李灵昊1 邱训萌2 苑鹏宇3
1.沈阳德恒装备股份有限公司 2.新疆特变电工集团有限公司沈阳电气分公司
2.沈阳凌云瓦达沙夫汽车工业技术有限公司
摘要：机械产品的可靠性问题一直以来都困扰者机械设计制造企业，研究人员需要在机械的可靠性与制造成本之间寻找平衡点，并需要在保证机械设计制造产品可靠性的基础上对其进行功能拓展，以此来不断对机械产品进行更新和迭代，在提升产品工作性能的同时，满足人们多样化需求。因此，在机械设计制造中进行可靠性优化设计研究和分析是非常有必要的。
关键词：新研发；机械产品；可靠性；设计
引言
伴随现代经济、科学技术的飞快发展，先进的生产也越来越多样化。以前的机械设计现已无法达到社会要求，便应运而生了模块化设计新方法。这种方法一经出现，便以其独特的优势，及时响应当前市场上的需求，并可以在现代机械设计及制造业起到很重要的作用。现阶段，在机械设计领域，模块化设计已经在实践上加以运用，并且获得了充分的认可。
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。
2新研发机械产品可靠性设计难点
2.1难以编制实用有效的故障准则
与电子产品设计故障准则相比，新研发机械产品设计过程中，主要基于该产品具体将要实现的功能进行设计，这使得机械零部件之间在功能和结构上存在较大差异，同时研发人员设计过程中还考虑了零部件的结构特征、受载能力及几何尺寸等因素，这使得机械产品设计过程中使用的零部件大多为专用件，而标准件则相对较少，因此机械产品可靠性设计过程中，由于缺乏制造材料和载荷工况等相关数据，难以编制出统一且有效的故障准则。
2.2可靠性设计中分配与预计过程难以实施
与电子产品可靠性设计中分配方法相比，新研发机械产品设计中可靠性分配仅仅分配到了较高层次的分系统中，如果继续将分配方法细分至零部件层次，其结果难以与实际情况相符，因此电子产品的可靠性分配方法无法完全适用于机械产品的可靠性分配。另外，由于机械产品失效机理复杂多样，并且无法获得像电子产品那样大量完整的数据，使得机械零部件的可靠性预计过程难以实现，因而电子产品的可靠性模型预计方法难以应用于新型机械产品设计过程。
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的应用研究
3.1模块化应用在立式数控机床中
在立式数控机床应用中，应分析、了解既有机床的既有功能，按照有关基础理论与基础划分原则来展开设计工作，基于划分的主要结果，分析以下方面:一是技术人员基于功能独立的单元类型模块，便可准确划分立式数控机床的特殊化功能，并在控制机床功能整体独立性的条件下，进一步便捷搭配，秉持模块化设计基础原则，建立起多种设计规划的产品。二是在当前的模块化设计当中，机械零部件本就属于模块形式之一，这就是有效控制模块完整性的关键性渠道，并且还可以提高装配立式数控机床的整体质量。此外，通过整体模块，变更机械零部件。在规划机床模块之时，作为技术人员，便应注意保留模块化空间。而在快速发展技术的过程中，模块设计也融入了许多新专业技术，并且稳步提升模块规划工作效率。
3.2在产品功能设计中的应用
系统化设计方法作为一种贯穿于产品结构各要素中的设计方法，它从产品需求和功能方面入手，通过采用特定的描述方法定义产品结构的主要功能和附属功能，是产品各部分之间相互关系，相互作用，进而形成同一产品的尚未功能、下位功能和同为功能。应用矩阵设计法，可以为产品的基本功能建立系统骨架。应用图形建模法、构思-设计法，对功能目的和手段关系进行整理，描述机械产品多余功能、多余部件，从而实现对功能系统的定义。如在设计汽车功能时，在总体布局设计上先了解开发车行道技术，在总体布局设计上将汽车性能匹配按照整车结构进行设计，并以汽车各大总成为基础确定设计各大总成目标和系统目标。按照汽车各大系统总成特征的确定参数进行参数化建模，建立三维数字化虚拟模型。采用“构思-设计”法、图形建模法、键合图法、设计元素法、矩阵设计法等描述各大系统总成与零件之间的关系，从而实现对汽车整车的功能和外观设计。后期产品升级中，可以在数字化、虚拟化配置及仿真分析的基础上完成产品的系统化设计与优化，利用产品局部与产品全生命周期的关系，来实现对产品性能的优化和系统的升级。
3.3模块化在数控车床上应用的功能分解
在立式数控车床中，应用的模块化设计主要就是分解功能。在划分模块时，便应充分思考车床整体化，并基于整体性分解和设计模块化应用。一直到继续分解功能并且达到无法分解为止，才能最大效率地展现出模块化设计的整体优点及基础作用。在分解功能中，还要注意考虑以下几方面:顾及用户需求，按用户需求，灵活调整模块，以达到用户想要的功能要求。顾及功能实现，车削就是数控车床主要功能，所以在具体的划分中，需要从车削旋转面、沟槽等来实施。顾及数控车床的基础功能与准确检测功能，控制好数控车床的整体质量及具体使用状况。
结束语
综上所述，现代生产技术的普及应用有力的推动了现代生产企业的生产效率，而机械产品的模块化设计更是提高了产品的精度与效率，利用基于结构特征的设计方法和侧重功能分解的设计方法进行机械产品生产工作也是行业进步的表现之一。随着先进信息技术的进步发展，模块化设计过程中也应当融合现代设计方式，从而提高模块化设计的技术水平。
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