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樓主從業(yè)十年來(lái)干過(guò)小工——總工。造過(guò)鋸床，3軸數(shù)控銑床，3D打印機(jī)，多線(xiàn)切割機(jī)，鋸片磨齒機(jī)。。。也曾扯虎皮，造大旗，占山為王。置場(chǎng)地，買(mǎi)機(jī)器，修機(jī)器，改機(jī)器，做夾具，做模具，搞生產(chǎn)，搞裝配，接油管又接電線(xiàn)。。。。曇花一現(xiàn)后如今又是種地，攢錢(qián)，繼續(xù)謀劃扯虎皮，造大旗。。。近來(lái)得空，拼湊一文，附庸風(fēng)雅，拋磚引玉，與眾共饗，歡迎各位抨擊，斧正。（寫(xiě)得比較隨意且雜亂，且又臭又長(zhǎng)。）
一，機(jī)械設(shè)計(jì)所要了解的周邊知識(shí)以及所要具備的觀察視角。
1， 熟練翻閱機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)。（對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)件以及常用件的一些技術(shù)特征要了熟于心。比如要清楚各類(lèi)軸承，帶傳動(dòng)，鏈傳動(dòng)，齒輪傳動(dòng)，絲杠傳動(dòng)，蝸輪蝸桿等的使用場(chǎng)合，使用方式，以及相關(guān)的技術(shù)特征。對(duì)于具體應(yīng)用時(shí)的選型計(jì)算則可對(duì)照設(shè)計(jì)手冊(cè)的圖表和公式進(jìn)行具體確定。）
2， 知道N家常用件供應(yīng)商并熟練翻閱其產(chǎn)品樣本。（現(xiàn)在機(jī)械設(shè)計(jì)趨向于模塊化，對(duì)于機(jī)械設(shè)備制造工廠(chǎng)的整體技術(shù)要求更側(cè)重于對(duì)于一些配件和部件的組裝應(yīng)用。比如臺(tái)灣HIWIN，日本THK，德國(guó)FAG，F(xiàn)ESTO。。。。。對(duì)于此，要做到當(dāng)你在設(shè)計(jì)某個(gè)零件或部件或要完成某個(gè)動(dòng)作或功能的時(shí)候必須得知道目前是否有專(zhuān)業(yè)的廠(chǎng)商在生產(chǎn)或提供能實(shí)現(xiàn)某個(gè)部位的功能要求的成熟的零配件。）
3， 熟悉原材料情況。（比如你要知道目前市場(chǎng)上有賣(mài)的冷軋或熱軋鐵板以及各類(lèi)型材的規(guī)格尺寸，有經(jīng)驗(yàn)的工程師往往都會(huì)知道你安排給采購(gòu)的單子往往到最后是會(huì)變得面目全非的。。因?yàn)樵阡摬氖袌?chǎng)，普遍存在變薄，變窄，變短這些情況，采購(gòu)買(mǎi)回來(lái)的東西往往是和你坐辦公室根據(jù)設(shè)計(jì)手冊(cè)里選出來(lái)的相關(guān)數(shù)據(jù)存在比較大的折扣。）
4， 深度了解各類(lèi)常用機(jī)床的結(jié)構(gòu)原理和性能特點(diǎn)。（所謂萬(wàn)變不離其宗，機(jī)床亦是如此。設(shè)計(jì)一臺(tái)機(jī)器的過(guò)程可類(lèi)比是小孩堆積木一般，一個(gè)部件一個(gè)組件進(jìn)行堆積，然后把這些具備不同功能的部件或組建遵循某種規(guī)律聯(lián)系起來(lái)。在這個(gè)過(guò)程中就需要你熟練掌握一些常用機(jī)構(gòu)或裝置的功能和特性。而我們所常見(jiàn)的車(chē)，銑，鉆，刨，磨，鏜。。。等機(jī)床上應(yīng)用的結(jié)構(gòu)或原理都是經(jīng)過(guò)了數(shù)十上百年的考驗(yàn)，對(duì)于其穩(wěn)定性和可應(yīng)用性我們無(wú)需過(guò)多地懷疑。比如車(chē)床的刀架結(jié)構(gòu)，卡盤(pán)結(jié)構(gòu)，尾座的鎖緊機(jī)構(gòu)，主軸軸承布置，磨床主軸密封結(jié)構(gòu)，刨床的連桿機(jī)構(gòu)等等。。。
其實(shí)說(shuō)這么多，想表述的就兩字，對(duì)于這些穩(wěn)定的常用的結(jié)構(gòu)我們要學(xué)會(huì)在設(shè)計(jì)新機(jī)床時(shí)“借鑒”或者說(shuō)是“參照”。從另一方面來(lái)說(shuō)了解各類(lèi)常用機(jī)床的結(jié)構(gòu)原理和性能特點(diǎn)是出一張零件圖紙的前提基礎(chǔ)。舉個(gè)例子來(lái)說(shuō)就是當(dāng)你完成一張圖紙時(shí)最起碼你自己要知道這張圖紙上的這個(gè)零件的大體加工過(guò)程。這個(gè)所謂的大體了解樓主個(gè)人認(rèn)為是好比要加工一條常見(jiàn)的軸類(lèi)零件，當(dāng)你了解車(chē)床，銑床，磨床的一些特性后就不會(huì)在圖紙上出現(xiàn)沒(méi)有了螺紋退刀槽，砂輪越程槽等情況，同時(shí)也不會(huì)對(duì)軸類(lèi)零件的長(zhǎng)度方向尺寸隨意標(biāo)注個(gè)IT6，IT7的公差要求。）
5， 掌握一定的機(jī)床裝配能力。（很多人會(huì)問(wèn)，這完全是裝配工的活了，我做為一個(gè)設(shè)計(jì)人員過(guò)多地了解這方面知識(shí)干什么？當(dāng)然，會(huì)這么問(wèn)的往往都是些剛?cè)胄械男率�。�?dāng)你永遠(yuǎn)不去了解這方面的知識(shí)時(shí)就永遠(yuǎn)理解不了針對(duì)一條長(zhǎng)軸進(jìn)行過(guò)渡或過(guò)盈裝配時(shí)因?yàn)槟隳菆D紙上的左軸承位和右軸承位相距太大而軸承卻只能從左到右或從右到左裝配時(shí)，那兩軸承位之間那么長(zhǎng)一段裝配距離所帶來(lái)的痛苦。當(dāng)然，你也肯定不會(huì)想起當(dāng)這條軸最后要進(jìn)行軸端螺紋鎖緊時(shí)，因?yàn)槟銏D紙上缺少了限制這條軸鎖緊時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)用的夾持平面而導(dǎo)致無(wú)法順利鎖緊。當(dāng)然，你就更想不到或是理解不了哪個(gè)位置哪些孔或哪些銷(xiāo)位是需要裝配時(shí)定配的。）
6， 具備一定的電氣，液壓，氣動(dòng)等方面的知識(shí)。（社會(huì)分工越來(lái)越細(xì)，個(gè)人工作方向越來(lái)越專(zhuān)。。當(dāng)然，這里強(qiáng)調(diào)這些“旁系”學(xué)科并不是要求作為一個(gè)機(jī)械設(shè)計(jì)人員必須得能夠根據(jù)機(jī)床功能進(jìn)行液壓或氣動(dòng)的集成塊的油路布置或進(jìn)行強(qiáng)電線(xiàn)路的規(guī)劃或弱電程序的編寫(xiě)。但至少我們要能看懂人家提供的液壓系統(tǒng)原理圖或電氣原理圖/接線(xiàn)圖等。。但能讀懂或編寫(xiě)通用的PLC程序或一些運(yùn)動(dòng)控制器的C程序是更為妥當(dāng)。了解這些交叉科目知識(shí)的主要目的是能夠和專(zhuān)業(yè)負(fù)責(zé)液壓，氣動(dòng)或電氣控制的工程師進(jìn)行技術(shù)溝通和協(xié)調(diào)。往寬泛了說(shuō)，當(dāng)你了解透徹了這臺(tái)機(jī)床的液壓和電氣后就能進(jìn)行合理的“預(yù)留”。在你設(shè)計(jì)初期就在頭腦里把液壓和電氣所要連接的線(xiàn)路和管道進(jìn)行了交叉排布，在設(shè)計(jì)時(shí)就能充分考慮這些管道和線(xiàn)路的空間位置問(wèn)題。）
7， 養(yǎng)成在生活中捕捉，發(fā)現(xiàn)，簡(jiǎn)化，總結(jié)，借鑒的能力。（對(duì)于一個(gè)搞機(jī)械設(shè)計(jì)的人員，在日常生活中應(yīng)當(dāng)更擅長(zhǎng)去發(fā)現(xiàn)“動(dòng)”的事物和現(xiàn)象。我們舉些簡(jiǎn)單的例子，比如冰箱，就算你不知道它的制冷原理，但我們可以去觀察學(xué)習(xí)冰箱的門(mén)的密封結(jié)構(gòu)，再如榨汁機(jī)，它是利用刀盤(pán)的旋轉(zhuǎn)進(jìn)行物料的切削，同樣是利用刀盤(pán)的旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力進(jìn)行過(guò)濾和分離。。再比如汽車(chē)后輪差速器，去琢磨當(dāng)汽車(chē)轉(zhuǎn)彎時(shí)候左右輪為什么出現(xiàn)速度差。。這些都是要求我們?cè)谌粘Ｉ町?dāng)中去捕捉去發(fā)現(xiàn)并去琢磨然后再進(jìn)行提煉最后都是可以在設(shè)計(jì)中進(jìn)行借鑒的。
當(dāng)然，最好的學(xué)習(xí)和領(lǐng)悟的機(jī)會(huì)是在機(jī)床展會(huì)上，相信很多有經(jīng)驗(yàn)的設(shè)計(jì)工程師對(duì)此深有體會(huì)。機(jī)械設(shè)備會(huì)展既是銷(xiāo)售人員的一個(gè)良好的拓展舞臺(tái)和機(jī)會(huì)，同時(shí)也是機(jī)械設(shè)計(jì)人員學(xué)習(xí)別人優(yōu)秀設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)和認(rèn)知當(dāng)前機(jī)械設(shè)備發(fā)展概況的良好機(jī)會(huì)。所以，樓主希望廣大同行應(yīng)當(dāng)多多去參加相關(guān)展會(huì)，并不辭勞苦在展會(huì)上多走，多看，多拍照。。）
8， 略知鈑金知識(shí)。（一個(gè)好的設(shè)計(jì)作品，應(yīng)當(dāng)是讓外行人來(lái)觀看時(shí)，能讓他們?cè)陬^腦里第一印象做出 “美觀”，“先進(jìn)”，“牢固”，“穩(wěn)定”等判斷。很多機(jī)械設(shè)計(jì)工程師往往側(cè)重關(guān)注于機(jī)床功能，效率，精度等一些技術(shù)性層面的東西。往往對(duì)于機(jī)床鈑金設(shè)計(jì)，液壓管道和電氣線(xiàn)路布局采取忽略，忽視的姿態(tài)。舉個(gè)簡(jiǎn)單的例子，要是把奧拓車(chē)的外圍鈑金套弄到奧迪車(chē)上，我相信很大比例的客戶(hù)無(wú)法認(rèn)同和接受。蘋(píng)果手機(jī)之所以賣(mài)得差不多人手一機(jī)，除了它的完善功能以及運(yùn)算速度的優(yōu)異，當(dāng)然其“美感”的產(chǎn)品外觀設(shè)計(jì)也是很大一部分原因。
說(shuō)了這么多，無(wú)非是突出在機(jī)械設(shè)計(jì)中要求注重機(jī)床的外圍鈑金設(shè)計(jì)以及線(xiàn)路管道布局或油漆色彩的協(xié)調(diào)。當(dāng)你不熟悉不了解各類(lèi)鈑金加工設(shè)備情況時(shí)，往往會(huì)出現(xiàn)在能進(jìn)行折彎的地方采用鐵板焊接處理，能進(jìn)行彎管的部位采取直線(xiàn)管道拼接，能進(jìn)行裁剪的地方出現(xiàn)彎彎扭扭的氣割痕跡。。。略窺機(jī)械設(shè)計(jì)的宗旨，那就是如何把復(fù)雜的問(wèn)題用簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)來(lái)實(shí)現(xiàn)，以及如何做到讓外行的人看到這個(gè)設(shè)計(jì)作品是持肯定和褒獎(jiǎng)態(tài)度。）
9， 略知金屬材料與熱處理知識(shí)。（對(duì)于事物或技能的掌握程度我們可分為認(rèn)知—略知—掌握—熟練這么些階段。我們作為機(jī)械設(shè)計(jì)工程師，因?yàn)槲覀儚氖碌倪@個(gè)行業(yè)交叉性的學(xué)科比較多。所謂業(yè)精于專(zhuān)，當(dāng)然我們的前提是做好自己設(shè)計(jì)范疇內(nèi)的事情，而這里所要求知曉的金屬材料與熱處理知識(shí)并不是要求你能熟記鐵碳合金相圖以及各類(lèi)金屬在不同溫度不同熱處理工藝下的金相組織形態(tài)。但一些基礎(chǔ)性的知識(shí)還是需要了解或掌握的。比如低碳鋼，中碳鋼，高碳鋼，常見(jiàn)合金鋼一些常見(jiàn)的特性，通用性材料的屈服點(diǎn)，抗拉強(qiáng)度，熱處理前后硬度特性。。。
舉個(gè)簡(jiǎn)單的例子 車(chē)間的師傅請(qǐng)你幫他弄一條剛性好些的車(chē)床用的深孔鏜桿，你一聽(tīng)是要弄一條又粗又壯的高剛性的東西，結(jié)果在圖紙的材料欄里寫(xiě)了個(gè)40Gr，等采購(gòu)買(mǎi)回來(lái)，加工，熱處理后，一焊接，發(fā)現(xiàn)YG6的刀粒銅焊怎么都焊不到那條又粗又壯的刀桿上去。。。。）
10， 設(shè)計(jì)軟件只是工具，而非使用它就是目的。（樓主曾面試過(guò)好多一些學(xué)校剛畢業(yè)的熱血小伙，簡(jiǎn)歷上很多都有這樣那樣的等級(jí)證書(shū)，尤其常見(jiàn)AUTOCAD，PRO/E。。。一類(lèi)中級(jí)制圖員，高級(jí)制圖員等等頭銜。。。樓主也加了好些像SOLIDWORKS應(yīng)用群一類(lèi)的QQ群。發(fā)現(xiàn)一個(gè)現(xiàn)象，很多人往往都沉浸和陶醉在討論或研究采用何種建模方法，采用怎樣的渲染或動(dòng)畫(huà)技巧一類(lèi)的問(wèn)題。。。
當(dāng)然，并不是說(shuō)你去研究和深挖某個(gè)軟件的各項(xiàng)功能是錯(cuò)誤的，只是覺(jué)得一個(gè)人的學(xué)習(xí)能力和學(xué)習(xí)方向應(yīng)該正確把握。我們做機(jī)械設(shè)計(jì)的要明白軟件只不過(guò)是替代了傳統(tǒng)的圖板和丁字尺的一個(gè)工具而已。應(yīng)當(dāng)把主要的精力和時(shí)間花在純粹的設(shè)計(jì)構(gòu)想當(dāng)中，而不是讓自己被這些功能龐大的軟件給捆綁。）
二，機(jī)械設(shè)計(jì)過(guò)程概述。
1，形成設(shè)計(jì)構(gòu)想和完善整體策略。
機(jī)械設(shè)計(jì)的過(guò)程往往是從整體到局部細(xì)化的過(guò)程。所謂整體，就是指一個(gè)總的全局觀。比如拿到某個(gè)課題（設(shè)計(jì)某樣功能的機(jī)器），首先要在頭腦里形成一個(gè)總體的模糊性的設(shè)計(jì)概念（這時(shí)要考慮的是一些全局性因素）。比如要考慮客戶(hù)要加工的料的材質(zhì)（各項(xiàng)物理性能/硬度/強(qiáng)度/屈服點(diǎn)/耐磨性/韌性/比熱/密度。。。。。），形狀（板材還是型材還是鑄件鍛件。。。），再比如要考慮你所將設(shè)計(jì)的機(jī)床的大體尺寸，總高，總長(zhǎng)，總寬（考慮到實(shí)際車(chē)輛和道路運(yùn)輸情況再?zèng)Q定該機(jī)是散裝運(yùn)輸還是整機(jī)運(yùn)輸）。在考慮這些大致方向性的基礎(chǔ)要素的同時(shí)也要同時(shí)考慮初步的機(jī)床功能實(shí)現(xiàn)方式。也就是采取何種工藝或方法來(lái)成型，就目前的成型方式來(lái)說(shuō)可分不去除材料的方式和去除材料的方式以及增加材料的方式。
不去除材料的方式有：鑄造/鍛造/擠壓/冷軋/折彎/滾壓/卷圓/彎管/旋壓。。。
去除材料的方式有：車(chē)削/銑削/鉆削/刨削/磨削/拉削/鋸削/插削/沖壓/裁剪/激光切割/水切割/火焰切割/等離子切割/火花電蝕。。。
增加材料的方式有：焊接/分層輪廓加工（3D打印機(jī)）
在如此多的成型方式里借鑒和確定某一種最合適的成型方式作為所要設(shè)計(jì)的機(jī)床的最基礎(chǔ)理論架構(gòu)。
2，確定機(jī)床初步結(jié)構(gòu)方式。
基于上述內(nèi)容確定一個(gè)初步的機(jī)床結(jié)構(gòu)布置性方案。比如客戶(hù)提供的要由你所設(shè)計(jì)的機(jī)器加工的料是類(lèi)似工字鋼一類(lèi)的較長(zhǎng)型材（此時(shí)要綜合考慮在機(jī)床加工時(shí)客戶(hù)上料以及下料的便捷性，安全性等因素，同時(shí)考慮客戶(hù)是單條加工還是成捆多條同時(shí)加工。）在此狀況下我們可能就會(huì)傾向于確定大概設(shè)計(jì)思路是在加工時(shí)候采取被加工件固定（靜止）而采取刀具以及刀具總成移動(dòng)的初步策略（類(lèi)如激光切割機(jī)）。
當(dāng)然，結(jié)合實(shí)際情況也可以采取工作臺(tái)（物料）移動(dòng)形式（類(lèi)如龍門(mén)銑床）。有了個(gè)大致性的初步策略后，再接著就要考慮機(jī)床的生產(chǎn)效率和精度要求。對(duì)于此兩項(xiàng)要求肯定是要結(jié)合設(shè)備造價(jià)來(lái)確定。例如是否采用多工位結(jié)構(gòu)，是否采用多機(jī)頭結(jié)構(gòu)，是否需要加快各部位工進(jìn)或快進(jìn)的速度（速度高了對(duì)于驅(qū)動(dòng)的功率要求就大了，又要考慮速度高了機(jī)構(gòu)慣性大了，定位精度下降了，若采用大功率大慣量的電機(jī)就直接意味著成本的上升。）此時(shí)也要兼顧機(jī)床整體的剛性以及重心問(wèn)題或考慮必要的結(jié)構(gòu)共振頻率問(wèn)題。同時(shí)還要兼顧人體工程學(xué)要求。（對(duì)于操作位或某些需要經(jīng)常調(diào)整和操作的位置要考慮正常人操作時(shí)的便利性。）
3，確定各部件或總成的結(jié)構(gòu)形式和功能。
在確定了機(jī)床成型方式和整體初步結(jié)構(gòu)后就要對(duì)各部位進(jìn)行初步規(guī)劃，這時(shí)要比較清晰和明了各部位的功能以及確定采用何種機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)這些部位的功能。做這些規(guī)劃的前提的前提就是要先考慮這個(gè)組件或部件的安裝和拆卸問(wèn)題。比如對(duì)于易損件或耗材或?qū)τ谝恍┬枰?jīng)常調(diào)校的裝置和機(jī)構(gòu)就要求考慮合理的拆裝和維修時(shí)的便利性。比如要更換一條三角皮帶，則要對(duì)該機(jī)進(jìn)行殺牛剝皮式的拆卸和更換那就不能算是一個(gè)好的設(shè)計(jì)。
例如當(dāng)我們確定采用常用的直線(xiàn)進(jìn)給機(jī)構(gòu)時(shí)所要考慮的問(wèn)題有如下方面：（結(jié)合實(shí)際的效率和精度需求明確某種實(shí)現(xiàn)形式，常用的當(dāng)然有導(dǎo)軌加絲杠這種形式 ，至于是采用滑動(dòng)摩擦絲杠還是滾動(dòng)摩擦的絲杠則要根據(jù)實(shí)際情況確定。傳動(dòng)效率，定位精度，動(dòng)態(tài)響應(yīng)性，負(fù)載情況，速度特性，螺紋升角，絲杠所能承受的軸向載荷，導(dǎo)程，造價(jià)成本，等因素都要綜合考慮。）再比如間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，在電機(jī)控制技術(shù)還沒(méi)完善前，要實(shí)現(xiàn)此類(lèi)機(jī)構(gòu)那真是花樣繁多。（槽輪形式，不完全齒輪形式。。。）樓主個(gè)人認(rèn)為做機(jī)械設(shè)計(jì)難的是如何把復(fù)雜問(wèn)題簡(jiǎn)單化，對(duì)于那些挖空心思搞些精妙復(fù)雜的機(jī)構(gòu)，例如圓柱/圓盤(pán)凸輪機(jī)構(gòu)，詭異莫測(cè)的空間機(jī)構(gòu)，變化無(wú)窮的四桿機(jī)構(gòu)，以及一些考驗(yàn)加工制造人員的不完全齒輪機(jī)構(gòu)和異形齒輪機(jī)構(gòu)等等。。。。。
對(duì)于刻意要弄些讓一般人玩不轉(zhuǎn)的，弄不清狀況的設(shè)計(jì)，樓主不表示贊成 。當(dāng)然前提條件是我們完全可以采用一維線(xiàn)性運(yùn)動(dòng)或二維平面插補(bǔ)或三軸聯(lián)動(dòng)來(lái)解決的情況。采用伺服電機(jī)和直線(xiàn)滾動(dòng)摩擦性質(zhì)驅(qū)動(dòng)和導(dǎo)向裝置能完美解決那些需要間歇的，加速的，行程放大的，特殊運(yùn)動(dòng)曲線(xiàn)的功能要求下為何還要去弄那些復(fù)雜的，且制造困難的，不通用的，讓維修和裝配人員眼花繚亂，莫名其妙的且還大都是些滑動(dòng)摩擦關(guān)系的機(jī)構(gòu)呢？也許有人會(huì)說(shuō)，一組二維平面直線(xiàn)插補(bǔ)的運(yùn)動(dòng)平臺(tái)抹殺了多少前人留下的那些可以真正稱(chēng)謂為機(jī)械設(shè)計(jì)精華的機(jī)構(gòu)。
對(duì)于此，類(lèi)舉個(gè)很有諷刺意味的笑話(huà)。（某新兵進(jìn)行野外生存訓(xùn)練，餓著肚子搓了好幾個(gè)小時(shí)的木頭，還是沒(méi)能像祖先一樣實(shí)現(xiàn)鉆木取火。。。筋疲力竭之余摸出打火機(jī)和香煙，先坐石頭上抽根煙，緩口氣，繼續(xù)琢磨這鉆木取火的技巧。。。。。） 當(dāng)然，對(duì)于一些必須的和必要的機(jī)構(gòu)還是無(wú)法完全采用現(xiàn)代快餐式的設(shè)計(jì)文化來(lái)填補(bǔ)和實(shí)現(xiàn)。比如應(yīng)用偏心裝置得到振動(dòng)特性或夾具上的快速鎖緊裝置�；蛘呤且贸诫x合器得到反轉(zhuǎn)失效等工況。。。
4，零件設(shè)計(jì)。
第一，考慮該零件的制造批量。（若是大批量制造某個(gè)零件時(shí)要充分考慮機(jī)床夾具所用的定位基準(zhǔn)，工藝孔等“多余”的因素。）
第二，考慮該零件的成型方式的特點(diǎn)。（比如某高速旋轉(zhuǎn)的盤(pán)類(lèi)零件，當(dāng)采用鑄造成型時(shí)，因不可避免地會(huì)存在組織疏松或氣孔等缺陷，而這類(lèi)工藝特征不進(jìn)行后期動(dòng)平衡處理必然會(huì)導(dǎo)致在高速運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下產(chǎn)生過(guò)大的離心力，間接地會(huì)出現(xiàn)軸承發(fā)熱，異響，壽命短等現(xiàn)象。再比如對(duì)于中碳鋼或高碳鋼原材料進(jìn)行氣割下料來(lái)獲取零件毛坯時(shí)很容易出現(xiàn)切割處“被”淬火現(xiàn)象。）
第三，考慮該零件的原材特性。（比如一片狀薄板類(lèi)零件，我們首先想到采用鐵板取料，當(dāng)然取料的方式可以是激光切割/水切割/火焰切割/甚至線(xiàn)切割/或是沖壓。。。這就要結(jié)合該零件的最佳經(jīng)濟(jì)效益來(lái)決定。當(dāng)然不管是針對(duì)板材還是線(xiàn)材，不管是采用鋸切下料還是火焰或激光或水切。。。都要注意排料問(wèn)題。（追求材料最大利用率）
第四，考慮該零件的加工夾具。（對(duì)于單件小批量制造應(yīng)在設(shè)計(jì)時(shí)盡量避免一些在通用機(jī)床上無(wú)法加工，必須得用專(zhuān)用夾具來(lái)進(jìn)行生產(chǎn)加工的情況。）
第五，考慮制造該零件的刀具。（在設(shè)計(jì)零件時(shí)要充分考慮在市場(chǎng)上可購(gòu)買(mǎi)到的且適合自身機(jī)床裝夾和使用的刀具。盡量避免定制非標(biāo)刀具。這個(gè)部分就要求略知一些刀具的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。比如你在零件上設(shè)計(jì)了一個(gè)孔，且這個(gè)孔是有比較高的圓柱度和光潔度要求。 一般我們對(duì)于孔的工藝是鉆孔或車(chē)孔—鉸孔或鏜孔—或內(nèi)圓磨。但你這個(gè)孔的直徑值若是選得不接近刀具第一系列或第二系列時(shí)，在標(biāo)準(zhǔn)刀具市場(chǎng)買(mǎi)不到對(duì)應(yīng)的鉆頭鉸刀一類(lèi)刀具情況下就會(huì)變得非常麻煩。。。）
第六，考慮加工這個(gè)零件的機(jī)床的加工范圍。（機(jī)床都有固定的加工能力范圍參數(shù)。比如C6132 表示臥式車(chē)床可以實(shí)現(xiàn)最大零件回轉(zhuǎn)直徑是320。M7130*1000代表臥軸矩臺(tái)平面磨床可一次裝夾磨削寬度是300,長(zhǎng)度是1000的平面。所以，在設(shè)計(jì)零件時(shí)就要結(jié)合這些機(jī)床參數(shù)考慮加工母機(jī)的可夾持或可加工性。）
第七，考慮量具。（零件制造完成了要求能應(yīng)用通用的檢具，量具來(lái)進(jìn)行測(cè)量。比如設(shè)計(jì)一組圓錐配合，你不選標(biāo)準(zhǔn)莫氏系列或常用的類(lèi)似7：24錐度或1：50等這些錐度，而非要弄個(gè)7：23或1：47等錐度的話(huà)，那就在標(biāo)準(zhǔn)量具市場(chǎng)買(mǎi)不到通用的標(biāo)準(zhǔn)錐棒和錐套。當(dāng)然若是采用二次元投影檢測(cè)或三坐標(biāo)檢測(cè)的零件則不在此情況約束范疇內(nèi)。）
第八，考慮熱處理要求。（對(duì)于一些剛?cè)胄械呐笥褋?lái)說(shuō)，在處理一些需要高耐磨性或需要良好的綜合力學(xué)性能的零件時(shí)候，其圖紙上往往會(huì)出現(xiàn)這樣的技術(shù)要求，材料Q235—淬火后硬度達(dá)到HRC60，且要保證淬透性和硬度均勻。。。材料45#鋼—調(diào)質(zhì)后達(dá)58HRC。對(duì)于此類(lèi)現(xiàn)象，只能建議您再去多翻翻金屬材料與熱處理的知識(shí)。）
5，工程圖紙的相關(guān)問(wèn)題。
結(jié)合國(guó)內(nèi)眾多的“山寨”小作坊式的工廠(chǎng)的實(shí)際情況，設(shè)計(jì)圖紙的規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化是個(gè)比較矛盾的問(wèn)題。按正常的，規(guī)范的，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)�，科學(xué)的方法和方式來(lái)說(shuō)，一個(gè)生產(chǎn)機(jī)械設(shè)備工廠(chǎng)的技術(shù)部門(mén)，本應(yīng)當(dāng)具備專(zhuān)職的繪圖人員，圖紙審核人員，工藝規(guī)劃人員，工裝夾具制作人員，以及專(zhuān)職的電氣工程師，液壓氣動(dòng)工程師或程序員。。。而在“小農(nóng)意識(shí)”的領(lǐng)導(dǎo)下經(jīng)過(guò)濃縮再壓縮處理后往往會(huì)精簡(jiǎn)到一兩個(gè)人的狀況。 且此一兩個(gè)人要在完成上述各職位工作的同時(shí)可能還要出具設(shè)備使用說(shuō)明書(shū)，產(chǎn)品樣本的更新編排，投標(biāo)文件的編制等等一些技術(shù)人員的“活”。
在此，只討論基于上述一人多能的狀況下的圖紙實(shí)用性的相關(guān)問(wèn)題。（所述可能不適用在具備明確分工，各司其責(zé)的規(guī)范化公司做事的朋友。）
第一，做為設(shè)計(jì)人員，在保持謙虛好學(xué)的同時(shí)更要具備自我主見(jiàn)和獨(dú)立判斷能力。）這情況相信很多朋友都有深刻體會(huì)，老板是這么說(shuō)，車(chē)間主任那樣說(shuō)，生產(chǎn)經(jīng)理又有個(gè)另外的想法，客戶(hù)還會(huì)提個(gè)“合理”的要求。。處理不好這些紛至沓來(lái)的意見(jiàn)或建議時(shí)，圖紙文件包名字將會(huì)從設(shè)計(jì)1版逐漸變到設(shè)計(jì)11版。。。。。對(duì)于此，咱們?cè)O(shè)計(jì)人員若是處理不好，往往會(huì)形成思維慣性和依賴(lài)性。久而久之我們就會(huì)進(jìn)入一個(gè)永遠(yuǎn)掙扎不出的死循環(huán)里。老板，車(chē)間主任，生產(chǎn)經(jīng)理總覺(jué)得你這人純粹就是腰上別只死耗子—冒充打獵的。而你更覺(jué)得沒(méi)了設(shè)計(jì)自由，覺(jué)得和這些泥腿子扯淡完全是夏蟲(chóng)不可語(yǔ)冰。。被約束，被束縛太多，完全被禁錮在指指戳戳和無(wú)數(shù)的馬后炮中。。。
第二，對(duì)于圖紙要素要做到知其然亦知其所以然。很多新手出具的圖紙往往都“干干凈凈”異常“整潔”，沒(méi)有粗糙度標(biāo)記，沒(méi)有形狀和位置公差要求，沒(méi)有備注的技術(shù)要求，所有的線(xiàn)條粗細(xì)都是一致，尺寸缺失，尺寸多余，尺寸鏈封閉，圖紙上體現(xiàn)不出加工和測(cè)量的基準(zhǔn)，N多虛線(xiàn)圖素等等狀況。。。。。入行一段時(shí)間后，略有體會(huì)了，結(jié)果可能又出現(xiàn)圖紙所標(biāo)注的尺寸公差以及形狀和位置公差要求讓人一看就半身不遂，再一看直接癱瘓的狀況。
舉個(gè)簡(jiǎn)單的例子，當(dāng)你設(shè)計(jì)一條軸時(shí)（軸承中間布置的情況），我們要明白這條軸在最后磨削處理時(shí)的加工基準(zhǔn)是兩軸端的中心孔，而我們裝配后用百分表檢測(cè)其某段軸段的跳動(dòng)情況時(shí)的測(cè)量基準(zhǔn)卻是基于中間的軸承位A和軸承位B之間的中心軸線(xiàn)，所以，你覺(jué)得在圖紙上標(biāo)注其任意軸段跳動(dòng)公差時(shí)的測(cè)量基準(zhǔn)是能任意標(biāo)注么？再例如當(dāng)你設(shè)計(jì)的類(lèi)似法蘭連接的兩個(gè)零件不能實(shí)現(xiàn)理想的對(duì)接時(shí)，請(qǐng)不要第一時(shí)間去質(zhì)問(wèn)加工或工藝安排人員的過(guò)失。你應(yīng)該拿起你出具的圖紙仔細(xì)看一看，是不是沒(méi)有了裝配止口了？是不是缺失了“配作”這樣的技術(shù)要求了？是不是缺失了螺孔位置度要求了？
6，設(shè)計(jì)的靈魂—計(jì)算，校核。
樓主認(rèn)為咱機(jī)械設(shè)計(jì)所包含的計(jì)算可以大致分為如下幾類(lèi)：
1，支持PLC或數(shù)控系統(tǒng)或運(yùn)動(dòng)控制卡等這一類(lèi)東西所需要的程序邏輯算法。舉個(gè)簡(jiǎn)單的例子就是比如解決一只N軸聯(lián)動(dòng)的機(jī)械手的算法問(wèn)題。需要考慮當(dāng)臂關(guān)節(jié)平面移動(dòng)，臂關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)，肘關(guān)節(jié)平面移動(dòng)，肘關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)，腕關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)，指關(guān)節(jié)擺動(dòng)。。。。等一切運(yùn)動(dòng)所遵循的運(yùn)動(dòng)軌跡方程。（這類(lèi)計(jì)算可歸類(lèi)是純數(shù)學(xué)計(jì)算的性質(zhì)，物理性東西不牽涉。）
2，緊密聯(lián)系物理現(xiàn)象的計(jì)算。比如靜力學(xué)，材料力學(xué)，彈性力學(xué)，流體力學(xué)。。。。。
當(dāng)設(shè)計(jì)某個(gè)零件時(shí)，首先要考慮這個(gè)零件所要承擔(dān)或完成什么任務(wù)，再結(jié)合這些任務(wù)去確定這個(gè)零件的形狀，確定形狀和所需要滿(mǎn)足的運(yùn)動(dòng)關(guān)系尺寸后再去針對(duì)這個(gè)零件的受力狀態(tài)和受力性質(zhì)以及材質(zhì)同時(shí)考慮轉(zhuǎn)速/熱變形/以及設(shè)計(jì)壽命等等諸多因素后到最后才能下手去確定各個(gè)部位的形狀和位置尺寸。
3，對(duì)于零件或部件加工或組裝時(shí)候的工時(shí)以及各項(xiàng)工藝參數(shù)的計(jì)算。 就比如制造某款設(shè)備，鐵板下料部分需要進(jìn)行鐵板排料的計(jì)算。 金加工部分對(duì)于不同的加工性質(zhì)有不同的加工參數(shù)的計(jì)算以及不同的加工方法排列的計(jì)算。。。。以及在這樣的工藝參數(shù)下各個(gè)步驟所需要的加工時(shí)間的計(jì)算。。。。
樓主最近在弄的一款設(shè)備（數(shù)控全自動(dòng)鋸片磨齒機(jī)）的計(jì)算書(shū)，光是解決鋸片的轉(zhuǎn)角/轉(zhuǎn)速和砂輪的位移量及變化率的函數(shù)關(guān)系推導(dǎo)部分就有十幾頁(yè)A4紙內(nèi)容。（這個(gè)就屬于第一類(lèi)的計(jì)算性質(zhì)） 之前弄過(guò)的像某型設(shè)備工作臺(tái)不同載荷性質(zhì)下的承載能力的計(jì)算和某彈性體共振頻率的確定等都屬第二類(lèi)性質(zhì)的計(jì)算。當(dāng)然第三類(lèi)性質(zhì)計(jì)算嚴(yán)格說(shuō)可以歸納為工藝范疇。。。。。
好比是練武一般，如果沒(méi)有內(nèi)功的修習(xí)，就算是外家招式練得再剛猛，也永遠(yuǎn)達(dá)不到宗師級(jí)的境界。 所以一個(gè)所謂的真正的機(jī)械設(shè)計(jì)師肯定是內(nèi)外兼修的。 那咱們那些缺少邏輯思維的機(jī)械設(shè)計(jì)同行怎么辦呢？ 對(duì)，逆向！就是從后往前看�，F(xiàn)在的軟件技術(shù)以及傳感技術(shù)這么發(fā)達(dá)。。。很多時(shí)候我們可以避開(kāi)那類(lèi)繁雜的計(jì)算和驗(yàn)算的步驟。舉個(gè)簡(jiǎn)單例子，比如想知道不同轉(zhuǎn)速下某條輸出軸的輸出扭距情況。直接拿個(gè)測(cè)扭儀連接在該輸出軸上針對(duì)各個(gè)轉(zhuǎn)速讀取就行。那什么電機(jī)的功率因素，傳動(dòng)部件間的摩擦，不同傳動(dòng)部件間由于不同的質(zhì)量和速度引起的加速度啥的咱都給考慮完整了，這樣讀取的數(shù)值將會(huì)比從前往后看模式下進(jìn)行計(jì)算而得到的數(shù)據(jù)更為精確，有效。
當(dāng)然 前提條件是那些基本的物性概念咱是要知道和明了的。關(guān)于CAE分析問(wèn)題，樓主也曾有嘗試和接觸。因?yàn)榭偢杏X(jué)CAE分析對(duì)于材料物性數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性以及網(wǎng)格劃分和建模的規(guī)范性甚是敏感，更主要的是約束和載荷布置的合理性等等影響最終計(jì)算結(jié)果的不確定性因素太多，且又無(wú)法去進(jìn)行理論和實(shí)踐的有效驗(yàn)證，又限于工作節(jié)奏和自身領(lǐng)悟能力等原因一直未能對(duì)此深究，故不做論述。
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發(fā)表于 2014-7-20 21:25:09
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樓主
