機(jī)械設(shè)計(jì)需要哪些知識(shí)？機(jī)械設(shè)計(jì)知識(shí)相關(guān)原理介紹
時(shí)間：2021-05-14瀏覽次數(shù)：3590
?、?構(gòu)成設(shè)計(jì)設(shè)想和完善整體戰(zhàn)略
機(jī)械設(shè)計(jì)的過(guò)程常常是從整體到部分細(xì)化的過(guò)程。所謂整體，就是指一個(gè)總的全局觀。比方拿到某個(gè)課題（設(shè)計(jì)某樣功用的機(jī)器），首先要在頭腦里構(gòu)成一個(gè)總體的含糊性的設(shè)計(jì)概念（這時(shí)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(xiàng)物理性能/硬度/強(qiáng)度/屈從點(diǎn)/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(jì)的機(jī)床的大致尺寸，總高，總長(zhǎng)，總寬（思索到實(shí)踐車(chē)輛和道路運(yùn)輸狀況再?zèng)Q議該機(jī)是散裝運(yùn)輸還是整機(jī)運(yùn)輸）。在思索這些大致方向性的根底要素的同時(shí)，也要同時(shí)思索初步的機(jī)床功用完成方式。也就是采取何種工藝或辦法來(lái)成型，就目前的成型方式來(lái)說(shuō)，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(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/火花電蝕等
增加資料的方式有：焊接/分層輪廓加工（3D打印機(jī)）
在如此多的成型方式里自創(chuàng)和肯定某一種適宜的成型方式作為所要設(shè)計(jì)的機(jī)床的根底理論架構(gòu)。
?、?肯定機(jī)床初步構(gòu)造方式
基于上述內(nèi)容肯定一個(gè)初步的機(jī)床構(gòu)造布置性計(jì)劃。比方客戶提供的要由你所設(shè)計(jì)的機(jī)器加工的料是相似工字鋼一類(lèi)的較長(zhǎng)型材（此時(shí)要綜合思索在機(jī)床加工時(shí)客戶上料以及下料的便利性，平安性等要素，同時(shí)思索客戶是單條加工還是成捆多條同時(shí)加工。）
在此情況下，我們可能就會(huì)傾向于肯定大約設(shè)計(jì)思緒，是在加工時(shí)分采取被加工件固定（靜止）而采取刀具以及刀具總成挪動(dòng)的初步戰(zhàn)略（類(lèi)如激光切割機(jī)）。
當(dāng)然，分離實(shí)踐狀況也能夠采取工作臺(tái)（物料）挪動(dòng)方式（類(lèi)如龍門(mén)銑床）。有了個(gè)大致性的初步戰(zhàn)略后，再接著就要思索機(jī)床的消費(fèi)效率和精度請(qǐng)求。關(guān)于此兩項(xiàng)請(qǐng)求肯定是要分離設(shè)備造價(jià)來(lái)肯定。例如能否采用多工位構(gòu)造，能否采用多機(jī)頭構(gòu)造，能否需求加快各部位工進(jìn)或快進(jìn)的速度（速度高了關(guān)于驅(qū)動(dòng)的功率請(qǐng)求就大了，又要思索速度高了機(jī)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(jī)就直接意味著本錢(qián)的上升。）
此時(shí)也要統(tǒng)籌機(jī)床整體的剛性以及重心問(wèn)題，或思索必要的構(gòu)造共振頻率問(wèn)題。同時(shí)還要統(tǒng)籌人體工程學(xué)請(qǐng)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(shí)的便利性。）
?、?肯定各部件或總成的構(gòu)造方式和功用
在肯定了機(jī)床成型方式和整體初步構(gòu)造后就要對(duì)各部位停止初步規(guī)劃，這時(shí)要比擬明晰和明了各部位的功用以及肯定采用何種機(jī)構(gòu)來(lái)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(gè)組件或部件的裝置和拆卸問(wèn)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(jī)構(gòu)就請(qǐng)求思索合理的拆裝和維修時(shí)的便利性。比方要改換一條三角皮帶，則要對(duì)該機(jī)停止殺牛剝皮式的拆卸和改換那就不能算是一個(gè)好的設(shè)計(jì)。
例如當(dāng)我們肯定采用常用的直線進(jìn)給機(jī)構(gòu)時(shí)所要思索的問(wèn)題有如下方面：（分離實(shí)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(dòng)摩擦絲杠還是滾動(dòng)摩擦的絲杠則要依據(jù)實(shí)踐狀況肯定。傳動(dòng)效率，定位精度，動(dòng)態(tài)響應(yīng)性，負(fù)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(jià)本錢(qián)，等要素都要綜合思索。）再比方間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，在電機(jī)控制技術(shù)還沒(méi)完善前，要完成此類(lèi)機(jī)構(gòu)那真是把戲繁多，包括槽輪方式，不完整齒輪方式等，個(gè)人以為做機(jī)械設(shè)計(jì)難的是如何把復(fù)雜問(wèn)題簡(jiǎn)單化，關(guān)于那些處心積慮搞些精妙復(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)量的四桿機(jī)構(gòu)，以及一些考驗(yàn)加工制造人員的不完整齒輪機(jī)構(gòu)和異形齒輪機(jī)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(jì)，個(gè)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(yùn)動(dòng)或二維平面插補(bǔ)或三軸聯(lián)動(dòng)來(lái)處理的狀況。
采用伺服電機(jī)和直線滾動(dòng)摩擦性質(zhì)驅(qū)動(dòng)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(yùn)動(dòng)曲線的功用請(qǐng)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(dòng)摩擦關(guān)系的機(jī)構(gòu)呢？或許有人會(huì)說(shuō)，一組二維平面直線插補(bǔ)的運(yùn)動(dòng)平臺(tái)抹殺了幾前人留下的那些能夠真正稱(chēng)謂為機(jī)械設(shè)計(jì)精髓的機(jī)構(gòu)。
關(guān)于此，類(lèi)舉個(gè)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(gè)小時(shí)的木頭，還是沒(méi)能像祖先一樣完成鉆木取火。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(jī)構(gòu)還是無(wú)法完整采用現(xiàn)代快餐式的設(shè)計(jì)文化來(lái)填補(bǔ)和完成。比方應(yīng)用偏心安裝得到振動(dòng)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。
?、?零件設(shè)計(jì)
第1，思索該零件的制造批量。（若是大批量制造某個(gè)零件時(shí)要充沛思索機(jī)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(pán)類(lèi)零件，當(dāng)采用鑄形成型時(shí)，因不可防止地會(huì)存在組織疏松或氣孔等缺陷，而這類(lèi)工藝特征不停止后期動(dòng)均衡處置必然會(huì)招致在高速運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下產(chǎn)生過(guò)大的向心力，間接地會(huì)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(lái)獲取零件毛坯時(shí)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(lèi)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(jì)效益來(lái)決議。當(dāng)然不論是針對(duì)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(wèn)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(jì)時(shí)盡量防止一些在通用機(jī)床上無(wú)法加工，必需得用專(zhuān)用夾具來(lái)停止消費(fèi)加工的狀況。）
第5，思索制造該零件的刀具。（在設(shè)計(jì)零件時(shí)要充沛思索在市場(chǎng)上可購(gòu)置到的且合適本身機(jī)床裝夾和運(yùn)用的刀具。盡量防止定制非標(biāo)刀具。這個(gè)局部就請(qǐng)求略知一些刀具的國(guó)度規(guī)范。比方你在零件上設(shè)計(jì)了一個(gè)孔，且這個(gè)孔是有比擬高的圓柱度和光亮度請(qǐng)求。普通我們關(guān)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[敏感詞]系列或第二系列時(shí)，在規(guī)范刀具市場(chǎng)買(mǎi)不到對(duì)應(yīng)的鉆頭鉸刀一類(lèi)刀具狀況下就會(huì)變得十分費(fèi)事。）
第6，思索加工這個(gè)零件的機(jī)床的加工范圍。（機(jī)床都有固定的加工才能范圍參數(shù)。比方 C6132 表示臥式車(chē)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(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)就要分離這些機(jī)床參數(shù)思索加工母機(jī)的可夾持或可加工性。）
第7，思索量具。（零件制造完成了請(qǐng)求能應(yīng)用通用的檢具，量具來(lái)停止丈量。比方設(shè)計(jì)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(gè) 7：23 或 1：47 等錐度的話，那就在規(guī)范量具市場(chǎng)買(mǎi)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(cè)或三坐標(biāo)檢測(cè)的零件則不在此狀況約束范疇內(nèi)。）
第8，思索熱處置請(qǐng)求。（關(guān)于一些剛?cè)胄械呐笥褋?lái)說(shuō)，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(shí)分，其圖紙上常常會(huì)呈現(xiàn)這樣的技術(shù)請(qǐng)求，資料 Q235 —淬火后硬度到達(dá) HRC60，且要保證淬透性和硬度平均等。資料 45# 鋼—調(diào)質(zhì)后達(dá) 58HRC。關(guān)于此類(lèi)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(wèn)。）
?、?工程圖紙的相關(guān)問(wèn)題
分離國(guó)內(nèi)眾多的“山寨”小作坊式的工廠的實(shí)踐狀況，設(shè)計(jì)圖紙的標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化是個(gè)比擬矛盾的問(wèn)題。按正常的，標(biāo)準(zhǔn)的，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)?，科學(xué)的辦法和方式來(lái)說(shuō)，一個(gè)消費(fèi)機(jī)械設(shè)備工廠的技術(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，工裝夾具制造人員，以及專(zhuān)職的電氣工程師，液壓氣開(kāi)工程師或程序員。
而在“小農(nóng)認(rèn)識(shí)”的指導(dǎo)下經(jīng)過(guò)濃縮再緊縮處置后常常會(huì)精簡(jiǎn)到一兩個(gè)人的情況。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)備運(yùn)用闡明書(shū)，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(wèn)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(jì)人員，在堅(jiān)持謙遜好學(xué)的同時(shí)更要具備自我主意和獨(dú)立判別才能。這狀況置信很多朋友都有深入領(lǐng)會(huì)，老板是這么說(shuō)，車(chē)間主任那樣說(shuō)，消費(fèi)經(jīng)理又有個(gè)另外的想法，客戶還會(huì)提個(gè)“合理”的請(qǐng)求。。處置不好這些紛至沓來(lái)的意見(jiàn)或倡議時(shí)，圖紙文件包名字將會(huì)從設(shè)計(jì)1版逐步變到設(shè)計(jì)11版。
關(guān)于此，我們?cè)O(shè)計(jì)人員若是處置不好，常常會(huì)構(gòu)成思想慣性和依賴性。一朝一夕我們就會(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，消費(fèi)經(jīng)理總覺(jué)得你這人地道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)自在，覺(jué)得和這些泥腿子扯淡完整是夏蟲(chóng)不可語(yǔ)冰，被約束，被約束太多，完整被禁錮在指指戳戳和無(wú)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(méi)有粗糙度標(biāo)志，沒(méi)有外形和位置公差請(qǐng)求，沒(méi)有備注的技術(shù)請(qǐng)求，一切的線條粗細(xì)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(shí)間后，略有領(lǐng)會(huì)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(qǐng)求讓人一看就半身不遂，再一看直接癱瘓的情況。
舉個(gè)簡(jiǎn)單的例子，當(dāng)你設(shè)計(jì)一條軸時(shí)（軸承中間布置的狀況），我們要明白這條軸在后磨削處置時(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)狀況時(shí)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(jué)得在圖紙上標(biāo)注其恣意軸段跳動(dòng)公差時(shí)的丈量基準(zhǔn)是能恣意標(biāo)注么？
再例如當(dāng)你設(shè)計(jì)的相似法蘭銜接的兩個(gè)零件不能完成理想的對(duì)接時(shí)，請(qǐng)不要[敏感詞]時(shí)間去質(zhì)問(wèn)加工或工藝布置人員的差錯(cuò)。你應(yīng)該拿起你出具的圖紙認(rèn)真看一看，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)請(qǐng)求了？是不是缺失了螺孔位置的請(qǐng)求了？
?、?設(shè)計(jì)的靈魂—計(jì)算，校核
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