冶金设备的工业设计分析

2021-11-19吴学磊

中国金属通报 2021年15期

吴学磊

（南京工业大学艺术设计学院，江苏南京 211816）

在我国当下的工业发展中，由于长期大量的使用一些进口设备，因此就导致在冶金设备的研究以及设计方面经验不足，以此无法形成设备的一些外观知识产权。而我国又是全球制造业的大国，因此冶金设备成为十分重要的组成部分。因此，在未来的冶金设备的设计中，需要实现个性化的设计目标，以此推动我国工业行业的发展与进步。

1 冶金设备设计的工业设计

1.1 进行冶金设备设计质量控制的价值

在现阶段的发展中，我国钢铁行业始终处于发展的阶段当中，因此伴随着工程项目数量不断的提升，使得工程建设的范围也得到了扩展，需要建设中有着越来越短的生产周期。在对市场进行调查后发现，一些小型的在生产加工的过程中，生产周期仅仅在十个月左右，因此为了可以尽快的加快生产工期，就使用了设计与施工相互交叉进展的方式，以此在这样的工作形式下，就进一步的提升机械设备设计的难度。一般情况下，都会导致设计的时间周期被大大的缩短。当下，对于大多数的设计工作而言，都是伴随着设计的进展而提供相关的资料，同时加上设计队伍不断地提升，使得工作人员的综合素质存在着一定的差距，但是在这样的市场环境中，始终面临着人才稀缺的问题。因此，就需要在设计的过程中，可以重点考量设计的整体质量问题，以此避免之后投入使用存在着严重的不良问题。

1.2 冶金设备工业设计现状

伴随着我国钢铁行业的高速发展，使得我国冶金设备也进入到了全新的发展阶段。在市场环境当中冶金设备不断的推陈出新，使得冶金设备在数量与规模体量上得到了全面的提升。但是，我国在该领域的设计经验和设计能力，始终相比较一些国外的企业有着严重的差异性，因此无法在一些重要领域当中，自主的设计出相关设备，进而导致在日后的冶金设备设计中，形成一定的设计理念断层，这点需要受到我国工业发展的格外重视。

2 冶金设备现代化设计理念技术

伴随着当下科学技术的发展，使得现代设计理论方法已经广泛的应用到了各个领域当中。而对于冶金设备的设计工作而言，则需要工作人员可以掌握先进的信息技术，例如掌握CAD计算机辅助设计系统的操作技术，并结合起各种现代设计理论，使得在冶金设备的设计初期阶段，就可以发挥出计算机软件的先进性，使得设计方案有着较高的安全性与合理性。

2.1 计算机辅助设计技术

在使用这种计算机辅助设计技术的过程中，往往可以有效的帮助人们设计出产品或者工程。相比较一个成熟的冶金设备的设计方案，可以在应用计算机辅助设计技术的过程中，完成一体化的设计方式。计算机辅助设计软件的应用下，推动了当下机械设计的发展，因此充分的利用这种CAD软件，实现平面的设计图纸，同时，还可以很好的基于UG，实现机械结构发当面的复杂曲面设计，让不同的零部件，都可以在受力、磨损以及均衡的过程中，实现较强的合理化设计方案。这样的机械构件在实际的使用过程中，可以极大的延长零部件的使用寿命，充分的降低威胁性。最后，这种计算机辅助设计技术的应用，也让当下工业冶金设备的设计，呈现出标准化、模块化的设计方式，有效的提升了设计的整体效率，进一步的提升了产品的安全性能。

2.2 有限元法技术

在当下冶金设备的设计中，采用有限元法的设计方式，是基于数字计算的方式，对设计对象进行初步的简化处理，以此可以将其转变成数量十分有限的单元构成，并完成相应的集合体。在这样的设计过程中，便可以很好的对每一个单元体积进行计算分析。同时，还需要对每一个单元体进行平衡，以此取代原本的整体性分析，实现针对性的设计与分析。其次，这种有限元的设计方式，不仅可以很好的应用于各种较为复杂的工程结构力学分析，同时也可以对工程当中的模糊非线性问题进行分析。在当下的技术发展背景下，已经研发出了各种类型的有限元分析软件。例如，在进行轧钢机的设计中，其轧辊与轴承的结构与受力需要进行一定的合理设计，同时还需要在实际的使用过程中，可以充分的利用工程计算方法，将其一些弯曲变形的梁，进行针对性的处理。虽然这样的计算方式，可以很好的对其危险截面的应力进行计算分析。但是，对于这种计算方法而言，始终无法确定轧机零部件的一些应力分布。但是，在出现有限元技术之后，可以很好的对其应力进行计算评估，以此提升设计的合理性。

3 优化冶金设备设计途径

3.1 提升工业设计知识的宣讲

在当下冶金设备领域当中，出于设备的种类多样性、功能多样性、成本造价高、使用周期长的特点，以此都成为研究的重要方向。在当下的实际冶金设备设计中，为了能够实现高质量的设计制造，就需要在其设计的过程中，可以在设计理念当中，充分的考虑到设备的外观、色彩、设置以及人机工程学方面的内容。

例如，在设计轧钢机的过程中，过去仅仅对外形、力度、速率以及结构强度进行设计，往往无法很好的形成设备的科学合理分布和美化，这就是由于在实际的设计中，始终无法很好的对其轧钢机进行全面的分析，以此导致设计中无法对其设备的操作合理性，以及工作人员在维护的过程中，满足实际的需求。因此，就需要在当下的设计发展中，需要不断的提升冶金设备设计工作人员的自身能力，突破我国传统设计理念的问题，以此设计出美观程度较高，同时协调性较强的冶金设备。同时，也需要在设计的过程中，可以基于人性化的方式进行设计，因此形成科学合理的设计空间。

另外，我国当下在大多数的工业设计教育的发展中，始终处于基础的阶段。特别是在高等院校的教学工作开展，仅仅经历了几十年的时间，相比较西方先进国家的发展进程有着较大的差距。在我国当下的工业行业的发展中，始终面临着人才方面的不足，因此就使得对于大部分的工业设计人员，很大一部分都是没有接受到专业性的培养，因此就导致在设计的过程中，无法很好的掌握较高的技能。另外在实际的教学工作开展中，也始终存在着一定的问题，以此导致很多设计工作缺乏相应的实践活动来设计。在一些冶金设备的设计过程中，经常出现问题。因此为了能够提升设计的效果，就要格外的重视起工业设计方面的宣传，以此可以培养出更多工业设计人员，让其设计的过程中，可以发挥出自身的设计能力，基于功能性与美观程度出发，设计出更高品质的冶金设备，满足当下市场对于设备的设计需求。

3.2 工业设计理念为基础下的创新冶金设备设计

对于设备设计工作而言，是一种将科技与美学进行协调的设计方式，因此设备的美学与功能性设计形成了一个统一协调内容。在进行设计的过程中，需要针对一些老旧的设备，进行全面的设计角度分析与评估，这样就可以提取一些设计的精华和优势，以此创新出全新的设计方法，同时也是指导之后设计工作的重要方式。例如，在进行高速线材，或者进行吐丝机的设计中，就是一种对传统使用的线材卷取机的替代方案。但是，伴随着一些对于机械设备的使用需求不断的提升，使得一些原本使用的一些卷取矫直机的构成上比较笨重，无法在实际的使用过程中，进行矫直辊的调节和更换。为了实现这样的操作，往往需要对整个上机架盖进行拆除。因此，就需要在这样的机械设备基础上，进行全面的优化和改进，使得在设计的使用过程中，可以很好的实现针对性的设计，充分的保障在设计的过程中，可以使用闭式机架的方式，同时配置安装换辊的装置，这样就可以在投入到使用之后，可以十分方便的对矫直辊进行调节以及更换。

3.3 高品质与高美观程度的冶金设备设计

在当下的冶金设备使用中，十分重视品牌与设备的创新能力。虽然对于市场环境而言，冶金设备的产量始终不高，同时设备在使用上的单一性较强，这样就会使得生产的周期较长。因此，对于设计人员而言，就需要在设计的过程中，可以充分的利用各种先进的设计方式，有效的提升自身的高端产品生产能力，并对多种设备进行全面的优化与改善，因此在市场环境当中树立起自身的品牌形象。

在这些年的设计过程中，已经在冶金设备的设计中得到了一定的证实，这样美观程度与质量性较高的设计可以实现。例如在某厂的板材矫直机的设计中，就已经得到了实践验证，因此由于其高质量的运行效果，得到了国家颁发的奖项。同时，在对于设计进行长年的完善与改进之后，现阶段该机械设备的美观程度、色彩等，都得到了全面的提升。因此，对于现阶段工业化的冶金设备设计中，往往无法实现一蹴而就的设计方式，而是需要建立在传统机械的基础上，实现针对性的设计，这样才可以保障在未来的使用中，可以应对各种环境和需求，最大程度上满足加工的需求。

3.4 完善设计标准与设计规范

相比较一些其他领域的设备设计而言，进行冶金设别的设计中，始终存在着对冶金设备标准与规范不足的问题。对于不同的用户而言，在进行设计的过程中，不同厂家进行的设计标准和规范不统一，因此就会导致在设计的使用过程中，无法对不同生产厂家的设备机组，进行统一化的设计与管理。虽然经过了一段时间的发展，但是由于在一些先进设备与技术的使用，使得始终无法为施工人员，制定出菜单式的服务。另外，在对冶金设备的设计方面，始终没有一个具体的设计规范和标准，以此就导致冶金工厂的一些设别，在色彩、操作等方面面临着一定的问题。例如，在对轧制设备的设计过程中，对其距离地面的高度设计中，始终存在着一定的问题。同时，在车间的设备设计中，由于色彩方面考虑不周，就会导致对一些色彩使用不当之后，对人体的视觉造成一定的干扰。

在当下的构建的轧钢生产车间当中，往往需要使用大量的机械设备，同时占据着较大的生产面积，因此，对于不同的设备而言，往往需要基于功能性与美观程度，进行科学合理的设计，进而充分的保障在设计的过程中，可以满足使用人员的需求。另外，为了实现针对性的设计，还要保障在实际的设计中，可以很好的对一些同类型的设计进行比较分析，以此满足当下设计的设计需求。另外，也要在设计中，针对一些特殊的环境，进行针对性的改造处理，让整个设计流程，呈现出动态化的调整态势。