机械设计制造中产品设计的因素分析

机械设计制造中产品设计的因素分析

胡聪

深圳市圣地保人防有限公司  广东深圳  518000

摘要：伴随着现代科技的飞速进步，产品设计已从之前的单纯结构性能设计转变为包括功能结构性能、环境在内的整体性和系统性设计。在设计产品时，必须全面考虑其实施的可行性、实用性、科学合理性、意识形态，同时还要重视其美学价值与经济成本，且要确保产品的制造便利性、优秀的功能体现以及高性价比。所以，在设计产品时，设计师需考虑全面性，综合考量产品的各个功能模块如何协同工作，确保其拥有跨领域的整合与协调能力。在机械制造设计过程中，产品设计这一因素对于产品的质量、制造效能及生产费用影响极大。以产品设计领域内的因素分析与运用展开研究，并主要从产品结构几何要素、机械结构设计的基本要求和机械结构基本设计准则这三个方面进行详细阐释，目的在于为未来的产品设计工作指明方向。

关键词：机械设计；因素；产品设计

在产品设计阶段中，要根据整体设计概念来明确机械结构的具体原理方案，并草拟出相关结构图纸，确保其满足既定设计功能要求。在设计产品时，必须全面分析加工工艺、强度、刚度、材料、公差、电器元器件及其他零件之间的协调性。

1产品结构件的几何要素

产品结构设计是一项至关重要的工作，而功能设计是其中的重中之重。在设计过程中，需要确保能够满足工作原理的实现、工作的可靠性、工艺的可行性和装配等相关要素的标准，以保障所有零件的位置关系的正确性。功能零件作为零件结构设计的主要部分，主要涵盖了几何形状、尺寸大小、位置等。要想实现同一功能具有多种结构设计方向，则是可以通过功能零件的设计加以实现。

在产品设计中，所有零件均彼此相联。在制定产品结构设计方案时，除了要探讨各个构件自身的作用及其与其它构件的特性之外，同样要对构件间的相互联系展开考察与剖析。构件彼此之间的相互联结在根本上可以

将关系类型划分为直接和间接两种。在设计需要相互接触的零件时，需综合评估各方面因素，包括选用的原材料、热处理方式、零件尺寸关系以及表面处理等。比如，通喷过砂（丸）用磨材料，对零件表层施用冲击击与切削效果，这能够有效地提升零件表面的清洁度及其调整表层的粗糙程度，从而增强零件表面的机械特征，提高零件的抗疲劳性，加强其与涂层间的粘结力，并使得涂层更耐用。

2机械结构设计的基本要求

在进行产品设计时，尽管结构设计的具体内容各不相同，其核心设计准则却是一致的。产品结构的设计工作主要集中在对内在内容、机械组成部分的设计与分析，其目的在于确保产品符合可行性、实用性、科学性的标准。在设计过程中需确保各项功能的实现，并同时注意满足外观设计的规格。结构设计为产品设计中极为基础的要素之一，亦是产品设计阶段中极为繁琐的部分之一，在整个生产制作的流程中起着举足轻重的作用。本文着重阐述了功能设计、质量设计、优化设计、创新设计这四个维度在机械结构设计领域的应用。

2.1功能设计

产品的功能设计基于顾客的潜在需求进行设计和设定。在完成了成本效益分析之后，设计师负责对产品进行设计并安排其生产流程，同时根据定价分析来进行有针对性的市场营销活动。为了精简机械产品的结构，减少制作费用，使得组装过程更为便捷，设计工作会依据具体情形让单个构件或零件兼具多种作用。然而，功能集中可能导致零件设计的结构变得错综复杂，这对零件的稳固性、牢度以及坚硬性提出了特定的挑战。设计过程中如果未能妥善掌握尺寸精准度，将导致制造过程更为困难且成本上升，因此在制定零零件设计时，必须依据实际情况作出决策。

2.2质量设计

商品的质量至关重要，常常是决定其市场竞争优势的因素。在设计产品时，必须恰当权衡各项需求，目的是为了增强产品的质量。现代产品设计的核心特点在于，设计过程中必须综合考虑多种需求和限制，力求提升产品的质量与性价比。

2.3优化设计

在样品测试完成或者投放市场一段时期之后，产品会呈现出功能性衰退以及外形不符合现代审美趋势的现象，因此有必要对产品设计进行优化，实施产品的创新升级。产品的优化设计涵盖了外观设计的提升、结构设计的优化以及用户体验的增强。

外观优化设计的缘由众多。在进行外观设计优化过程中，首先需了解产品外形存在的问题点，确定待优化的细节，接着拟定针对性的优化方案。优化产品的外观效果往往涉及对其形状、配色、材料选择以及制造工艺的调整，主要是为了在原有基础之上增强产品的整体外在形象。

通过优化结构设计，确保了产品的功能性能，包含了对产品内结构的机械精细化设计优化、零件布局的最优化以及对产品内部细节的精益求精。对内在结构进行精细调整，其主要表现在工艺流程和生产成本诸多方面。择取更为合理的方法是产品持续发展的必然结果。

需要采用人机工程学对提高用户体验度进行优化设计。符合人性化的设计主工强调以人为本，侧重于情感层面的创新设计，目的在于使顾客与产品间的情感产生共振，从而促进产品的市场销售。

2.4创新设计

如果企业需要发展，那就需要持续创新技术，并强化机械结构的设计工作，以顺应不断加剧的市场竞争，从而促进企业快速发展。经过整体设计方案确立之后，需依据理论方案制订出设计的结构示意图，并研究机械组件结构的构建，涉及到零件的材料、形状、尺寸、允许公差范围、刚度、强度以及精度等因素，为随后的加工工艺奠定基础。必须按照既定的零件规范来设定尺寸规格，以此来达到创新设计的标准需求。

3机械结构基本设计准则

机械结构的设计目标，在于通过图纸的形式来具体展现结构形式，以便在生产环节根据设计图实施切割、拼装，进而打造出满足顾客需求的产品。在设计产品的过程中，必须考虑到其功能性、可靠性以及工艺性等多个方面。当前，在产品设计阶段普遍采用三维建模软件进行有限元分析和强度分析等，目的是为了提高设计工作的效率。

3.1结构刚度的设计准则

在产品设计过程中，可靠性设计扮演着极其关键的角色，其背后必须有充足的基本数据作为支柱，并对产品的可靠性进行确认。采用这样的设计方法可以减少产品的设计时长，确保零件在其预定的寿命周期内正常发挥既定功能，以满足消费者对产品的期望。

在设计过程中，必须熟悉产品各零件的材料特性和性能，通过运用软件程序进行其强度和刚度的分析计算，以增强产品的稳定性。在设计阶段，应当采用经过严格检验与实践证明、技术上成熟的设计方案（包括硬件及软件）以及元器件，并需充分考量产品设计的继承性。

3.2加工工艺的设计准则

机械零件结构设计的核心目标在于确保其作用得以发挥，并且确保最终产品达到预期设计标准。举一个一种跨度大、类似弹簧曲线筒的工艺流程设计作为例，以便进行具体的说明。曲线筒属于一类通用的动力传递装置，能够适应各类繁杂的工况运作需求，应用范围较宽，在微距镜头、广角镜头、交换镜头等领域尤其能够表现其重要性。该产品的生产质量将决定整机的性能与档次。

4结语

本文针对产品设计的具体情况，深入剖析并研究机械结构设计过程中的相关要素，并通过对工艺设计的准则案例加以阐释。在产品设计阶段，设计者的设计思路与理念属于核心关键，必须将技术知识与实践工作经验融入其中，才能使产品结构设计展现出结构紧密、外观美观，且能够在产品上市后，依然能确保持续优化与技术迭代的功能需求。

参考文献

[1]孙胜兵,杨进步,周林浩.产品设计在机械设计制造中的因素分析和应用研究[J].现代制造技术与装备,2023,59(04):92-94.

[2]石鹏,邓嫄媛,周黎明,等.现代数字化设计制造技术在机械设计制造上的应用[J].南方农机,2022,53(14):146-148.

作者简介：胡聪（1990.10-），男，湖北黄冈人，汉族，本科，工程师，研究方向：机械