時間：2022-06-23 06:34:09
序論：在您撰寫現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計論文時，參考他人的優(yōu)秀作品可以開闊視野，小編為您整理的7篇范文，希望這些建議能夠激發(fā)您的創(chuàng)作熱情，引導(dǎo)您走向新的創(chuàng)作高度。
系統(tǒng)軟件處于整個軟件的核心內(nèi)層，它的作用是對計算機(jī)資源進(jìn)行自動管理和控制，主要包括操作系統(tǒng)和數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)等。支撐軟件又稱為軟件開發(fā)工具，是一種軟件工具系統(tǒng)，它的作用是幫助人們高效率開發(fā)應(yīng)用軟件。應(yīng)用軟件是用于解決各種實際問題的程序，它是用戶利用計算機(jī)以及它所提供的各種系統(tǒng)軟件和支撐軟件自行編制的。計算機(jī)輔助機(jī)械設(shè)計首先要建立數(shù)學(xué)模型，雖然對于一般的機(jī)械零件有現(xiàn)成的數(shù)學(xué)模型可以使用，但對于沒有數(shù)學(xué)模型的就需要建立正確的數(shù)學(xué)模型，這是成功進(jìn)行設(shè)計的第一步；接下來，根據(jù)手工計算的步驟設(shè)計程序框圖；然后根據(jù)程序框圖用高級語言編制程序；最后進(jìn)入程序調(diào)試環(huán)節(jié)，程序編好后，要對源程序及程序適用范圍的邊界、轉(zhuǎn)折點進(jìn)行試算，試算與手算結(jié)果要完全吻合。
2系統(tǒng)化機(jī)械設(shè)計方法
現(xiàn)代化機(jī)械設(shè)計正在向智能化、柔性化、系統(tǒng)化、信息化發(fā)展，而不再是把實現(xiàn)機(jī)械某一個單一的功能來作為設(shè)計的目標(biāo)。從系統(tǒng)的角度為著眼點，機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計過程中，為了讓機(jī)械產(chǎn)品能夠創(chuàng)造更高的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，必須要在產(chǎn)品制造技術(shù)、功能、性能等方面，充分利用先進(jìn)的技術(shù)，讓產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生質(zhì)的飛躍。在對傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)備改造的過程中，系統(tǒng)化設(shè)計和控制技術(shù)的應(yīng)用成為了不可或缺的重要因素。人們對于機(jī)械產(chǎn)品的功能的需求隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展日益增多，這就導(dǎo)致了機(jī)械構(gòu)造變得越來越復(fù)雜，產(chǎn)品壽命期逐漸縮短，機(jī)械產(chǎn)品更替的頻率逐漸加快。盡管如此，機(jī)械產(chǎn)品實際上所展現(xiàn)出的功能仍然無法滿足現(xiàn)代社會的需要?，F(xiàn)在，計算機(jī)輔助設(shè)計已經(jīng)廣泛應(yīng)用于整個產(chǎn)品設(shè)計的過程中，從最初的設(shè)計計算，到設(shè)計繪圖，再到生產(chǎn)規(guī)劃和加工制造，計算機(jī)輔助設(shè)計都充分表現(xiàn)了獨特的優(yōu)勢并且成果喜人。然而，對于產(chǎn)品開發(fā)初期方案的設(shè)計，計算機(jī)輔助設(shè)計還是有著不足，不能完全滿足設(shè)計的預(yù)期需求。如何讓整個機(jī)械設(shè)計更加系統(tǒng)化，設(shè)計過程更有規(guī)律性，從而更好的應(yīng)用計算機(jī)輔助設(shè)計，這是必須要考慮的問題。于是，系統(tǒng)化設(shè)計法應(yīng)運(yùn)而生，采用這種設(shè)計方法，可以將設(shè)計任務(wù)由抽象到具體，由淺入深進(jìn)行層次的劃分，然后對每一層次的既定目標(biāo)和所采取的方法進(jìn)行規(guī)劃。系統(tǒng)化設(shè)計法的優(yōu)勢在于，每一個設(shè)計都是相對獨立卻又保持著有機(jī)的聯(lián)系，這些個設(shè)計結(jié)合在一起，就構(gòu)成了完整的機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計。為使設(shè)計工作科學(xué)有效的進(jìn)行，在機(jī)械系統(tǒng)過程中，首先要把一機(jī)械系統(tǒng)分解為若干個子系統(tǒng)，各個子系統(tǒng)相對比較簡單，相互之間存在著聯(lián)系，各子系統(tǒng)還可再分解為更小的子系統(tǒng)，以此類推，直至可以滿足設(shè)計和分析的需要。系統(tǒng)分解時需要注意：首先要把握好分解數(shù)和層次。分解數(shù)太少和太多都不可以，太少則導(dǎo)致子系統(tǒng)仍很復(fù)雜，不利于進(jìn)行模型化和系統(tǒng)優(yōu)化，太多又會對總體系統(tǒng)的綜合造成難題。其次，分界面不能過于復(fù)雜，可以在要素間結(jié)合枝數(shù)（聯(lián)系數(shù)）較少和作用較弱的地方選擇分界面。此外，通常機(jī)械系統(tǒng)工作時，能量、物料和信息三者之間存在著轉(zhuǎn)換關(guān)系，從系統(tǒng)輸入到系統(tǒng)輸出的過程中，按一定的方向和途徑流動，不可以中斷或產(chǎn)生紊流，即便分解成各個子系統(tǒng)，它們的流動途徑仍應(yīng)暢通和明確，在設(shè)計過程中，必須保持能量流、物料流和信息流的合理流動途徑。最后，需要了解到，系統(tǒng)分解與功能分解的不同。系統(tǒng)分解時，它把具有比較密切結(jié)合關(guān)系的要素結(jié)合在一起，其結(jié)構(gòu)組成雖稍微簡單，但其功能往往還有多項，每個系統(tǒng)仍是一個系統(tǒng)。而功能分解時，是按功能體系進(jìn)行逐級分解，直至不能再分解的單元功能。
3結(jié)束語
分析現(xiàn)代化機(jī)械設(shè)計的合理性,首先要對現(xiàn)代化的機(jī)械生產(chǎn)模式進(jìn)行分析,再對機(jī)械設(shè)計的合理性進(jìn)行實際性的解讀。由于現(xiàn)代化技術(shù)的發(fā)展,機(jī)械生產(chǎn)與制造已經(jīng)突破了傳統(tǒng)的車間與車床生產(chǎn)模式,從而實現(xiàn)了現(xiàn)代化的生產(chǎn)方式。那么,現(xiàn)代化機(jī)械生產(chǎn)模式具體是怎樣的呢?在對機(jī)械設(shè)計方面又有著哪些影響呢?
1.1現(xiàn)代化機(jī)械生產(chǎn)模式更加符合市場的需求,符合批量生產(chǎn)的規(guī)模
現(xiàn)代化生產(chǎn)模式由于受到諸多的市場剛需影響,機(jī)械產(chǎn)品的需求量不斷增大,而生產(chǎn)周期不斷縮減。這在很大程度上刺激了機(jī)械生產(chǎn)模式,對于傳統(tǒng)的機(jī)械生產(chǎn)更是一種挑戰(zhàn)。因此,在外界的壓力之下,機(jī)械生產(chǎn)方式以及機(jī)械的設(shè)計理念都進(jìn)行了較大程度的修改,以滿足日益增加的市場需求。那么,在生產(chǎn)方式方面,機(jī)械生產(chǎn)采用了自動化遠(yuǎn)程控制生產(chǎn)技術(shù),并結(jié)合計算機(jī)數(shù)據(jù)處理技術(shù),來實現(xiàn)一種現(xiàn)代化的機(jī)械生產(chǎn)模式。
1.2現(xiàn)代化機(jī)械生產(chǎn)模式引入新技術(shù),從而實現(xiàn)全新的機(jī)械制造業(yè)
單一的技術(shù)發(fā)展完全無法滿足市場需求,各個領(lǐng)域的技術(shù)進(jìn)行結(jié)合發(fā)展,才能夠?qū)崿F(xiàn)對一個產(chǎn)業(yè)的變革與市場順應(yīng)度。機(jī)械制造業(yè)領(lǐng)域,要想實現(xiàn)一定的市場競爭力,就必須實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)的整合與技術(shù)的結(jié)合應(yīng)用。從傳統(tǒng)的機(jī)械生產(chǎn)模式,就可以發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)機(jī)械模式存在的問題。其具體表現(xiàn)在:大量的人工操作,不僅效率低,而且容易出現(xiàn)錯誤,產(chǎn)品質(zhì)量不合格的現(xiàn)象時有發(fā)生。車間是傳統(tǒng)的機(jī)械產(chǎn)品的主要生產(chǎn)基地,生產(chǎn)車間的人工操作太多。一般的工件都需要進(jìn)行反復(fù)打磨,才能夠符合產(chǎn)品需求。由于避免不了人工的主觀誤差,在生產(chǎn)的過程中經(jīng)常會出現(xiàn)工件報廢的現(xiàn)象。不僅造成了原料的浪費,又增加了生產(chǎn)成本與時間成本。車間的安全問題非常重要,經(jīng)常性安全問題無法避免。傳統(tǒng)的生產(chǎn)車間都是人工對著一臺機(jī)床進(jìn)行操作,一旦操作不當(dāng),就會出現(xiàn)一些危險問題,從而影響其生產(chǎn)質(zhì)量。在進(jìn)行工件加工的過程中,人員受傷的現(xiàn)象一直無法真正避免,對于人身安全是一種傷害,而對于生產(chǎn)流程,也常常會出現(xiàn)脫節(jié)和拖工的現(xiàn)象,造成整體的產(chǎn)品質(zhì)量下降。機(jī)械產(chǎn)品的檢測流程不科學(xué),常常出現(xiàn)漏檢問題。傳統(tǒng)的機(jī)械產(chǎn)品同樣需要質(zhì)量檢測,檢測合格之后的產(chǎn)品才能投放市場。但是由于機(jī)械的檢測一般都是人工進(jìn)行的,不僅檢測結(jié)果沒有科學(xué)性,檢測的流程也較慢,容易造成漏檢的現(xiàn)象。因此,對于機(jī)械檢測而言,傳統(tǒng)的檢測方法也存在較大的問題。那么,在原有的生產(chǎn)模式的基礎(chǔ)上,機(jī)械生產(chǎn)模式開始了全新的改革,在人工操作上,現(xiàn)代化的機(jī)械生產(chǎn)采用全自動的流水線式生產(chǎn)模式,并且引人了大量的現(xiàn)代化遠(yuǎn)程控制生產(chǎn)設(shè)備,從而最大化的減少了人工操作的部分,精簡了工作人員。這樣做不僅減少了機(jī)械生產(chǎn)的成本,也在一定程度上避免了錯誤和安全等問題。此外,在檢測方面,現(xiàn)代化機(jī)械生產(chǎn)模式引人了計算機(jī)技術(shù),從而讓檢測技術(shù)更加科學(xué)有效,最為重要的是檢測效率大幅度增加,并且能夠達(dá)到檢測的科學(xué)性,保證檢測結(jié)果的真實有效,提高市場的用戶信譽(yù)度。
2現(xiàn)代化機(jī)械生產(chǎn)模式下機(jī)械設(shè)計的合理性分析
針對上文中,對于現(xiàn)代化機(jī)械生產(chǎn)模式的分析,可以在一定程度上了解機(jī)械設(shè)計的剛需。在機(jī)械制造業(yè)領(lǐng)域中,都比較認(rèn)可機(jī)械設(shè)計的重要地位。但是,在現(xiàn)代化機(jī)械生產(chǎn)模式下,機(jī)械設(shè)計是否更加重要呢?所謂的機(jī)械設(shè)計的合理性又可以通過怎樣的方式來實現(xiàn)呢?
2.1現(xiàn)代化機(jī)械生產(chǎn)的機(jī)械設(shè)計理念分析
與傳統(tǒng)的機(jī)械生產(chǎn)模式相比,現(xiàn)代化機(jī)械生產(chǎn)的機(jī)械設(shè)計相對更加重要,并且其準(zhǔn)確性和完善性要求更高。之所以這樣進(jìn)行分析,原因在于現(xiàn)代化機(jī)械生產(chǎn)的效率很高。但是,生產(chǎn)的效率只是體現(xiàn)在制造的效率上,在設(shè)計方面雖然有了提高,但是一旦設(shè)計出現(xiàn)問題,那么造成的返工以及損失就會非常巨大。實際上,通過與傳統(tǒng)的機(jī)械生產(chǎn)模式相對比,就可以非常明顯的顯示出其明顯性。傳統(tǒng)機(jī)械生產(chǎn)由于產(chǎn)量較低,而且生產(chǎn)的流程化不足,會有生產(chǎn)滯緩的現(xiàn)象出現(xiàn)。但是,如果機(jī)械設(shè)計出現(xiàn)問題,卻可以在第一時間發(fā)現(xiàn),并且進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。但是,現(xiàn)代化的機(jī)械生產(chǎn)模式由于生產(chǎn)效率較高,容易出現(xiàn)高效生產(chǎn)的技術(shù)脫節(jié)。因此,現(xiàn)代化的機(jī)械生產(chǎn)模式反而對機(jī)械設(shè)計提出了更高的要求。不過,在生產(chǎn)模式進(jìn)行改良的情況下,機(jī)械設(shè)計當(dāng)然也會隨之進(jìn)行改變,并且實現(xiàn)一定的技術(shù)對接。目前,機(jī)械設(shè)計通過了很多現(xiàn)代化手段,從而在技術(shù)層面有了非常大的改革與更新。尤其是計算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用,一定意義上強(qiáng)化了機(jī)械設(shè)計的功能與效率,從而實現(xiàn)了高效的設(shè)計方式,以適應(yīng)現(xiàn)代化的機(jī)械生產(chǎn)模式。
2.2現(xiàn)代化機(jī)械設(shè)計的合理性分析
如何能夠保證在高速率的生產(chǎn)環(huán)境下,實現(xiàn)機(jī)械設(shè)計的合理性呢?實際上,機(jī)械設(shè)計是兩個部分的銜接部分。通過市場調(diào)研,分析用戶的需求之后,進(jìn)行機(jī)械產(chǎn)品的初期設(shè)計。設(shè)計方案通過后,開始進(jìn)行批量生產(chǎn)。因此,機(jī)械設(shè)計的合理性就在于如何能將兩點進(jìn)行有效銜接。那么,通過銜接的切合方式,就可以體現(xiàn)出機(jī)械設(shè)計的合理性。首先,保證機(jī)械設(shè)計理念的合理性。機(jī)械設(shè)計的理念必須是合理的,正確的,需要滿足在不同條件下的機(jī)械產(chǎn)品的適應(yīng)性,滿足市場的需求,滿足客戶的用戶體驗。其次,保證機(jī)械設(shè)計方案的合理性。機(jī)械設(shè)計不只是一種對機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計,實際上在生產(chǎn)期間的工期以及檢測標(biāo)準(zhǔn)等,都是通過機(jī)械設(shè)計的方案來完成的。因此,機(jī)械設(shè)計一定還要同時滿足方案的合理性。最后,保證機(jī)械設(shè)計實現(xiàn)利益最大化。實際上利益最大化才是現(xiàn)代化機(jī)械生產(chǎn)模式下的機(jī)械設(shè)計的合理性所在。任何一個行業(yè)或者是產(chǎn)業(yè),都是需要保證產(chǎn)品的合理性為前提的,而機(jī)械設(shè)計就做到了這一點。
3結(jié)語
現(xiàn)代機(jī)械種類繁多，其結(jié)構(gòu)形式千差萬別，結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性也在逐漸增大。機(jī)械系統(tǒng)在功能上劃分，可以分為傳動系統(tǒng)、動力系統(tǒng)、操縱系統(tǒng)、執(zhí)行系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等，而每一個系統(tǒng)又可以根據(jù)需求的不同來細(xì)化為更小的子系統(tǒng)。與傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計不同的是，現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計在設(shè)計過程中不僅要對機(jī)械工作的原理、運(yùn)動方式、能量傳遞方式等各個方面進(jìn)行計算、分析、構(gòu)思，同時還必須要在進(jìn)行設(shè)計的過程中運(yùn)用仿生學(xué)、控制論、美學(xué)、價值工程等多種科學(xué)知識，將這些看似與機(jī)械無關(guān)的科學(xué)知識，運(yùn)用在機(jī)械設(shè)計中，從而使得機(jī)械在市場中獲得更好的競爭力。
2計算機(jī)輔助機(jī)械設(shè)計方法
計算機(jī)輔助設(shè)計（ComputerAidedDesign，簡稱CAD）技術(shù)是電子信息技術(shù)的一個重要組成部分。因其具有計算機(jī)高速運(yùn)算和快速繪圖的強(qiáng)大功能而被廣泛應(yīng)用到工程設(shè)計及產(chǎn)品設(shè)計服務(wù)中，從根本上改變了傳統(tǒng)的手工設(shè)計繪圖方式，讓設(shè)計人員從繪圖板、繪圖鉛筆、丁字尺這些傳統(tǒng)的設(shè)計工具中解脫出來，不僅降低了勞動強(qiáng)度，更是極大地提高了產(chǎn)品開發(fā)的速度和精度，使得科技人員的智慧和能力得到了延伸。計算機(jī)具有運(yùn)算快、計算精度高、有記憶、邏輯判斷、圖形顯示以及繪圖等功能，而人們則具有豐富的經(jīng)驗、無窮的智慧和非凡的創(chuàng)造力，兩者相結(jié)合，有效地提高設(shè)計質(zhì)量，縮短設(shè)計周期，極大地創(chuàng)造社會效益和經(jīng)濟(jì)效益，推動社會文明的進(jìn)步。CAD系統(tǒng)由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩大部分組成。硬件系統(tǒng)是計算機(jī)輔助設(shè)計技術(shù)的物質(zhì)基礎(chǔ)；軟件系統(tǒng)作為計算機(jī)輔助設(shè)計技術(shù)的核心，決定了系統(tǒng)所具有的功能。軟件分為系統(tǒng)軟件、支撐軟件和應(yīng)用軟件。系統(tǒng)軟件處于整個軟件的核心內(nèi)層，它的作用是對計算機(jī)資源進(jìn)行自動管理和控制，主要包括操作系統(tǒng)和數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)等。支撐軟件又稱為軟件開發(fā)工具，是一種軟件工具系統(tǒng)，它的作用是幫助人們高效率開發(fā)應(yīng)用軟件。應(yīng)用軟件是用于解決各種實際問題的程序，它是用戶利用計算機(jī)以及它所提供的各種系統(tǒng)軟件和支撐軟件自行編制的。計算機(jī)輔助機(jī)械設(shè)計首先要建立數(shù)學(xué)模型，雖然對于一般的機(jī)械零件有現(xiàn)成的數(shù)學(xué)模型可以使用，但對于沒有數(shù)學(xué)模型的就需要建立正確的數(shù)學(xué)模型，這是成功進(jìn)行設(shè)計的第一步；接下來，根據(jù)手工計算的步驟設(shè)計程序框圖；然后根據(jù)程序框圖用高級語言編制程序；最后進(jìn)入程序調(diào)試環(huán)節(jié)，程序編好后，要對源程序及程序適用范圍的邊界、轉(zhuǎn)折點進(jìn)行試算，試算與手算結(jié)果要完全吻合。
3系統(tǒng)化機(jī)械設(shè)計方法
現(xiàn)代化機(jī)械設(shè)計正在向智能化、柔性化、系統(tǒng)化、信息化發(fā)展，而不再是把實現(xiàn)機(jī)械某一個單一的功能來作為設(shè)計的目標(biāo)。從系統(tǒng)的角度為著眼點，機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計過程中，為了讓機(jī)械產(chǎn)品能夠創(chuàng)造更高的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，必須要在產(chǎn)品制造技術(shù)、功能、性能等方面，充分利用先進(jìn)的技術(shù)，讓產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生質(zhì)的飛躍。在對傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)備改造的過程中，系統(tǒng)化設(shè)計和控制技術(shù)的應(yīng)用成為了不可或缺的重要因素。人們對于機(jī)械產(chǎn)品的功能的需求隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展日益增多，這就導(dǎo)致了機(jī)械構(gòu)造變得越來越復(fù)雜，產(chǎn)品壽命期逐漸縮短，機(jī)械產(chǎn)品更替的頻率逐漸加快。盡管如此，機(jī)械產(chǎn)品實際上所展現(xiàn)出的功能仍然無法滿足現(xiàn)代社會的需要?，F(xiàn)在，計算機(jī)輔助設(shè)計已經(jīng)廣泛應(yīng)用于整個產(chǎn)品設(shè)計的過程中，從最初的設(shè)計計算，到設(shè)計繪圖，再到生產(chǎn)規(guī)劃和加工制造，計算機(jī)輔助設(shè)計都充分表現(xiàn)了獨特的優(yōu)勢并且成果喜人。然而，對于產(chǎn)品開發(fā)初期方案的設(shè)計，計算機(jī)輔助設(shè)計還是有著不足，不能完全滿足設(shè)計的預(yù)期需求。如何讓整個機(jī)械設(shè)計更加系統(tǒng)化，設(shè)計過程更有規(guī)律性，從而更好的應(yīng)用計算機(jī)輔助設(shè)計，這是必須要考慮的問題。于是，系統(tǒng)化設(shè)計法應(yīng)運(yùn)而生，采用這種設(shè)計方法，可以將設(shè)計任務(wù)由抽象到具體，由淺入深進(jìn)行層次的劃分，然后對每一層次的既定目標(biāo)和所采取的方法進(jìn)行規(guī)劃。系統(tǒng)化設(shè)計法的優(yōu)勢在于，每一個設(shè)計都是相對獨立卻又保持著有機(jī)的聯(lián)系，這些個設(shè)計結(jié)合在一起，就構(gòu)成了完整的機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計。為使設(shè)計工作科學(xué)有效的進(jìn)行，在機(jī)械系統(tǒng)過程中，首先要把一機(jī)械系統(tǒng)分解為若干個子系統(tǒng)，各個子系統(tǒng)相對比較簡單，相互之間存在著聯(lián)系，各子系統(tǒng)還可再分解為更小的子系統(tǒng)，以此類推，直至可以滿足設(shè)計和分析的需要。系統(tǒng)分解時需要注意：首先要把握好分解數(shù)和層次。分解數(shù)太少和太多都不可以，太少則導(dǎo)致子系統(tǒng)仍很復(fù)雜，不利于進(jìn)行模型化和系統(tǒng)優(yōu)化，太多又會對總體系統(tǒng)的綜合造成難題。其次，分界面不能過于復(fù)雜，可以在要素間結(jié)合枝數(shù)（聯(lián)系數(shù)）較少和作用較弱的地方選擇分界面。此外，通常機(jī)械系統(tǒng)工作時，能量、物料和信息三者之間存在著轉(zhuǎn)換關(guān)系，從系統(tǒng)輸入到系統(tǒng)輸出的過程中，按一定的方向和途徑流動，不可以中斷或產(chǎn)生紊流，即便分解成各個子系統(tǒng)，它們的流動途徑仍應(yīng)暢通和明確，在設(shè)計過程中，必須保持能量流、物料流和信息流的合理流動途徑。最后，需要了解到，系統(tǒng)分解與功能分解的不同。系統(tǒng)分解時，它把具有比較密切結(jié)合關(guān)系的要素結(jié)合在一起，其結(jié)構(gòu)組成雖稍微簡單，但其功能往往還有多項，每個系統(tǒng)仍是一個系統(tǒng)。而功能分解時，是按功能體系進(jìn)行逐級分解，直至不能再分解的單元功能。
4結(jié)束語
關(guān)鍵詞：機(jī)械設(shè)計；CAD技術(shù)
1CAD技術(shù)的發(fā)展
CAD(ComputerAidedDesign)是計算機(jī)輔助設(shè)計的英文縮寫，是利用計算機(jī)強(qiáng)大的圖形處理能力和數(shù)值計算能力，輔助工程技術(shù)人員進(jìn)行工程或產(chǎn)品的設(shè)計與分析，達(dá)到理想的目的，并取得創(chuàng)新成果的一種技術(shù)。自1950年計算機(jī)輔助設(shè)計（CAD）技術(shù)誕生以來，已廣泛地應(yīng)用于機(jī)械、電子、建筑、化工、航空航天以及能源交通等領(lǐng)域，產(chǎn)品的設(shè)計效率飛速地提高?，F(xiàn)已將計算機(jī)輔助制造技術(shù)（Com-puterAidedManufacturing，CAM）和產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理技術(shù)（ProductDataManagement，PDM）及計算機(jī)集成制造系統(tǒng)（ComputerItegratedmanufacturingsystem，CIMS）集于一體。
產(chǎn)品設(shè)計是決定產(chǎn)品命運(yùn)的研究，也是最重要的環(huán)節(jié)，產(chǎn)品的設(shè)計工作決定著產(chǎn)品75%的成本。目前，CAD系統(tǒng)已由最初的僅具數(shù)值計算和圖形處理功能的CAD系統(tǒng)發(fā)展成為結(jié)合人工智能技術(shù)的智能CAD系統(tǒng)（ICAD）(IntelligentCAD)。21世紀(jì)，ICAD技術(shù)將具備新的特征和發(fā)展方向，以提高新時代制造業(yè)對市場變化和小批量、多品種要求的迅速響應(yīng)能力。
以智能CAD（ICAD）為代表的現(xiàn)代設(shè)計技術(shù)、智能活動是由設(shè)計專家系統(tǒng)完成。這種系統(tǒng)能夠模擬某一領(lǐng)域內(nèi)專家設(shè)計的過程，采用單一知識領(lǐng)域的符號推理技術(shù)，解決單一領(lǐng)域內(nèi)的特定問題。該系統(tǒng)把人工智能技術(shù)和優(yōu)化、有限元、計算機(jī)繪圖等技術(shù)結(jié)合起來，盡可能多地使計算機(jī)參與方案決策、性能分析等常規(guī)設(shè)計過程，借助計算機(jī)的支持，設(shè)計效率有了大大地提高。
2三維CAD技術(shù)在機(jī)械設(shè)計中的優(yōu)點
通過實際應(yīng)用三維CAD系統(tǒng)軟件,筆者體會到三維CAD系統(tǒng)軟件比二維CAD在機(jī)械設(shè)計過程中具有更大的優(yōu)勢,具體表現(xiàn)在以下幾點:
2.1零件設(shè)計更加方便
使用三維CAD系統(tǒng),可以裝配環(huán)境中設(shè)計新零件,也可以利用相鄰零件的位置及形狀來設(shè)計新零件,既方便又快捷,避免了單獨設(shè)計零件導(dǎo)致裝配的失敗。資源查找器中的零件回放還可以把零件造型的過程通過動畫演示出來,使人一目了然。
2.2裝配零件更加直觀
在裝配過程中,資源查找器中的裝配路徑查找器記錄了零件之間的裝配關(guān)系,若裝配不正確即予以顯示,另外,零件還可以隱藏,在隱藏了外部零件的時候,可清楚地看到內(nèi)部的裝配結(jié)構(gòu)。整個機(jī)器裝配模型完成后還能進(jìn)行運(yùn)動演示,對于有一定運(yùn)動行程要求的,可檢驗行程是否達(dá)到要求,及時對設(shè)計進(jìn)行更改,避免了產(chǎn)品生產(chǎn)后才發(fā)現(xiàn)需要修改甚至報廢。
2.3縮短了機(jī)械設(shè)計周期
采用三維CAD技術(shù),機(jī)械設(shè)計時間縮短了近1/3,大幅度地提高了設(shè)計和生產(chǎn)效率。在用三維CAD系統(tǒng)進(jìn)行新機(jī)械的開發(fā)設(shè)計時,只需對其中部分零部件進(jìn)行重新設(shè)計和制造,而大部分零部件的設(shè)計都將繼承以往的信息,使機(jī)械設(shè)計的效率提高了3~5倍。同時,三維CAD系統(tǒng)具有高度變型設(shè)計能力,能夠通過快速重構(gòu),得到一種全新的機(jī)械產(chǎn)品。
2.4提高機(jī)械產(chǎn)品的技術(shù)含量和質(zhì)量
由于機(jī)械產(chǎn)品與信息技術(shù)相融合,同時采用CADCIMS組織生產(chǎn),機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計有了新發(fā)展。三維CAD技術(shù)采用先進(jìn)的設(shè)計方法,如優(yōu)化、有限元受力分析、產(chǎn)品的虛擬設(shè)計、運(yùn)動方針和優(yōu)化設(shè)計等,保證了產(chǎn)品的設(shè)計質(zhì)量。同時,大型企業(yè)數(shù)控加工手段完善,再采用CAD/CAPP/CAM進(jìn)行機(jī)械零件加工,一致性很好,保證了產(chǎn)品的質(zhì)量。
3CAD技術(shù)在機(jī)械設(shè)計中的應(yīng)用
3.1零件與裝配圖的實體生成
3.1.1零件的實體建模。CAD的三維建模方法有三種,即線框模型、表面模型和實體模型。在許多具有實體建模功能的CAD軟件中,都有一些基本體系。如在AutoCAD的三維實體造型模塊中,系統(tǒng)提供了六種基本體系,即立方體、球體、圓柱體、圓錐體、環(huán)狀體和楔形體。對簡單的零件,可通過對其進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析,將其分解成若干基本體,對基本體進(jìn)行三維實體造型,之后再對其進(jìn)行交、并、差等布爾運(yùn)算,便可得出零件的三維實體模型。
對于有些復(fù)雜的零件,往往難以分解成若干個基本體,使組合或分解后產(chǎn)生的基本體過多,導(dǎo)致成型困難。所以,僅有基本體系還不能完全滿足機(jī)器零件三維實體造型的要求。為此,可在二維幾何元素構(gòu)造中先定義零件的截面輪廓,然后在三維實體造型中通過拉伸或旋轉(zhuǎn)得到新的“基本體”,進(jìn)而通過交、并、差等得到所需要零件的三維實體造型。
3.1.2實體裝配圖的生成。在零件實體構(gòu)造完成后,利用機(jī)器運(yùn)動分析過程中的資料,在運(yùn)動的某一位置,按各零件所在的坐標(biāo)進(jìn)行“裝配”,這一過程可用CAD軟件的三維編輯功能實現(xiàn)。
3.2模具CAD/CAM的集成制造
隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,制造行業(yè)的生產(chǎn)技術(shù)不斷提高,從普通機(jī)床到數(shù)控機(jī)床和加工中心,從人工設(shè)計和制圖到CAD/CAM/CAE,制造業(yè)正向數(shù)字化和計算機(jī)化方向發(fā)展。同時,模具CAD/CAM技術(shù)、模具激光快速成型技術(shù)(RPM)等,幾乎覆蓋了整個現(xiàn)代制造技術(shù)。
一個完整的CAD/CAM軟件系統(tǒng)是由多個功能模塊組成的。如三維繪圖、圖形編輯、曲面造型、仿真模擬、數(shù)控加工、有限元分析、動態(tài)顯示等。這些模塊應(yīng)以工程數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ),進(jìn)行統(tǒng)一管理,而實體造型是工程數(shù)據(jù)的主要來源之一。
3.3機(jī)械CAE軟件的應(yīng)用
機(jī)械CAE系統(tǒng)的主要功能是:工程數(shù)值分析、結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計、強(qiáng)度設(shè)計評價與壽命預(yù)估、動力學(xué)/運(yùn)動學(xué)仿真等。CAD技術(shù)在解決造型問題后,才能由CAE解決設(shè)計的合理性、強(qiáng)度、剛度、壽命、材料、結(jié)構(gòu)合理性、運(yùn)動特性、干涉、碰撞問題和動態(tài)特性等。
4CAD前沿技術(shù)與發(fā)展趨勢
4.1圖形交互技術(shù)
CAD軟件是產(chǎn)品創(chuàng)新的工具,務(wù)求易學(xué)好用,得心應(yīng)手。一個友好的、智能化的工作環(huán)境可以開拓設(shè)計師的思路，解放大腦，讓他把精力集中到創(chuàng)造性的工作中。因此,智能化圖標(biāo)菜單、“拖放式”造型、動態(tài)導(dǎo)航器等一系列人性化的功能，為設(shè)計師提供了方便。此外，筆輸入法草圖識別、語言識別和特征手勢建模等新技術(shù)
也正在研究之中。
4.2智能CAD技術(shù)
CAD/CAM系統(tǒng)應(yīng)用逐步深入,逐漸提出智能化需求.設(shè)計是一個含有高度智能的人類創(chuàng)造性活動。智能CAD/CAM是發(fā)展的必然方向。智能設(shè)計在運(yùn)用知識化、信息化的基礎(chǔ)上，建立基于知識的設(shè)計倉庫,及時準(zhǔn)確地向設(shè)計師提品開發(fā)所需的知識和幫助,智能地支持設(shè)計人員，同時捕獲和理解設(shè)計人員意圖、自動檢測失誤，回答問題、提出建議方案等。并具有推理功能,使設(shè)計新手也能做出好的設(shè)計來,現(xiàn)代設(shè)計的核心是創(chuàng)新設(shè)計,人們正試圖把創(chuàng)新技法和人工智能技術(shù)相結(jié)合應(yīng)用到CAD技術(shù)中,用智能設(shè)計、智能制造系統(tǒng)去創(chuàng)造性指導(dǎo)解決新產(chǎn)品、新工程和新系統(tǒng)的設(shè)計制造,這樣才能使我們的產(chǎn)品、工程和系統(tǒng)有創(chuàng)造性。
4.3虛擬現(xiàn)實技術(shù)
虛擬現(xiàn)實技術(shù)在CAD中已開始應(yīng)用,設(shè)計人員在虛擬世界中創(chuàng)造新產(chǎn)品,可以從人機(jī)工程學(xué)角度檢查設(shè)計效果,可直接操作模擬對象,檢驗操作是否舒適、方便,及早發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)空間布局中的干涉和運(yùn)動機(jī)構(gòu)的碰撞等問題,及早看到新產(chǎn)品的外形,從多方面評價所設(shè)計的產(chǎn)品.虛擬產(chǎn)品建模就是指建立產(chǎn)品虛擬原理或虛擬樣機(jī)的過程.虛擬制造用虛擬原型取代物理原型進(jìn)行加工、測試、仿真和分析,以評價其性能,可制造性、可裝配性、可維護(hù)性和成本、外觀等,基于虛擬樣機(jī)的試驗仿真分析,可以在真實產(chǎn)品制造之前發(fā)現(xiàn)并解決問題,從而降低產(chǎn)品成本.虛擬制造、虛擬工廠、動態(tài)企業(yè)聯(lián)盟將成為CAD技術(shù)在電子商務(wù)時代繼續(xù)發(fā)展的一個重要方向.另外,隨著協(xié)同技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、概念設(shè)計面向產(chǎn)品的整個生命周期設(shè)計理論和技術(shù)的成熟和發(fā)展,利用基于網(wǎng)絡(luò)的CAD/CAPP/CAM/PDM/ERP集成技術(shù),實現(xiàn)真正的全數(shù)字化設(shè)計和制造,已成為機(jī)械設(shè)計制造業(yè)的發(fā)展趨勢。
參考文獻(xiàn)
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摘要：文章針對傳統(tǒng)機(jī)械零部件的設(shè)計局限性，提出了現(xiàn)代設(shè)計思想和方法。
一、機(jī)械零部件傳統(tǒng)的設(shè)計局限
傳統(tǒng)機(jī)械零部件的設(shè)計帶來了運(yùn)用中出現(xiàn)的許多問題：零部件容易腐蝕損壞；零部件容易疲勞損壞，斷裂、表面剝落等；零部件容易摩擦損壞等等。這些問題的出現(xiàn)，都是機(jī)械零部件傳統(tǒng)的設(shè)計局限性所產(chǎn)生的。機(jī)械機(jī)械零部件設(shè)計是人類為了實現(xiàn)某種預(yù)期的目標(biāo)而進(jìn)行的一種創(chuàng)造性活動。傳統(tǒng)機(jī)械機(jī)械零部件設(shè)計的特點是以長期經(jīng)驗積累為基礎(chǔ)，通過力學(xué)、數(shù)學(xué)建模及試驗等所形成的經(jīng)驗公式、圖表、標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范作為依據(jù)，運(yùn)用條件性計算或類比等方法進(jìn)行設(shè)計。傳統(tǒng)設(shè)計在長期運(yùn)用中得到不斷的完善和提高，目前在大多數(shù)情況下仍然是有效的設(shè)計方法，但是它有很多局限：在方案設(shè)計時憑借設(shè)計者有限的直接經(jīng)驗或間接經(jīng)驗，通過計算、類比分析等，以收斂思維方式，過早地確定方案。這種方案設(shè)計既不充分又不系統(tǒng)，不強(qiáng)調(diào)創(chuàng)新，因此很難得到最優(yōu)方案；在機(jī)械零部件設(shè)計中，僅對重要的零部件根據(jù)簡化的力學(xué)模型或經(jīng)驗公式進(jìn)行靜態(tài)的或近似的設(shè)計計算，其他零部件只作類比設(shè)計，與實際工況有時相差較遠(yuǎn)，難免造成失誤；傳統(tǒng)設(shè)計偏重于考慮產(chǎn)品自身的功能的實現(xiàn)，忽略人―機(jī)―環(huán)境之間關(guān)系的重要性；傳統(tǒng)設(shè)計采用手工計算、繪圖，設(shè)計的準(zhǔn)確性差、工作周期長、效率低。
二、創(chuàng)新思維機(jī)械零部件的設(shè)計思想
機(jī)械零部件設(shè)計的本質(zhì)是創(chuàng)造和革新。現(xiàn)代機(jī)械機(jī)械零部件設(shè)計強(qiáng)調(diào)創(chuàng)新設(shè)計，要求在設(shè)計中更充分地發(fā)揮設(shè)計者的創(chuàng)造力，利用最新科技成果，在現(xiàn)代設(shè)計理論和方法的指導(dǎo)下，設(shè)計出更具有生命力的產(chǎn)品。
（一）運(yùn)用創(chuàng)造思維
設(shè)計者的創(chuàng)造力是多種能力、個性和心理特征的綜合表現(xiàn)，它包括觀察能力、記憶能力、想象能力、思維能力、表達(dá)能力、自控能力、文化修養(yǎng)、理想信念、意志性格、興趣愛好等因素。其中想象能力和思維能力是創(chuàng)造力的核心，它是將觀察、記憶所得信息有控制地進(jìn)行加工變換，創(chuàng)造表達(dá)出新成果的整個創(chuàng)造活動的中心。創(chuàng)造力的開發(fā)可以從培養(yǎng)創(chuàng)新意識、提高創(chuàng)新能力和素質(zhì)、加強(qiáng)創(chuàng)新實踐等方面著手。設(shè)計者不是把設(shè)計工作當(dāng)成例行公事，而是時刻保持強(qiáng)烈的創(chuàng)新愿望和沖動，掌握必要創(chuàng)新方法，加強(qiáng)學(xué)習(xí)和鍛煉，自覺開發(fā)創(chuàng)造力，成為一個符合現(xiàn)代設(shè)計需要的創(chuàng)新人才。
（二）運(yùn)用發(fā)散思維
發(fā)散思維又稱輻射思維或求異思維等。它是以欲解決的問題為中心，思維者打破常規(guī)，從不同方向，多角度、多層次地考慮問題，求出多種答案的思維方式。例如，若提出“將兩零部件聯(lián)結(jié)在一起”的問題，常規(guī)的辦法有螺紋聯(lián)結(jié)、焊接、膠接、鉚接等，但運(yùn)用發(fā)散思維思考，可以得到利用電磁力、摩擦力、壓差或真空、綁縛、冷凍等方法。發(fā)散思維是創(chuàng)造性思維的主要形式之一，在技術(shù)創(chuàng)新和方案設(shè)計中具有重要的意義。
（三）運(yùn)用創(chuàng)新思維
創(chuàng)造力的核心是創(chuàng)新思維。創(chuàng)新思維是一種最高層次的思維活動，它是建立在各類常規(guī)思維基礎(chǔ)上的。人腦在外界信息激勵下，將各種信息重新綜合集成，產(chǎn)生新的結(jié)果的思維活動過程就是創(chuàng)新思維。機(jī)械機(jī)械零部件設(shè)計的過程是創(chuàng)新的過程。設(shè)計者應(yīng)打破常規(guī)思維的慣例，追求新的功能原理、新方案、新結(jié)構(gòu)、新造型、新材料、新工藝等，在求異和突破中體現(xiàn)創(chuàng)新。
三、科學(xué)的進(jìn)行機(jī)械零部件設(shè)計
（一）把握機(jī)械零部件設(shè)計的主要內(nèi)容
機(jī)械零部件設(shè)計是機(jī)械設(shè)計的重要組成部分，機(jī)械運(yùn)動方案中的機(jī)構(gòu)和構(gòu)件只有通過零部件設(shè)計才能得到用于加工的零部件工作圖和部件裝配圖，同時它也是機(jī)械總體設(shè)計的基礎(chǔ)。機(jī)械零部件設(shè)計的主要內(nèi)容包括：根據(jù)運(yùn)動方案設(shè)計和總體設(shè)計的要求，明確零部件的工作要求、性能、參數(shù)等，選擇零部件的結(jié)構(gòu)構(gòu)形、材料、精度等，進(jìn)行失效分析和工作能力計算，畫出零部件圖和部件裝配圖。機(jī)械產(chǎn)品整機(jī)應(yīng)滿足的要求是由零部件設(shè)計所決定的，機(jī)械零部件設(shè)計應(yīng)滿足的要求為：在工作能力上要求具體有強(qiáng)度、剛度、壽命、耐磨性、耐熱性、振動穩(wěn)定性及精度等；在工藝性上要求加工、裝配具有良好的工藝性及維修方便；在經(jīng)濟(jì)性上的要求主要指生產(chǎn)成本要低。此外，還要滿足噪聲控制、防腐性能、不污染環(huán)境等環(huán)境保護(hù)要求和安全要求等。這些要求往往互相牽制，需全面綜合考慮。
（二）嚴(yán)格計算機(jī)械零部件的失效形式
機(jī)械零部件由于各種原因不能正常工作而失效，其失效形式很多，主要有斷裂、表面壓碎、表面點蝕、塑性變形、過度彈性變形、共振、過熱及過度磨損等。為了保證零部件能正常工作，在設(shè)計零部件時應(yīng)首先進(jìn)行零部件的失效分析，預(yù)估失效的可能性，采取相應(yīng)措施，其中包括理論計算，計算所依據(jù)的條件稱為計算準(zhǔn)則，常用的計算準(zhǔn)則有：一是強(qiáng)度準(zhǔn)則。強(qiáng)度是機(jī)械零部件抵抗斷裂、表面疲勞破壞或過大塑性變形等失效的能力。強(qiáng)度要求是保證機(jī)械零部件能正常工作的基本要求。二是剛度準(zhǔn)則。剛度是指零部件在載荷（下轉(zhuǎn)第57頁）（上接第58頁）的作用下，抵抗彈性變形的能力。剛度準(zhǔn)則要求零部件在載荷作用下的彈性變形在許用的極限值之內(nèi)。三是振動穩(wěn)定性準(zhǔn)則。對于高速運(yùn)動或剛度較小的機(jī)械，在工作時應(yīng)避免發(fā)生共振。振動穩(wěn)定性準(zhǔn)則要求所設(shè)計的零部件的固有頻率與其工作時所受激振源的頻率錯開。四是耐熱性準(zhǔn)則。機(jī)械零部件在高溫工作條件下，由于過度受熱，會引起油失效、氧化、膠合、熱變形、硬度降低等問題，使零部件失效或機(jī)械精度降低。因此，為了保證零部件在高溫下正常工作，應(yīng)合理設(shè)計其結(jié)構(gòu)及合理選擇材料，必要時須采用水冷或氣冷等降溫措施。五是耐磨性準(zhǔn)則。耐磨性是指相互接觸并運(yùn)動零部件的工作表面抵抗磨損的能力。當(dāng)零部件過度磨損后，將改變其結(jié)構(gòu)形狀和尺寸，削弱其強(qiáng)度，降低機(jī)械精度和效率，以致零部件失效報廢。因此，機(jī)械設(shè)計時應(yīng)采取措施，力求提高零部件的耐磨性。
（三）正確選擇機(jī)械零部件表面粗糙度
表面粗糙度是反映零部件表面微觀幾何形狀誤差的一個重要技術(shù)指標(biāo)，是檢驗零部件表面質(zhì)量的主要依據(jù)；它選擇的合理與否，直接關(guān)系到產(chǎn)品的質(zhì)量、使用壽命和生產(chǎn)成本。機(jī)械零部件表面粗糙度的選擇方法有3種，即計算法、試驗法和類比法。在機(jī)械零部件設(shè)計工作中，應(yīng)用最普通的是類比法，此法簡便、迅速、有效。應(yīng)用類比法需要有充足的參考資料，現(xiàn)有的各種機(jī)械設(shè)計手冊中都提供了較全面的資料和文獻(xiàn)。最常用的是與公差等級相適應(yīng)的表面粗糙度。在通常情況下，機(jī)械零部件尺寸公差要求越小，機(jī)械零部件的表面粗糙度值也越小，但是它們之間又不存在固定的函數(shù)關(guān)系。在實際工作中，對于不同類型的機(jī)器，其零部件在相同尺寸公差的條件下，對表面粗糙度的要求是有差別的。這就是配合的穩(wěn)定性問題。在機(jī)械零部件的設(shè)計和制造過程中，對于不同類型的機(jī)器，其零部件的配合穩(wěn)定性和互換性的要求是不同的。在設(shè)計工作中，表面粗糙度的選擇歸根到底還是必須從實際出發(fā)，全面衡量零部件的表面功能和工藝經(jīng)濟(jì)性，才能作出合理的選擇。
（四）全面優(yōu)化機(jī)械零部件設(shè)計方法
要充分運(yùn)用機(jī)械學(xué)理論和方法，包括機(jī)構(gòu)學(xué)、機(jī)械動力學(xué)、摩擦學(xué)、機(jī)械結(jié)構(gòu)強(qiáng)度學(xué)、傳動機(jī)械學(xué)等及計算機(jī)輔助分析的不斷發(fā)展，對設(shè)計的關(guān)鍵技術(shù)問題能作出很好的處理，一系列新型的設(shè)計準(zhǔn)則和方法正在形成。計算機(jī)輔助設(shè)計（CAD）是把計算機(jī)技術(shù)引入設(shè)計過程，利用計算機(jī)完成選型、計算、繪圖及其他作業(yè)的現(xiàn)代設(shè)計方法。CAD技術(shù)促成機(jī)械零部件設(shè)計發(fā)生巨大的變化，并成為現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計的重要組成部分。目前，CAD技術(shù)向更深更廣的方向發(fā)展，主要表現(xiàn)為以下基于專家系統(tǒng)的智能CAD；CAD系統(tǒng)集成化，CAD與CAM（計算機(jī)輔助制造）的集成系統(tǒng)（CAD/CAM）；動態(tài)三維造型技術(shù)；基于并行工程，面向制造的設(shè)計技術(shù)（DFM）；分布式網(wǎng)絡(luò)CAD系統(tǒng)。
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【關(guān)鍵詞】機(jī)械設(shè)計；材料；標(biāo)準(zhǔn)化
一、機(jī)械設(shè)計中對材料的選擇
1、機(jī)械零件材料的選擇應(yīng)滿足基本要求
1.1使用性能要求。材料在使用過程中的表現(xiàn)，即使用性能，是選材時應(yīng)考慮滿足的根本要求。不同零件所要求的使用性能是很不一樣的，有的零件主要要求高強(qiáng)度，有的則要求高的耐磨性，有的甚至無嚴(yán)格的性能要求，僅僅要求有美麗的外觀。因此，在選材時，首要的任務(wù)就是準(zhǔn)確地判斷零件所要求的主要使用性能。
1.2工藝性能要求。材料的工藝性反映的是材料本身能夠適應(yīng)各種加工工藝要求的能力，即要求所選材料在加工制造時首先能夠造出成品來，并且能夠便于制造、同時必須保證質(zhì)量。1）熱加工工藝性能熱加工工藝性能主要指鑄造性能、鍛造性能、焊接性能和熱處理性能。2）切削加工性能金屬的切削加工性能一般用刀具耐用度為60min時的切削速度V60來表示，V60越高，則金屬的切削性能越好。
2、機(jī)械零件材料選擇的方法
2.1選材對產(chǎn)品壽命周期成本的影響。顯然，材料的選用極大地影響了產(chǎn)品壽命周期成本的各個組成部分。工程實踐中，在保證產(chǎn)品合理功能（或性能）的前提下，雖然一般是選用價格便宜的材料，可降低產(chǎn)品的壽命周期成本；但同時我們更應(yīng)注意的是，有時若選用成本雖高但性能更優(yōu)的材料，由于產(chǎn)品的自重減輕、使用壽命延長、維修費用減少、能源費用降低等多方面的有利因素，從產(chǎn)品壽命周期成本角度考慮，反而是經(jīng)濟(jì)的。
2.2制造方法的選擇是材料選擇過程中一個不可分割的因素，即應(yīng)將結(jié)構(gòu)設(shè)計、材料選擇及其可用的加工方法作為一個有機(jī)的整體看待。選材時不僅要考慮零件的某單項加工工序的成本，更重要的是應(yīng)綜合考慮其整個加工路線所涉及的全部加工工序之總成本。
二、機(jī)械設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)化
1、機(jī)械零件是機(jī)器的基本組成要素，對于機(jī)械零件設(shè)計工作來說，標(biāo)準(zhǔn)化的作用是很重要的。所謂零件的標(biāo)準(zhǔn)化，就是通過對零件的尺寸、結(jié)構(gòu)要素、材料性能、檢驗方法、設(shè)計方法、制圖要求等，制定出各式各樣的大家共同遵守的標(biāo)準(zhǔn)。
能以最先進(jìn)的方法在專門化工廠對那些用途最廣的零件進(jìn)行大量的、集中的制造，以提高質(zhì)量、降低成本。統(tǒng)一材料和零件的性能指標(biāo)，使其能夠進(jìn)行比較，并提高零件性能的可靠性。采用標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)及零、部件，可以簡化設(shè)計工作，縮短設(shè)計周期，提高設(shè)計質(zhì)量。
2、搞好設(shè)計階段的標(biāo)準(zhǔn)化工作是降低產(chǎn)品成本的重要途徑。在市場經(jīng)濟(jì)體制下，生產(chǎn)廠家應(yīng)根據(jù)市場的需求變化，不斷更新產(chǎn)品品種，提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低物資消耗，提高經(jīng)濟(jì)效益。要達(dá)到這些目的，都離不開標(biāo)準(zhǔn)化，必須用標(biāo)準(zhǔn)化手段，從嚴(yán)把好產(chǎn)品設(shè)計這一關(guān)，才能使企業(yè)在市場競爭中求得生存和發(fā)展，加快新產(chǎn)品開發(fā)。
三、影響機(jī)加工件表面層物理力學(xué)性能的因素
機(jī)械加工中工件由于受到切削力和切削熱的作用，其表面層的物理力學(xué)性能將產(chǎn)生很大的變化，造成與基體材料性能的差異，這些變化主要表現(xiàn)為表面層的金相組織和硬度的變化及表面層出現(xiàn)的殘余應(yīng)力。
1、表面層金相組織的變化
影響磨削燒傷的因素有：砂輪材料對于硬度太高的砂輪，鈍化磨料顆粒不易脫落，砂輪容易被切削堵塞。因此，一般用軟砂輪好。磨削用量當(dāng)磨削深度增大時，工件表面及表面下不同深度的溫度都將提高，容易造成燒傷；當(dāng)工件縱向進(jìn)給量增大時，磨削區(qū)溫度增高，但熱源作用時間減小，因而可減輕燒傷。但提高工件速度會導(dǎo)致其表面粗糙度值增大。提高砂輪速度可彌補(bǔ)此不足。實踐證明，同時提高工件速度和砂輪速度可減輕工件表面燒傷。冷卻方式采用切削液帶走磨削區(qū)熱量可避免燒傷。但由于旋轉(zhuǎn)的砂輪表面上產(chǎn)生強(qiáng)大的氣流層，切削液不易附著，以致沒有多少切削液能進(jìn)入磨削區(qū)。因此，可采用高壓大流量的冷卻方式，一方面可增加冷卻效果，另一方面可以對砂輪表面進(jìn)行沖洗，使切屑不致堵塞砂輪。
2、加工表面的冷作硬化
加工過程中表面層金屬產(chǎn)生塑性變形，使晶體間產(chǎn)生剪切滑移，晶格嚴(yán)重扭曲，并產(chǎn)生晶粒的拉長、破碎和纖維化，引起材料的強(qiáng)化，其強(qiáng)度和硬度均有所提高，這種變化的結(jié)果稱為冷作硬化。加工表面層冷作硬化指標(biāo)以硬化層深度、表面層的顯微硬度及硬化程度表示。一般硬化程度越大，硬化層的深度也越大。
影響冷作硬化的主要因素：切削用量切削速度增大，刀具與工件接觸擠壓時間短，塑性變形小。速度大時溫度也會增高，有助于冷硬的恢復(fù)，冷硬較弱。進(jìn)給量增大時切削力增加，塑性變形也增加，硬化加強(qiáng)。但當(dāng)進(jìn)給量較小時，由于刀具刃口圓角在加工表面單位長度上的擠壓次數(shù)增多，硬化程度也會增大。刀具刀具刃口圓弧半徑增加，對表層擠壓作用大，使冷硬增加；刀具副后刀面磨損增加，對已加工表面摩擦增大，使冷硬增加；刀具前角加大可減小塑性變形，使冷硬減小。工件材料工件材料的硬度越低，塑性變形越大，切削后冷作硬化現(xiàn)象越嚴(yán)重。
3、表面層的殘余應(yīng)力
切削過程中金屬材料的表層組織發(fā)生形狀和組織變化時，在表層金屬與基體材料交界處將會產(chǎn)生相互平衡的彈性應(yīng)力，該應(yīng)力就是表面殘余應(yīng)力。表面層的殘余應(yīng)力的產(chǎn)生，主要有以下三種原因。
3.1冷態(tài)塑性變形引起的殘余應(yīng)力在切削力作用下，已加工表面發(fā)生強(qiáng)烈的塑性變形，表面層金屬體積發(fā)生變化，此時基體金屬受到影響而處于彈性變形狀態(tài)。切削力去除后，基體金屬趨向恢復(fù)，但受到已產(chǎn)生塑性變形的表面層的限制，恢復(fù)不到原狀，因而在表面層產(chǎn)生殘余應(yīng)力。
3.2熱態(tài)塑性變形引起的殘余應(yīng)力工件被加工表面在切削熱的作用下產(chǎn)生熱膨脹，此時基體金屬溫度較低，因此表層產(chǎn)生熱壓應(yīng)力。當(dāng)切削過程結(jié)束時，表面溫度下降，由于表層已產(chǎn)生熱塑性變形并受到基體的限制，因而產(chǎn)生殘余拉應(yīng)力。
3.3金相組織變化引起的殘余應(yīng)力切削時產(chǎn)生高溫會引起表面層金相組織變化。由于不同的金相組織有不同的密度，表面層金相組織變化引起體積變化，當(dāng)表面層體積膨脹時，因受到基體的限制，產(chǎn)生了壓應(yīng)力。表面層體積縮小，則產(chǎn)生拉應(yīng)力。
總之，在市場經(jīng)濟(jì)中，為了更好滿足企業(yè)的發(fā)展，機(jī)械產(chǎn)品越來越先進(jìn)，品種越來越多。這就要求我們在機(jī)械設(shè)計當(dāng)中，對材料的選擇、標(biāo)準(zhǔn)化的應(yīng)用提高到一個新的認(rèn)識，在加工過程中，減少影響表面層物理力學(xué)性能的因素以及劑的合理運(yùn)用。努力把我們加工成本降到合理的水平，從而提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。
參考文獻(xiàn)
關(guān)鍵詞：工程；機(jī)械設(shè)備；管理；問題；對策
科學(xué)技術(shù)進(jìn)步、生產(chǎn)建設(shè)的需求，為工程機(jī)械的應(yīng)用提供了廣闊的空間，也對設(shè)備管理的提出了更高的要求。做好機(jī)械設(shè)備的合理配置、科學(xué)使用、及時保養(yǎng)、適時維修，降低設(shè)備故障發(fā)生，提高機(jī)械設(shè)備的有效利用率，是對工程設(shè)備管理工作的主要要求，下面我就當(dāng)前礦山企業(yè)在工程機(jī)械設(shè)備管理方面存在的問題和提高工程機(jī)械管理的方法談?wù)勛约旱目捶ā?/p>
一、當(dāng)前工程機(jī)械設(shè)備管理中存在的問題及原因
1、管理機(jī)構(gòu)不健全，管理制度不完善
相當(dāng)一部分施工企業(yè)仍缺乏完整、嚴(yán)格的工程機(jī)械設(shè)備管理制度，對工程機(jī)械設(shè)備的臺賬、技術(shù)資料檔案的建立等工作尚未完善，管理工作無章可循、管理無序，有的企業(yè)甚至在購買了新設(shè)備后，沒有及時或根本不入賬，造成管理工作相當(dāng)被動，設(shè)備糊涂使用，不能明確工程機(jī)械管理和使用的責(zé)任主體。
2、舍不得智力投資
(1)雖然目前大部分施工企業(yè)都根據(jù)自己企業(yè)的實際情況，設(shè)立了機(jī)務(wù)管理部門，但由于機(jī)構(gòu)、人員更迭較為頻繁，設(shè)備管理及維修人員接受專業(yè)教育時間短，管理人員對設(shè)備管理的整體認(rèn)識尚較模糊，技術(shù)管理水平參差不齊。
(2)而有些企業(yè)只是片面注重眼前利益，寧愿花耗大量資金用于購買先進(jìn)設(shè)備，但在管理人才培訓(xùn)等智力投資方面卻顯得過分吝惜，舍不得花錢。這樣，就算有再先進(jìn)的設(shè)備，但管理跟不上、人員素質(zhì)低劣，是很難適應(yīng)機(jī)械自動化、機(jī)電一體化程度高的設(shè)備管理的需要。
3、工程機(jī)械設(shè)備的使用與保養(yǎng)相互脫節(jié)
(1)目前大多數(shù)施工企業(yè)雖然都實行定人定機(jī)制度，即每個操作人員固定使用一臺機(jī)械設(shè)備，但卻忽略了定人保養(yǎng)制度，沒有把機(jī)械設(shè)備維修保養(yǎng)的各項規(guī)章制度明確落實到個人。正因為如此，操作人員往往只是“包用不包修”，維修人員也是馬虎應(yīng)付了事，每當(dāng)機(jī)械設(shè)備出現(xiàn)故障，操作人員與維修人員往往互相推卸責(zé)任。這樣，不但影響了產(chǎn)量、質(zhì)量，也增加了維修費用、運(yùn)轉(zhuǎn)費用以及降低了設(shè)備的使用壽命。
(2)此外，不少項目負(fù)責(zé)人只考慮眼前利益，沒有從長遠(yuǎn)打算，短期行為嚴(yán)重，只注意產(chǎn)值與效益掛鉤，在設(shè)備管理使用上表現(xiàn)為“重用輕管”，為了趕工期、搶進(jìn)度，而不惜拼設(shè)備，造成機(jī)械設(shè)備常常處于超負(fù)荷狀況工作，或帶“病”作業(yè)，甚至違章操作，其結(jié)果是該工程項目完工后，機(jī)械設(shè)備嚴(yán)重磨損老化，而調(diào)運(yùn)到新工程又需花費大量的精力與費用進(jìn)行整修，造成施工工期貽誤，項目部之間在維修費用上互相推諉，固定資產(chǎn)無形流失。
4、工程機(jī)械設(shè)備維修“滯后”，浪費嚴(yán)重
(1)由于目前大部分施工企業(yè)還未能有效地實行點檢制度等保養(yǎng)措施，設(shè)備維修管理往往局限于“事后維修”，“預(yù)防維修”意識不夠重視，對設(shè)備的故障及劣化現(xiàn)象也就未能早期發(fā)覺、早期預(yù)防、早期修理，以致造成人力、物力、財力不必要的浪費。
(2)施工企業(yè)機(jī)械設(shè)備“浪費維修”的現(xiàn)象也十分嚴(yán)重，個別維修人員為了貪圖方便，對一些仍有很大修復(fù)價值的舊件不加以修復(fù)利用，任憑其主觀隨意地報廢，更有甚者，不考慮其它設(shè)備的整體性能，采取“拆東墻補(bǔ)西墻”的做法，得過且過，只要機(jī)械能動就交差了事，結(jié)果也只會是事倍功半。
二、提高機(jī)械設(shè)備管理工作的方法
1、在使用方面，設(shè)備的價值主要體現(xiàn)在使用。任何設(shè)備都有規(guī)定的使用范圍、條件及操作程序，只有正確的使用設(shè)備，才能保證安全生產(chǎn)。而設(shè)備使用的好壞很大程度上取決于操作人員水平的高低。
所以在使用中，一是教育操作人員正確的使用和操作各種工程機(jī)械，不能在超過機(jī)械所能承受的最大負(fù)荷下進(jìn)行工作，盡量保證機(jī)械負(fù)荷的均勻加減，使機(jī)械處于較為平緩的負(fù)荷變動，具體地說，就是要較為均勻地加減油門，防止發(fā)動機(jī)、工作裝置動作的大起大落。二是加強(qiáng)技術(shù)培訓(xùn)，提高操作人員素質(zhì)，使操作人員做到懂構(gòu)造、懂原理、懂性能，會使用、會保養(yǎng)、會檢查、會排除故障，從源頭上減少和防止人為失誤引起的機(jī)械故障。三是堅持實行包機(jī)責(zé)任制，責(zé)任到人，將個人經(jīng)濟(jì)利益與責(zé)任機(jī)械的維修費、燃油費相結(jié)合進(jìn)行考核，獎罰并舉，加強(qiáng)管理設(shè)備的責(zé)任心，調(diào)動愛護(hù)設(shè)備的積極性。
2、在保養(yǎng)方面，對設(shè)備實行定期保養(yǎng)是保持機(jī)械良好技術(shù)狀況的基礎(chǔ)。對于工程機(jī)械，保養(yǎng)工作中的重中之中就是保證對機(jī)械的合理。零件工作面的磨損、零件表面的腐蝕和材料的老化是正常使用條件下的機(jī)械零部件的3種主要失效形式，而零件工作面的磨損所引起的失效所占的比例最大。也就是說，機(jī)械的磨損是使其各種零部件走向極限技術(shù)狀態(tài)的主要原因之一。那么，解決機(jī)械零部件的磨損問題，除了采用優(yōu)良的材料、選擇先進(jìn)的制造工藝、設(shè)計合理的機(jī)械結(jié)構(gòu)外，在使用過程中要做的一項重要工作就是保證對機(jī)械的合理。
據(jù)統(tǒng)計，工程機(jī)械的故障有一半以上是由不良引起的。由于工程機(jī)械各零部件配合的精密性，良好的可以使其保持正常的工作間隙和合適的工作溫度，從而降低零件的磨損程度，減少機(jī)械故障。正常合理的是減少機(jī)械故障的有效措施之一。為此，一是要合理選用劑，要根據(jù)機(jī)械的種類和應(yīng)用結(jié)構(gòu)的不同選用正常的劑類別，根據(jù)機(jī)械的要求選用合適的質(zhì)量等級，根據(jù)機(jī)械的工作環(huán)境和不同的季節(jié)選擇合適的劑牌號。二是經(jīng)常檢查劑的數(shù)量和質(zhì)量。數(shù)量不足要及時補(bǔ)充，質(zhì)量不佳要及時更換。三是根據(jù)保養(yǎng)周期、設(shè)備技術(shù)狀況、工作環(huán)境等因素，制定強(qiáng)制保養(yǎng)計劃，到時間必須停機(jī)保養(yǎng)。
3、維修方面
機(jī)械在使用過程中必然會出現(xiàn)各種各樣的故障。在這些故障中，有些故障對機(jī)械設(shè)備的影響可能是很微小的，有些是比較嚴(yán)重的，甚至?xí)斐蓹C(jī)毀人亡的大事故。經(jīng)驗表明，嚴(yán)重機(jī)械故障往往是由一些較小的故障引發(fā)的。究其原因，就在于忽視了對小故障的及時處置。因此，在維修方面，一是重視小故障的及時處理，做到防患于未然。切不可小故障不影響使用，為了趕任務(wù)讓設(shè)備帶故障作業(yè)，最后小毛病拖成了大故障，不但延誤工期，影響正常使用，還有可能造成設(shè)備突然報廢。從某種意義上來說，對出現(xiàn)的故障及時進(jìn)行處理，就是減少和防止故障的一種有效措施。
