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機械設(shè)計需要哪些知識？機械設(shè)計知識相關(guān)原理介紹

時間：2021-05-14瀏覽次數(shù)：4422

機械設(shè)計過程概述

　　① 構(gòu)成設(shè)計設(shè)想和完善整體戰(zhàn)略

　　機械設(shè)計的過程常常是從整體到部分細化的過程。所謂整體，就是指一個總的全局觀。比方拿到某個課題（設(shè)計某樣功用的機器），首先要在頭腦里構(gòu)成一個總體的含糊性的設(shè)計概念（這時要思索的是一些全局性要素）。比方要思索客戶要加工的料的材質(zhì)（各項物理性能/硬度/強度/屈從點/耐磨性/韌性/比熱/密度等），外形（板材還是型材還是鑄件鍛件等）。

　　再比方要思索你所將設(shè)計的機床的大致尺寸，總高，總長，總寬（思索到實踐車輛和道路運輸狀況再決議該機是散裝運輸還是整機運輸）。在思索這些大致方向性的根底要素的同時，也要同時思索初步的機床功用完成方式。也就是采取何種工藝或辦法來成型，就目前的成型方式來說，可分不去除資料的方式和去除資料的方式以及增加資料的方式。

　　不去除資料的方式有：鑄造/鍛造/擠壓/冷軋/折彎/滾壓/卷圓/彎管/旋壓等

　　去除資料的方式有：車削/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/火花電蝕等

　　增加資料的方式有：焊接/分層輪廓加工（3D打印機）

　　在如此多的成型方式里自創(chuàng)和肯定某一種適宜的成型方式作為所要設(shè)計的機床的根底理論架構(gòu)。

　　② 肯定機床初步構(gòu)造方式

　　基于上述內(nèi)容肯定一個初步的機床構(gòu)造布置性計劃。比方客戶提供的要由你所設(shè)計的機器加工的料是相似工字鋼一類的較長型材（此時要綜合思索在機床加工時客戶上料以及下料的便利性，平安性等要素，同時思索客戶是單條加工還是成捆多條同時加工。）

　　在此情況下，我們可能就會傾向于肯定大約設(shè)計思緒，是在加工時分采取被加工件固定（靜止）而采取刀具以及刀具總成挪動的初步戰(zhàn)略（類如激光切割機）。

　　當(dāng)然，分離實踐狀況也能夠采取工作臺（物料）挪動方式（類如龍門銑床）。有了個大致性的初步戰(zhàn)略后，再接著就要思索機床的消費效率和精度請求。關(guān)于此兩項請求肯定是要分離設(shè)備造價來肯定。例如能否采用多工位構(gòu)造，能否采用多機頭構(gòu)造，能否需求加快各部位工進或快進的速度（速度高了關(guān)于驅(qū)動的功率請求就大了，又要思索速度高了機構(gòu)慣性大了，定位精度降落了，若采用大功率大慣量的電機就直接意味著本錢的上升。）

　　此時也要統(tǒng)籌機床整體的剛性以及重心問題，或思索必要的構(gòu)造共振頻率問題。同時還要統(tǒng)籌人體工程學(xué)請求。（關(guān)于操作位或某些需求經(jīng)常調(diào)整和操作的位置要思索正常人操作時的便利性。）

　　③ 肯定各部件或總成的構(gòu)造方式和功用

　　在肯定了機床成型方式和整體初步構(gòu)造后就要對各部位停止初步規(guī)劃，這時要比擬明晰和明了各部位的功用以及肯定采用何種機構(gòu)來完成這些部位的功用。做這些規(guī)劃的前提的前提就是要先思索這個組件或部件的裝置和拆卸問題。

　　比方關(guān)于易損件或耗材或關(guān)于一些需求經(jīng)常調(diào)校的安裝和機構(gòu)就請求思索合理的拆裝和維修時的便利性。比方要改換一條三角皮帶，則要對該機停止殺牛剝皮式的拆卸和改換那就不能算是一個好的設(shè)計。

　　例如當(dāng)我們肯定采用常用的直線進給機構(gòu)時所要思索的問題有如下方面：（分離實踐的效率和精度需求明白某種完成方式，常用的當(dāng)然有導(dǎo)軌加絲杠這種方式，至于是采用滑動摩擦絲杠還是滾動摩擦的絲杠則要依據(jù)實踐狀況肯定。傳動效率，定位精度，動態(tài)響應(yīng)性，負載狀況，速度特性，螺紋升角，絲杠所能接受的軸向載荷，導(dǎo)程，造價本錢，等要素都要綜合思索。）再比方間歇運動機構(gòu)，在電機控制技術(shù)還沒完善前，要完成此類機構(gòu)那真是把戲繁多，包括槽輪方式，不完整齒輪方式等，個人以為做機械設(shè)計難的是如何把復(fù)雜問題簡單化，關(guān)于那些處心積慮搞些精妙復(fù)雜的機構(gòu)，例如圓柱/圓盤凸輪機構(gòu)，詭異莫測的空間機構(gòu)，變化無量的四桿機構(gòu)，以及一些考驗加工制造人員的不完整齒輪機構(gòu)和異形齒輪機構(gòu)等等。

　　關(guān)于刻意要弄些讓普通人玩不轉(zhuǎn)的，弄不清情況的設(shè)計，個人不表示同意。當(dāng)然前提條件是我們完整能夠采用一維線性運動或二維平面插補或三軸聯(lián)動來處理的狀況。

　　采用伺服電機和直線滾動摩擦性質(zhì)驅(qū)動和導(dǎo)向安裝能圓滿處理那些需求間歇的，加速的，行程放大的，特殊運動曲線的功用請求下為何還要去弄那些復(fù)雜的，且制造艱難的，不通用的，讓維修和裝配人員頭昏眼花，莫明其妙的且還大都是些滑動摩擦關(guān)系的機構(gòu)呢？或許有人會說，一組二維平面直線插補的運動平臺抹殺了幾前人留下的那些能夠真正稱謂為機械設(shè)計精髓的機構(gòu)。

　關(guān)于此，類舉個很有挖苦意味的笑話。（某新兵停止野外生存鍛煉，餓著肚子搓了好幾個小時的木頭，還是沒能像祖先一樣完成鉆木取火。筋疲力竭之余摸出打火機和香煙，先坐石頭上抽根煙，緩口吻，繼續(xù)揣摩這鉆木取火的技巧......）

　　當(dāng)然，關(guān)于一些必需的和必要的機構(gòu)還是無法完整采用現(xiàn)代快餐式的設(shè)計文化來填補和完成。比方應(yīng)用偏心安裝得到振動特性或夾具上的快速鎖緊安裝。或者是要應(yīng)用超越離合器得到反轉(zhuǎn)失效等工況。

　　④ 零件設(shè)計

　　第1，思索該零件的制造批量。（若是大批量制造某個零件時要充沛思索機床夾具所用的定位基準(zhǔn)，工藝孔等“多余”的要素。）

　　第2，思索該零件的成型方式的特性。（比方某高速旋轉(zhuǎn)的盤類零件，當(dāng)采用鑄形成型時，因不可防止地會存在組織疏松或氣孔等缺陷，而這類工藝特征不停止后期動均衡處置必然會招致在高速運轉(zhuǎn)狀態(tài)下產(chǎn)生過大的向心力，間接地會呈現(xiàn)軸承發(fā)熱，異響，壽命短等現(xiàn)象。再比方關(guān)于中碳鋼或高碳鋼原資料停止氣割下料來獲取零件毛坯時很容易呈現(xiàn)切割處“被”淬火現(xiàn)象。）

　　第3，思索該零件的原材特性。（比方一片狀薄板類零件，我們首先想到采用鐵板取料，當(dāng)然取料的方式能夠是激光切割/水切割/火焰切割/以至線切割/或是沖壓。。。這就要分離該零件的[敏感詞]經(jīng)濟效益來決議。當(dāng)然不論是針對板材還是線材，不論是采用鋸切下料還是火焰或激光或水切等，都要留意排料問題。（追求資料[敏感詞]應(yīng)用率）

　　第4，思索該零件的加工夾具。（關(guān)于單件小批量制造應(yīng)在設(shè)計時盡量防止一些在通用機床上無法加工，必需得用專用夾具來停止消費加工的狀況。）

　　第5，思索制造該零件的刀具。（在設(shè)計零件時要充沛思索在市場上可購置到的且合適本身機床裝夾和運用的刀具。盡量防止定制非標(biāo)刀具。這個局部就請求略知一些刀具的國度規(guī)范。比方你在零件上設(shè)計了一個孔，且這個孔是有比擬高的圓柱度和光亮度請求。普通我們關(guān)于孔的工藝是鉆孔或車孔—鉸孔或鏜孔—或內(nèi)圓磨。但你這個孔的直徑值若是選得不接近刀具[敏感詞]系列或第二系列時，在規(guī)范刀具市場買不到對應(yīng)的鉆頭鉸刀一類刀具狀況下就會變得十分費事。）

　　第6，思索加工這個零件的機床的加工范圍。（機床都有固定的加工才能范圍參數(shù)。比方 C6132 表示臥式車床能夠完成[敏感詞]零件回轉(zhuǎn)直徑是 320。M7130*1000 代表臥軸矩臺平面磨床可一次裝夾磨削寬度是 300，長度是 1000 的平面。所以，在設(shè)計零件時就要分離這些機床參數(shù)思索加工母機的可夾持或可加工性。）

　　第7，思索量具。（零件制造完成了請求能應(yīng)用通用的檢具，量具來停止丈量。比方設(shè)計一組圓錐配合，你不選規(guī)范莫氏系列或常用的相似 7：24 錐度或 1：50 等這些錐度，而非要弄個 7：23 或 1：47 等錐度的話，那就在規(guī)范量具市場買不到通用的規(guī)范錐棒和錐套。當(dāng)然若是采用二次元投影檢測或三坐標(biāo)檢測的零件則不在此狀況約束范疇內(nèi)。）

　　第8，思索熱處置請求。（關(guān)于一些剛?cè)胄械呐笥褋碚f，在處置一些需求高耐磨性或需求良好的綜合力學(xué)性能的零件時分，其圖紙上常常會呈現(xiàn)這樣的技術(shù)請求，資料 Q235 —淬火后硬度到達 HRC60，且要保證淬透性和硬度平均等。資料 45# 鋼—調(diào)質(zhì)后達 58HRC。關(guān)于此類現(xiàn)象，只能倡議您再去多翻翻金屬資料與熱處置的學(xué)問。）

　　⑤ 工程圖紙的相關(guān)問題

　　分離國內(nèi)眾多的“山寨”小作坊式的工廠的實踐狀況，設(shè)計圖紙的標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化是個比擬矛盾的問題。按正常的，標(biāo)準(zhǔn)的，嚴謹?shù)模茖W(xué)的辦法和方式來說，一個消費機械設(shè)備工廠的技術(shù)部門，本應(yīng)當(dāng)具備專職的繪圖人員，圖紙審核人員，工藝規(guī)劃人員，工裝夾具制造人員，以及專職的電氣工程師，液壓氣開工程師或程序員。

　而在“小農(nóng)認識”的指導(dǎo)下經(jīng)過濃縮再緊縮處置后常常會精簡到一兩個人的情況。且此一兩個人要在完成上述各職位工作的同時可能還要出具設(shè)備運用闡明書，產(chǎn)品樣本的更新編排，招標(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情況下的圖紙適用性的相關(guān)問題。（所述可能不適用在具備明白分工，各司其責(zé)的標(biāo)準(zhǔn)化公司做事的朋友。）

　　第1，作為設(shè)計人員，在堅持謙遜好學(xué)的同時更要具備自我主意和獨立判別才能。這狀況置信很多朋友都有深入領(lǐng)會，老板是這么說，車間主任那樣說，消費經(jīng)理又有個另外的想法，客戶還會提個“合理”的請求。。處置不好這些紛至沓來的意見或倡議時，圖紙文件包名字將會從設(shè)計1版逐步變到設(shè)計11版。

　　關(guān)于此，我們設(shè)計人員若是處置不好，常常會構(gòu)成思想慣性和依賴性。一朝一夕我們就會進入一個永遠掙扎不出的死循環(huán)里。老板，車間主任，消費經(jīng)理總覺得你這人地道就是腰上別只死耗子—冒充打獵的。

　　而你更覺得沒了設(shè)計自在，覺得和這些泥腿子扯淡完整是夏蟲不可語冰，被約束，被約束太多，完整被禁錮在指指戳戳和無數(shù)的馬后炮中。

　　第2，關(guān)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常常都“干潔凈凈”異常“整潔”，沒有粗糙度標(biāo)志，沒有外形和位置公差請求，沒有備注的技術(shù)請求，一切的線條粗細都是分歧，尺寸缺失，尺寸多余，尺寸鏈封鎖，圖紙上表現(xiàn)不出加工和丈量的基準(zhǔn)，N 多虛線圖素等等情況。

　　入行一段時間后，略有領(lǐng)會了，結(jié)果可能又呈現(xiàn)圖紙所標(biāo)注的尺寸公差以及外形和位置公差請求讓人一看就半身不遂，再一看直接癱瘓的情況。

　　舉個簡單的例子，當(dāng)你設(shè)計一條軸時（軸承中間布置的狀況），我們要明白這條軸在后磨削處置時的加工基準(zhǔn)是兩軸端的中心孔，而我們裝配后用百分表檢測其某段軸段的跳動狀況時的丈量基準(zhǔn)卻是基于中間的軸承位A和軸承位B之間的中心軸線，所以，你覺得在圖紙上標(biāo)注其恣意軸段跳動公差時的丈量基準(zhǔn)是能恣意標(biāo)注么？

　　再例如當(dāng)你設(shè)計的相似法蘭銜接的兩個零件不能完成理想的對接時，請不要[敏感詞]時間去質(zhì)問加工或工藝布置人員的差錯。你應(yīng)該拿起你出具的圖紙認真看一看，是不是沒有了裝配止口了？是不是缺失了“配作”這樣的技術(shù)請求了？是不是缺失了螺孔位置的請求了？

　　⑥ 設(shè)計的靈魂—計算，校核

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