从而提高机械制造的水平，提高企业的市场竞争力，这样企业才能获得更髙的经济效益。

3.1标准化设计，控制误差

首先要进行标准化设计，控制误差。目前，随着社会的快速发展，对机械的功能提出了更高的要求，因此为了保证机械制造工艺能够跟上时代发展的步伐，必须进行标准化设计，提高其作业效率以及产品的质量，从而提高机械制造企业的经济效益。另外，误差较大也是目前机械制造加工中常见的问题，会直接影响产品的精度，因此在实际机械制造过程中，不仅要提高工人的专业素质，还要不间断地对机械设备进行维护和检测，并且通过科学、合理的机械设计，加强精密度的控制，从而在一定程度上使误差得到有效控制[4]。

3.2优化零件表面加工设计

机械零件表面是否光滑会直接影响零件的使用寿命。因此，在优化机械设计时，设计人员要采取合理方式提升零件表面的加工工艺。制造机械零件时，可以选择副偏角较小的工具，以降低机械零件表面的粗糙程度。从零件属性上分析，可以选择刀尖圆润或者刀半径较大的工具进行制造，以有效提升机械零件表面的光滑程度。使用机械设备进行制造时，设备的切削速度也会影响零件的表面效果。如果切削速度快，那么零件表面较为光滑;如果切削速度慢，那么零件表面会较为粗糙。因此，设计人员要根据实际情况调整和优化切削速度，从而提升机械零件表面质量。

3.3产品制造环节的可靠性优化设计

1）在机械设计进程中，相关工程技术人员需要选取领先的数字化设计模式，借助使用自动化的机械设计相关程序、装置，提升机械加工产品设计过程及方案的合理性。例如在农业领域的相关机械设计过程中，技术人员能在微机、数字化技术的辅助之下，创建机械加工产品的数字化模型，并借助设备模拟设计过程，实现机械产品的功能调试过程。

2）在机械零部件设计过程中，相关工程技术人员可引用计算机辅助设计（CAD）的相关技术，精确把控设计、制造的工艺流程，生成虚拟化的数字产品模型，也能在机械加工制造过程中，依靠数字化软件、信息系统，跟进调试机械加工工艺，提升机械设计的规范化水准。并且在机械加工制造流标准化之后，防止加工材料不必要的损耗，科学安排、调整加工资源的分配。

3）为强化机械设计和加工制造的规范化程度，相关工程技术人员还需要秉承“技术性”、“安全性”、“规范化”等基本理念。规范化指的是根据产品形态，进行标准化的设计，安全性指的是设计人员在计方案推进过程中，保障作业人员人身的安全，技术性指的是设计人员在设计过程中，根据标准、规定，完成设计任务，保证品质的提高和产业结构的改进[5]。

3.4产品售后维修环节的可靠性优化设计

产品售后维修环节的可行性优化设计主要可以从以下几点收入：第一，收集整理各种产品的维修数据，将产品故障进行分类整理，反馈到产品设计和产品生产部门，在设计生产中运用一些降额设计，以此来提升产品的稳定性，降低故障率。第二，对于一些内部磨损严重的零件应该考虑具体的更换成本，在维修成本与使用寿命中间寻求平衡性，以最低的维护费用来换取更高的产品可靠性能。最后，提高维修人员专业技能水平，鼓励维修人员可以在维修过程中对产生的故障和问题进行科学分析，帮助企业收集更多有用的产品维修数据[6]。

结束语

近年来，机械制造行业已经逐渐成为影响我国经济发展的重要因素，但是我国的机械制造业相对于发达国家，在质量、精密性、生产效率以及零件的精度方面还有很大的不足。因此为了在市场经济竞争日益激烈的背景下，加快机械制造行业的发展，就必须严格把控在机械制造工艺方面的每一个环节，并进行合理化的机械设计。

参考文献：

[1]付群.机械工程的可靠性优化设计分析[J].商品与质量，2019（040）：101.

[2]谭启鸣.刍议可靠性优化设计在机械工程中的应用[J].建筑工程技术与设计，2018（017）：1448.

[3]于海东，付祥龙，赵克勇，等.机械制造工艺中合理化机械设计探讨[J].中国设备工程，2019（23）：98-100.

[4]王渊渊.机械制造工艺中的合理化机械设计探讨[J].现代制造技术与装备，2019（7）：114，116.

[5]李金龙，章小红.基于机械制造工艺中的合理化机械设计研究[J].科技创新导报，2019（16）：48-49.

[6]顾兆业，李鹏.浅析机械制造工艺中的合理化机械设计[J].现代制造技术与装备，2018（2）：158-159

（作者单位：湖北大学知行学院）