王宇飞
天津光电通信技术有限公司 天津市 300202
摘要：机械行业是关乎我国国计民生的重要行业，机械产品设计可以帮助产品进行功能创新与多样的提高，从而满足人们的实际使用需求。所以，设计人员在进行机械结构设计时需要时刻创新，确保机械结构除了高精准的特色之外，还有足够的创新性，进而才能在机械设备市场中站稳脚跟。机械产品的生产过程中结构的设计十分重要，结构设计的好坏决定了机械设备的性能，因此，设计时需要在材料、尺寸与多方面因素的基础上，进行设计质量的保障。
关键词：机械结构设计；创新设计应用
引言
随着科学技术水平的不断提高，我国的机械工业也得到了前所未有的进步和发展。但是随着市场更新换代的加速，机械工业也在不断的创新和完善中。为了更好的满足于市场的需求，提高数控机床的应用性能和价值，需要对数控机床机械结构和制造技术进行不断的完善和创新，借助于科学技术来设计更好的机械结构，提高生产制造效率，为推动我国生产制造业的发展提供保障。
1数控机床的概念
数控机床又被称为数字控制机床，是一种直接装有程序的自动化的机床。多数数控机械内部的机械可以在第一时间更为高效地处理相关编码合符号程序，并配合用代码来处理相关的数字，最终更需要借助信息载体来控制整个数控装置。在经过计算之后，多数数控装置的内部可以发出不同类型的控制信号，并按照不同图形的形状和要求来直接加工零件。多数数控机床不仅可以更好地解决包括较为复杂、批量较小和其他不同的问题，而且还属于一种柔性化技术，多数数控机床不仅代表着现代化机床的一种控制方向，更是一种典型的机电一体化产品。
2机械结构设计在数控机床中的创新设计应用
2.1设计较为轻型化的结构
在优化数控机床设计的过程中注意让整个机床能够更好地达到动态和静态的性能指标，使得机床内部的部件尽可能朝着轻型的方向发展。传统数控机床设计的观念下，机床的刚度越大越能够发挥较大的作用，但是这样一种观念早就落伍了。如果能够让数控机床内部构造的刚度朝着更轻的方向发展，一方面可以减少驱动的功率，更可以有效地减少材料的使用量。传统背景下，多数制造商会选择不断地加大数控机床内部材料的厚度，而数控机床结构的壁厚和质量呈现出一种立方关系，但是壁厚和刚度却呈现出一种线性关系，而内部存在的刚度质量比实际也会发挥重要的作用。但是随着数控机床内部的壁厚不断地增加，其机床内部结构的刚度其实也会不断地降低。因此，专业人员在设计数控机床时一定要准确合理地设计整个数控机床的主要形状，并让其朝着轻型化的方向发展。多数数控机床都是一种较为扁平的结构，在布置筋板的过程中需要重点考虑其整体结构是否会产生变形的情况，并通过多选择米字型的筋板来更好地预防产生变形的现象。
2.2规范生产流程
相对于传统生产方式，数控机床能够极大促进生产流程的规范化发展，避免因员工操作失误带来的生产问题。但现阶段大部分企业还没有形成规范化的机床使用制度，导致存在物不能尽其用的问题出现，因此在使用中，应加大对技术人员规范化思想的渗透，保证生产的安全性。并在生产过后，及时对设备进行维护和保养，经过一段时间的使用，设备会出现影响生产安全的隐性问题，因此技术人员应定时对设备进行保养，查看设备的情况，更换润滑液等。除设备方面，操作人员的职业素质和技术水平，也能对数控机床的规范化发展起到很大的决定性作用。在实际的生产过程中，由于技术人员的错误理解或者代码冗余都能导致机床设备的寿命下降，甚至导致设备运转不正常，不按预定程序设定进行工作，严重影响生产效率。
其次维修人员的工作效率也会对规范化生产影响，若不能及时发现故障所在，及时修复，就会导致设备的瘫痪。因此企业在对于全部施工人员的培养上应加大力度，保证生产的规范化。
2.3对机床结构进行建模和仿真优化设计
在实际设计机床时，专业的人员需要在较短的时间内先考虑存在于机床内部产品的性能，并在设计的过程中寻找设计产品的思路。例如，在进行实体建模时可以先分析整个床内部的不同要求再直接建立对应的模型。更可以通过次要改静力学分析、动态设计和其他分析方法来设计不同类型的机床结构和性能参数，最终才能够使得整个机床的结构变得更加合理。例如，如果数控机床内部的刚度没有发生变化，如果体积变得更小，则可以在一定程度上更好地减轻整个机床的质量。如果数控机床自身的体积没有直接发生变化，却让其刚度达到最大化，则会在最短的时间内防止机床出现变形的现象。而如果直接保持数控机床的体积不变，再直接提高其内部的固有频率，自然就可以直接提升整体的动态性能。因此，实践中需要通过不断地优化不同的设计过程才能够保证数控机床的整体性能。
2.4结构变异化设计
使用变异化设计来进行结构参数的优化，独立设计方案时需要满足技术要素的支持。正常情况下，材料、联结点与零件形状等要素都属于结构技术，下面就从功能面、材料种类与联接点进行分析。（1）功能面。利用零件间的关系与位置进行功能作用的发挥。零件的表面控制了零件的形状，为了确保其作用的有效发挥，零件中的功能面会偏多。机械的实际运行过程中，零件的表面、零件与加工物体之间会频繁的进行接触摩擦，而这些接触摩擦的零件表面就属于功能面。功能面会对机械性能产生本质的影响，利用变异化设计进行各种方案的呈现，从而带来不同的效果。顺序、尺寸、位置、数量与形状等参数会对功能表面带来影响，各个参数在变异的情况下都会产生不一样的功能面效果。（2）材料的种类。在加工工艺各不相同时，首先需要进行结构创新的确认，再进行材料的科学选择，按照不同的材料进行工艺的明确，并在工艺确定结构的基础上，进行创新性结构优势的发挥。材料选择时需要考虑其成本高低、质量好坏与性能强弱等情况。在设计机械结构时，首先要确认材料的性能，例如铸铁材料，其抗压性能强，抗拉性能却很弱，所以，在使用铸铁材料进行结构设计时，需要保持其抗压状态。（3）联接点。零件在互相不接触的前提下会包含六个自由度，当零件进行互相联接时，会对自由度产生多少不等的局限性，保留有需要的自由度，让其维持原有运动关系工作，再针对其他的自由度展开创新与改变。联接指的是零件之间在摩擦接触时，方法的不同会导致零件功能面产生不一样的功能面形态，而零件之间不同的紧固力也会造成自由度的不同。
结语
总而言之，数控机床技术已经成为了我国工业发展过程中不可缺少的一部分，在我国数控机床机械结构的完善和发展过程中，通过不断的创新和完善机械结构设计，机械制造技术来提高数控机床生产的快速发展。而本文就以此为研究对象，对数控机床机械结构的设计、机械生产制造技术的创新发展进行了分析和讨论，为我国现代化工业技术的快速发展和创新提供重要的保障。
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