導(dǎo)讀
機(jī)械設(shè)計(jì)是機(jī)械工程的重要組成部分,是機(jī)械生產(chǎn)的第一步,是決定機(jī)械性能的最主要因素。機(jī)械設(shè)計(jì)的努力目標(biāo)是:在各種限定的條件(如材料、加工能力、理論知識(shí)和計(jì)算手段等)下設(shè)計(jì)出最好的機(jī)械,即做出優(yōu)化設(shè)計(jì)。優(yōu)化設(shè)計(jì)需要綜合地考慮許多要求,一般有:最好工作性能、最低制造成本、最小尺寸和重量、使用中最可靠性、最低消耗和最少環(huán)境污染。
那么,如何成為一名優(yōu)秀的機(jī)械設(shè)計(jì)師?應(yīng)該儲(chǔ)備哪些知識(shí)?具備怎樣的素質(zhì)呢?
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。
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、FESTO。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。
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。
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件遵循某種規(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。
很多人會(huì)覺(jué)得,這完全是裝配工的活,我作為一個(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)胄械男率帧?/p>
當(dāng)你永遠(yuǎn)不去了解這方面的知識(shí),就永遠(yuǎn)理解不了在針對(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,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,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。你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。
社會(huì)分工越來(lái)越細(xì),個(gè)人工作方向越來(lái)越專(zhuān)。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、接線圖等。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路的空間位置問(wèn)題。
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。
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。
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。
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。
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。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。
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。
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