机械设计制造中可靠性优化设计分析

机械设计制造中可靠性优化设计分析

周博

中铁科工集团轨道交通装备有限公司 湖北 武汉 430000

摘要：机械设计制造是当前机械制造业发展的关键环节，通过科学合理设计能够保证机械设备能够满足功能性需求。文章通过对机械设计存在问题进行分析，探讨机械设计制造中可靠性优化设计。

关键词：机械设计；设计制造；可靠性；优化设计

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。机械设计整个过程比较复杂，涉及的东西较多。因此，用什么样的方式进行机械设计对于机械设计来说至关重要。当前机械制造工艺还停留在传统的操作上，设计理念存在不合理和不科学的问题。随着社会经济的发展，传统的工艺标准和要求已经不适合当前的社会发展。机械工艺可靠性设计能够满足相关要求，不断改进设计方法，对推动当前机械工艺标准发展和完善具有重要价值。传统机械设计理念和设计方法存在一定的偏差，不仅会影响机械产品的质量和性能，而且会影响产品之后的实用效果。可靠性机械设计可以不断优化机械设计理念，提升机械产品质量和性能。

2机械设计制造设计问题分析

2.1机械自动化设计与制造业正处于不稳定的起步期

目前，我国机械自动化设计与制造业正处于新旧模式的交互期。传统模式存在一定的滞后性，需要进行新技术的更新与改造。但是，新技术由于刚刚使用，还存在着一定的不安全指数。所以，我们需要不断的磨合、创新，建立一套成熟、完备的科学新技术。另外，我们一定要把理论与技术有机的结合起来，注意技术之间的优化与整合。

2.2创新性严重不足

近年来，我国经济发展速度不断提升，已经成为世界第二经济体，在国际上的影响力逐年提升。我国作为世界上加工制造业大国，在机械自动化设计与制造领域有着重要的影响力，但与西方发达国家相比，我国机械自动化领域发展速度较慢，在机械设计方面存在单一性、落后性等问题。为了能够跟上国际先进技术水平，往往会通过技术引进方式，借鉴国际先进经验，帮助自身突破技术瓶颈。但无论怎样借鉴、引进，始终停留在模仿阶段，距离自主创新还有很长的一段路要走。

2.3企业自身对可靠性优化设计不够重视

客观的说，影响机械产品的可靠性优化设计研究的因素有很多，但最为主要的还是机械产品生产企业自身的研究意愿最为重要，因为，不管是出资方还是受益方都是企业本身，但在实际生产中，很多企业对可靠性优化研究依旧存在不少的认知误区，缺乏对其应有的重视。随着消费者对产品要求越来越挑剔，如果产品本身质量出现问题，或是内部的功能优化不够合理，很有可能让消费者对产品本身的不满转移到企业自身上面，严重影响企业自身影响力，阻碍企业正常有序的发展。因此，企业应该强化对产品可靠性优化设计的重视，加大对这方面研究的投入力度，始终保持产品优越性能，推进企业创新发展。

3机械设计制造中可靠性优化设计措施

3.1加强机械自动化设计制造创新企业的培养

纵观我国现阶段机械自动化设计发展水平，与发达国家相差甚远。我们必须要发现差距，找准目标，迎头赶上。我们要积极借鉴国外机械制造自动化设计的先进经验，抓好机械制造企业的思想意识形态。我们必须要从思想源头抓起，提高机械制造企业的创新意识与创新发展能力。要不断完善机械自动化水平，改进相配套的设施配件，注意机械自动化设计的实效性。另外，遵循可持续性发展战略思想，重视“开源节流”。将追求经济效益和发展社会经济放在同等重要的地位来抓。只有“双腿走路”，才能在激烈的市场竞争中拔得头筹，取得一定的竞争力。

3.2加速对先进技术的利用

科学技术发展速度不断增快，机械自动化技术水平逐渐提升，从过去简单的机械生产，到如今复杂的机械自动化生产过程；从人工生产到自动化生产，随着社会现代化发展，机械自动化程度逐渐提升，为社会经济发展做出巨大贡献，且机械自动化水平在某种程度上成为衡量一个国家综合国力的指标之一。具体来说，必须对现有技术进行不断改进，对机械自动化生产进行完善，提升整体的生产效率，促进自动化程度逐步提高。对于机械制造类企业来说，为了提升机械自动化水平，需要及时淘汰落后的生产线，采用更加先进的生产技术、设备，配备专业的技术人才。

3.3机械设计中要对加工精度予以高度重视

在机械制造设计的过程中，要充分加强对精度的重视程度，虽然在进行机械设计的时候有着较高的要求，但是在实际生产和制造过程中，会因为机械设备操作人员技术水平有限和专业知识不过关等多种因素，使得生产出来的机械设备存在一定的误差，并且，在机械设备中存在误差是很正常的，所以要通过提高设计的标准来提高良品率，这就要求加强机械加工的精度，对于可能会出现问题的原因进行充分的分析，提前制定行之有效的设计方案，从而避免因为设计的因素影响加工生产的质量。在机械加工过程中如果产生误差，这很可能是因为系统中所产生的力造成的，尤其是一些加工零件出现过热或者变形的时候也会造成误差。只有充分提高机械设备的精度，才有可能减少误差，不仅如此，还可以使用误差补偿的方式，对已经出现的误差采取有针对性的措施，从而充分提高部件的质量。

4盾构机机械制造实例分析

以盾构机为例对盾构机制造下刀具选择进行分析，盾构机刀具是挖掘过程中直接与硬质岩石接触的零件,是工作中最重要的零件之一。整个工程的进度与盾构刀具的实际状况息息相关,刀具如果磨损过大会极大地影响盾构工作的效率以及成本,据统计,实际工程中,检查更换盾构机刀具,维修刀座大约占整个工程作业时间的1/3。盾构机刀具按切削原理一般分为切削刀和滚刀2种(图1),切削刀又分为齿刀、刮刀和先行刀等,其中使用较多的是刮刀和滚刀,刮刀一般应用于软岩地段,滚刀主要应用于硬岩地段。盘型滚刀的基本工作原理是在千斤顶的作用下被压紧在岩面上,随着刀盘的旋转,滚刀一边绕刀盘中心线转动一边绕自身轴线转动,在刀盘推力,扭矩的作用下破碎岩石。因此滚刀的工况非常复杂,不仅要承受巨大的冲击和扭矩,还有硬质岩石的磨损,恶劣的工作环境会对刀具造成巨大的损伤,这就需要使用综合性能较高的材料制作刀具。

图1 盾构机各类刀具 

结语

综上所述，可靠性设计是机械设计中最基础的部分。设计人员一定要遵循可靠性和科学化的原则，从产品的基本特点入手，优化改进机械制造工艺，以提升机械产品的加工质量。对此在日后设计中还需要强化自动化、可靠性、精度设计，以此满足机械工程可靠性设计要求。

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]蒋东杰.机械工程的可靠性优化设计分析[J].轻松学电脑，2019(027):1.

[3]焦晓亮.浅谈机械工程的可靠性优化设计[J].电子乐园，2019(3):0253.