机械产品快速设计与制造系统研究应用探讨

崔可可 洪抗

摘要：本文主要简单介绍了机械产品快速设计的相关理论，阐述了机械产品快速设计的研究概况，探讨了机械产品快速设计与制造系统的有效应用，以转变传统的机械产品快速设计形式，不断地创新机械产品快速设计理论，充分发挥现代科学技术的作用，优化机械产品快速设计，开发机械产品新功能、新结构，促进机械产品工艺水平的有效提升，从而满足用户的实际需求，推动机械产品制造业的可持续发展。

关键词：机械产品;快速设计;制造系统;研究应用

全球经济一体化形势下，我国机械产品制造业迎来了全新的发展机遇，扩大了发展空间，但与此同时也面临着一系列的挑战，尤其是在日益激烈的市场竞争中，想要脱颖而出有着一定的难度。机械产品制造企业需要转变传统的经营模式，走向规模化、大型化发展趋势，这并不是一项简单的任务，具有较大的难度，要求企业拓展机械产品设计空间，涉及到更多的科学领域。随着机械产品更新换代速度的加快，传统的机械产品设计理论，已经无法适应当下的设计需求，需要进一步深入地加强对机械产品快速设计与制造系统的研究，引入先进的理论方法，缩短机械产品设计周期，保障机械产品质量。

一、机械产品快速设计的相关理论

在机械产品快速设计过程中，涉及到一些相关理论，主要有以下几种：第一种是模块化设计理论。指的是在进行机械产品设计的时候，需要利用固定结构和功能作用模块，来规划产品系统。针对产品的不同功能、不同性能、不同规格来进行相应的分析，根据市场需求来组合不同的功能模块，生产系列性产品;第二种是参数化设计理论。这是一种较为简单的设计方式，能够通过调整某一个结构的参数特征，来进行相应的改变。其具有两个基本要素，一个是参数化图元，另一个是参数化修改引擎。

二、机械产品快速设计的研究概况

（一）计算机辅助产品创新技术

就目前而言，在机械产品快速设计的研究方面，已经有所突破，产品开发已经CAD、CAPP、CAM和PDM等软件技术的应用，彼此之间有着紧密关系。尤其是在日益激烈的市场竞争中，如何缩短机械产品创新周期，提高机械产品性能，成为当下急需解决的问题之一，也是用户们的最新追求。自上个世纪以来，企业一直致力于机械新产品的开发过程中，但均属于企业技术群体研究，或是个人专属研究，并没有专门的软件技术来予以创新支持。在研究机械新产品的开发时，不仅要从管理学角度出发，还要考虑其工业工程方面的内容，应当创新机械产品快速设计模式，优化机械产品设计过程，制定完善的设计管理制度，但最为重要的是还应当考虑其技术本体，目前这方面还较为薄弱。在计算机信息技术的高速发展下，对机械产品快速设计的技术本体研究，才更近一步，开发出了计算机辅助创新软件CAI，能够有效解决机械产品设计中的难题，受到广泛关注。

（二）快速响应技术和制造技术

产品的快速相应设计和制造，则有利于缩短机械产品的开发周期，提高机械产品的创新设计水平，保障机械产品设计制造质量，以促使机械产品制造企业迅速应对市场的需求变化【1】。不断变化的市场需求，对机械产品的要求更高，也更加重视个性化方面的设计内容，这有利于促进机械产品设计技术水平的提升，推动了机械产品制造企业的长远发展。

三、机械产品快速设计与制造系统的有效应用

（一）产品创新

在机械产品快速设计过程中，可以充分发挥CAI软件，以比买呢在创新产品的时候发生技术伤的冲突，准确把握产品创新的规律，找到正确的技术途径。一方面，可以从系统方面，来进行产品研究。在创建产品设计系统的时候。应当先了解用户的需求，比如说用户在所需要的机械产品应当具有较高的安全性、可靠性，在操作上要更为简便，而且具有个性化，能满足用户的个人需求，在维修方面也不可过于复杂，对环境没有污染，价格成本上也不宜过高。基于此，在设计机械产品的时候，需要考虑以下部分：一是机械本体;二是动力部分;三是检测传感装置;四是控制及信息处理装置;五是执行机构。在这部分中要予以一定的能量、物料和信息支持。对企业的要求是在进行设计和制造的时候，要不不断地创新产品性能，尽量在保障产品质量的前提下，降低产品成本，提高机械产品的运行效益。在研究产品系统的时候，可将其当作是功能系统研究，那么输入部分应当是用户的功能需求，可用X表示，当多种功能需求组合在一起时，便可以看作是X的矩阵;输出部分则是产品功能结构系统。 基于此，在设计机械产品的时候，应当寻找最佳的系统组合方式，予以有效创新。

企业在进行机械产品快递设计和创新的时候，应当是一个全方位的创新过程，包含了市场伤的创新，结构上的创新和工艺上的创新等多方面内容，需要弄清楚产品创新本身的理念，遵循其设计规律，将其作为持续性活动来开展，不断地开发和创新新产品，以增强企业生命力【2】。

除此之外，还要完善机械产品设计体系框架。先要做好市场调查工作，了解市场需求，对用户的需求进行分析，然后基于用户实际需求，来分析机械产品的功能性，作出客观评价，发现其中的不足之处，形成创新概念，进行概念評价，从而得出新产品概念，优化结构设计。

（二）快速相应设计和制造技术应用

在机械产品快速设计与制造系统技术的应用过程中，应当充分发挥计算机信息技术的作用，进行辅助模块化设计。在理解这一部分内容的时候，可以从以下几个方面来探讨：首先要掌握产品模块矩阵规划方法，可将模块化设计过程氛围两部分，一部分为产品设计系统的构建，另一部分则是产品设计系统的实施。其次，要学会运用产品模块布局和产品族表示方法。在模块产品中，可以根据实际情况，选择链状、树状、网络组合等方式将模块连接在一起。可用M表示基本模块，J表示接口，将基准模块作为有向线的起点，目标木块作为终点。模块和模块之间可以是单向连接，也可以是双向连接，亦或是多向连接。既可以是一个模块和一个模块连接，也可以是一对多的形式;再者，可利用超图理论来进行模块识别，了解产品变型和模块之间的关联;最后，在进行产品平台模块化快速设计的时候，要先了解产品平台的含义。所谓产品平台，其功能主要在于开发一系列衍生产品，是这些产品的通用模块和接口，可基于用户的不同需求，来增设模块，以创新设计出最终的产品。其要点在于需要充分发挥限元分析软件的作用，利用二次开发工具，构建完善的产品变量化分析模型，从静态和动态两个方面来进行计算，计算设计变量和性能指标间的联系，促进企业新产品的快速开发。

除此之外，还应当应用知识工程技术。这是一项以知识为驱动力的工程设计技术，指的是在进行机械产品设计的时候，在几何模型中产品设计相关知识、制造知识等，利用计算机来进行自动程式化分析。要整理和归纳有关于机械产品设计的相关内容，收集典型的设计案例，总结设计、特征模板，遵循相关的设计规则【3】。

（三）机械快速产品设计实例

例如，在設计一些大型液压机，或是汽车覆盖件模具等机械产品的时候，便可以采用机械快速产品设计与制造系统技术，根据用户和市场的实际需求，来建立产品创新，优化大型液压机快速设计系统，以改变传统的设计模式，提高大型液压机的设计水平，为机械产品制造企业带来更多的经济效益。在现代锻压机械中，液压机是其中一项重要类别，其设计需要以加工对象制件工艺要求为依据，通过CAE分析方法，结合模块化技术，来进行科学而有效的设计，以解决设计中的关键问题，处理好技术和技术之间的冲突性，做好整机规划，优化液压机产品的结构模式，进行科学的结构布局。在设计液压机的时候，应当优化关键部分的各项参数，具体过程如下：首先，要先获取设计需求。也就是说要了解用户对液压机的要求，然后据此来确定液压机的技术规格，制定液压机的性能指标，掌握真实而准确的参数，了解各执行机构的工作压力，予以一定的运行空间。设计好工作台面的尺寸，以及液压机的产品外形尺寸，确定其总功率和重量;其次，在设计液压机产品结构类型的时候，需要先确定机械产品的本体，基于整个机身的总体性，来设计相应的尺寸，以保障设计的合理性;再者，在进行参数设计的时候，则需要关注机械产品的焊接部位，确定关键性的设计参数，把控支撑筋板的厚度、数量;最后，要进行科学的分析评价工作，利用力学知识，来进行科学计算，做好有限元分析，以提高液压机产品的强度、刚度，满足用户的实际需求。

总而言之， 为了适应新时期下的市场需求，应对激烈的市场竞争，促使机械产品制造企业获得更多的市场份额，应当加强对机械产品快速设计与制造系统的研究【4】。要掌握扎实的理论基础，引入先进的技术理论，给机械产品快速设计提供重要的理论知识，了解相关技术的研究现状，充分发挥计算机信息技术的辅助作用， 将其有效应用于实际创新和设计过程中，从而提高机械产品快速设计与制造水平，实现机械产品制造企业经济效益最大化。

参考文献

[1]王磊.机械制造和机械设计创新的实现[J].科学技术创新，2019，（3）.177～178.

[2]孙朝霞，赵建发，付明慧.机械设计制造及其自动化发展方向的研究[J].工程建设与设计，2019，（4）.176-177.

[3]于淼.浅谈自动化技术在机械制造中的应用[J].山东工业技术，2017，（3）.294.

[4]李锐.试析新型机械技术在机械加工行业中的应用与发展[J].中国高新区.2019，（22）.101.