機械設計談

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龍九禪師

電梯直達

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發表于 2009-5-27 12:44:38 | 只看該作者 |倒序瀏覽 |閱讀模式

機械設計談
（自己若干年心得，加上在論壇探討的若干體會加上轉載一些，大雜膾一鍋請大家過年分享）

機械設計往往離不開自己的閱歷，經驗的積累固然可以從書本上學到不少，但是事非躬親很難在腦海中留下深刻的印象，對別人的經驗，自己沒有一定的基礎，要理解吸收真的是一件很不容易的事。呵呵。
機械設計貫穿設計、制造、使用，維護的整個過程，設計時的疏忽總會在這些方面反映出來，成功與否是很容易判斷的。設計的過程中，受制造的影響很大，亦就是說好的設計是不能脫離制造的，對制造越了解，越有助于提高設計水平。設計的圖紙，投入生產，我沒見過多少能立即按圖加工裝配，在審圖、工藝等過程發現大堆的問題很常見，包括所謂“資深”的高工，總工拿出的圖紙，還是經過多次開會研究反復討論的出來的結果，原因是多方面的，繪圖的規范性，看圖者的水平是一方面，但設計方對制造工藝的了解不深入是主要原因。怎樣判定自己對制造的了解程度？最簡單的方法是隨手抓一張自己設計的東西的圖紙你是否能說出它的制造全過程。鑄、鍛、車、鉗、銑、刨、磨，只是這樣子，肯定是不行，在機械廠做過幾年的誰不知道？必須細分下去，要全面了解各過程。比如說鑄造時候怎么分型，澆口冒口怎么放，可能會有什么樣的鑄造缺陷產生，零件結構在熱處理的時候會不會導致意外情況發生的，怎么在零件結構上進行優化，切削加工過程，在腦海中虛擬出來，總共用幾把刀，轉速，走刀量，甚至鐵屑望哪里飛，各把刀使用的順序，車工，銑工，磨工的操作動作全過程，如此等等，才算是有了比較好的基礎。不是說搞設計的一定要會玩車床，銑床，會燒電焊才可以，但是要知道這些作業特點，在設計時加以充分考慮，作為搞機械設計的人這樣才比搖車床燒電焊的強，才有安身立命之處。如此，在設計過程中，就會規避一些不合理的結構，設計的質量自然提高不少，可是還不夠，一個有十年八年的工齡的技工能提出比你更成熟的細節方案（盡管整體的設計統籌他們做不了），但是多少個不眠的夜晚設計出就這樣一個結果，豈不是斯文掃地耶？唯一的解決辦法，多看書。別人總結出來的通常與生產相結合，俱是心血的結晶。帶著問題學，多想就能消化。再也不會說“只要保證同心度就行了”這樣愚蠢的回答，關鍵是你已經指出保證同心度的方法，甚至前輩的錯誤。這個時候，沒人再叫你小錢、小趙，連老板都叫你錢工、趙工，挺受尊敬的吧。摸摸下巴，胡子長出來了，尿布丟了，孩子叫媽了，呵呵成就感也來了。可是設計總是為了使用，好的設計必須具備一點點人性的，設計一套工藝裝備，一試產，效率高質量好，老板來搞杯慶功酒。過了幾天，發現人家棄之不用了，原因是操作者罵娘啊。用起來痛苦啊。而且要注意的細節又多，別個就是個操作工他要是考慮的那么多因素就不會還在那里做操作工了啊。設計不利于使用，就面臨淘汰，有很多的成套設備，如汽車的發動機變速箱之類正常運轉時“挺好的，“，可其中一個小鍵槽，一個軸承位，什么的地方壞了，整個就不能用，廠方只賣整件，要配件不賣，自己加強還真的沒地方加了，換了幾個廠去買，擺了一堆，用戶只好敬而遠之，立了個技改項目－－可憐的技改。這樣的事情只要是在機械行業轉的久的都會有所見所聞。使用根本就離不開維修，好的設計更不能忽視維修性。在一條大型的的生產線上，關鍵的設備，總共一年也就維修那么兩次，但是每此都要把設備大卸八塊，行車叉車千斤頂撬杠十八般兵器還不夠用，老師傅們還要自己專門動腦動手玩幾樣好用的專用家當來伺候，導致停產的損失已經超過設備本身的價值，真是個無言的結局。一套大型設備僅因更換一只油封什么的，都要幾乎將整機完全分解，使用單位不罵設計干的是斷子絕孫的玩意才怪，真的是設計者的悲哀。

我們搞設計不光是要站在制造的基礎上，還要有創新，但一定要學會繼承?，F在，全社會都在強調創新，但我們不能一強調創新，就瞧不起原有的東西。通常的創新分為兩種，一種就是構成事物舊有元素的重新組合，一種是在舊有元素上加一些新的元素。所以，不管怎樣，創新的東西總是含有一些舊有事物的影子是不可否認的。正像哲學中所講，新事物都是在肯定中否定，否定中有肯定中產生的。比如我們人類，雖然說是大自然的天之驕子，但實際上，我們99%的基因都是和大猩猩一樣的。如果人類不是在繼承大猩猩的基因基礎上，有1%的突破，人類的出現是難以想象的，如果有人說我有志氣，不需要繼承大猩猩的基因，我自己搞一個100%純人類基因，那您就是再過一億年，也搞不出來一個人類來。所以說，不能為了創新，把舊有的東西全盤拋棄。原有的東西就如同一盤菜，創新就如同一點點調料，有了這么一點調料，菜的味道更加鮮美。但沒有人為了純鮮美，不要菜，光來一盤炒調料的。所以我們強調創新，但不能忘記繼承，只有繼承，沒有創新，那是因循守舊，而只有創新，沒有繼承，那是空中樓閣。

1：1的克隆可能很多的人認為是最安全最省事的一種設計方式。但是作為從事設計行業的人來講，克隆是一件可恥的事情。所謂一抄二改三創造。簡練的概括了設計人員的成長之路。剛入門的時候，只能照抄，但是在抄襲的同時要拼命的去理解原設計者的意圖和思維，理解整個機器的傳動，各個裝置之間的相互關聯，每個零件的相互關系，理解了之后就可以出圖，圖紙上就可以有明確的尺寸配合要求，形位公差約束。只知道畫下來，隨手胡扯幾根線條上去，大概感覺機器精度比較高，就玩命的把精度往上提動不動就0.005，0.002，在圖紙上大言不慚的簽名在設計欄。號稱自己搞的東西是很精密的。這種不知所謂的號稱機械機械設計工程師的信手拈來滿地都是。

模仿優秀的作品是每一個設計師的必走之路。但是做設計，一定要有自己的想法，人也要有自己鮮明的個性，久了，就形成了自己的風格，風格的養成與一個人的藝術素養和個人修養有直接關系。羅嗦的人搞出來的東西就是那么羅嗦的，小氣的人搞出來的東西就是一副小家子氣，不負責任的人搞出來的機器就跟那人的德行一樣的不負責任。能有自己的設計理念，設計風格，就是不一樣，這樣搗騰出來的東西就有了獨特的靈魂。行家一看就知道，這是用心的杰作。

在抄襲的時候積累了經驗就要抱著否定的態度學習。查閱資料，多看些經典的設計案例，和設計的禁忌，與自己接觸過的一些東西進行對比，就有了大的提高。就可以在現有的機器上動手術。如：提高機器的附加值，完善更多的功能，讓整機具備更高的可靠度。從而迎合高端的客戶；或者進行結構精簡，保留一些常用功能，降低成本，滿足些買不起那么也用不上多功能的客戶的需求。做到這樣就可以稱的上做機械設計開始入門了。能不能成為世界級的發明家這個事情很難說的，呵呵。但是憑自己多年經歷見識，將一些結構進行組合，變異，嫁接，創造一些新的東西是不難的。與其用一生的時間去研究永動機之類的高深課題，或者搞一些莫名其妙不能創造任何價值的所謂專利，不如用自己有限的生命去做些能在這個美麗的星球上留下點印記的事情。到時候老得快死了，臨終的時候還會想到，活了這么多年，搗騰了那么多機器在地球上跑，足以含笑九泉。

一個真正談的能稱之為機械設計工程師，需要十年甚至十年以上的磨礪。還要有相當的天分以及勤奮和能造就人的環境。天才等于99%的勤奮+1%的努力其實說的并不是只要下苦工就會有成就。這句話說的是若一個人對某個職業沒有那1%天分，再勤奮也是沒有用的。勤奮是一個發掘自己天分的一個途徑，是有所成就的必須條件之一，而不是全部。絕對不是。

機械零件材料選用的原則要考慮三個方面的要求
1、使用要求（首要考慮）：
1）零件的工況（震動，沖擊，高溫，低溫，高速，高載都應當慎重對待）；
2）對零件尺寸和質量的限制；
3）零件的重要程度。（對于整機可靠度的相對重要性）
2、工藝要求：
1）毛坯制造（鑄造，鍛打，切板，切棒）；
2）機械加工；
3）熱處理；
4）表面處理
3、經濟性要求：
1）材料價格（普通圓鋼與冷拉型材，精密鑄造，精密鍛造的毛坯成本與加工成本的對比，）；
2）加工批量和加工費用；
3）材料的利用率；（如板材，棒料，型材的規格，合理的加以利用）
4）替代（盡量用廉價材料來代替價格相對昂貴的稀有材料，如在一些耐磨部位的套用球墨替代銅套，用含油軸承替代車削加工的一些套，速度負載不大的情況下，用尼龍替代鋼件齒輪或者銅蝸輪等等）。
另外，還要考慮當地材料的供應情況
機械設計的基本要求
a) 對機器使用功能方面的要求要注意協調、平衡！防止木桶效應的出現
b) 對機器經濟性的要求設計經濟性，在短的時間里投產上市，撈回開發期間的消耗，甚至邊設計邊制造
使用經濟性要有最佳的性能價格比（產品在小批量做開始賺了，再來改的更好）
2、對機械零件設計的基本要求
a) 在預定工作期限內正常、可靠地工作，保證機器的各種功能
b) 要盡量降低零件的生產、制造成本 c) 盡可能多的采用市場常見標準件。
d) 對可能系列化的產品，盡可能的在開始設計的時候考慮零件的通用性，無法通用的也要盡可能的在結構上類似，以減少制造過程的工藝編排，夾具工裝設計的工作量。