如何作為一名合格的機(jī)械設(shè)計(jì)師

2017-04-19 by:CAE仿真在線來源:互聯(lián)網(wǎng)

作為一名機(jī)械類專業(yè)從事機(jī)械設(shè)計(jì)的學(xué)生的目標(biāo)是做一名合格機(jī)械設(shè)計(jì)師所以我們必須掌握相應(yīng)行業(yè)的機(jī)械設(shè)計(jì)知識(shí) 例如液壓設(shè)計(jì),某種機(jī)械機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)。主要運(yùn)用“AutoCAD”、“UG NX”、“pro/e、solidworks”等相關(guān)軟件設(shè)計(jì)機(jī)械零件。繪制機(jī)械圖,在踏入職場(chǎng)前應(yīng)該具備相應(yīng)的知識(shí)與技能,如機(jī)械設(shè)計(jì)專業(yè)的基礎(chǔ)知識(shí),基本的AutoCAD繪圖能力,用繪圖表現(xiàn)自己的設(shè)計(jì)思路,參考已有設(shè)計(jì)圖的能力,貫徹最新國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的能力等。機(jī)械設(shè)計(jì)師在實(shí)際工作中的需要,從了解、掌握機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)知識(shí)、基本流程出發(fā),介紹了機(jī)械設(shè)計(jì)中常用的工程制圖、機(jī)械結(jié)構(gòu)、公差配合、材料選擇、技術(shù)測(cè)量、制造工藝,了解機(jī)械設(shè)計(jì)一般設(shè)計(jì)方法,如面向市場(chǎng)的設(shè)計(jì)、功能原理設(shè)計(jì)、表達(dá)構(gòu)造的實(shí)體設(shè)計(jì)、講求實(shí)效的適應(yīng)性設(shè)計(jì)等,產(chǎn)品的設(shè)計(jì)與制造的全部過程。

機(jī)械類專業(yè)學(xué)生和青年機(jī)械設(shè)計(jì)師能夠了解設(shè)計(jì)與生產(chǎn)如何銜接,以及需要掌握哪些基本設(shè)計(jì)技法與技能才能達(dá)到合格設(shè)計(jì)師的要求,以消除剛進(jìn)入企業(yè)的困惑,提高自己的競(jìng)爭(zhēng)力,快速達(dá)到企業(yè)的要求并跟上時(shí)代的發(fā)展步伐。

作為一名機(jī)械設(shè)計(jì)師我們應(yīng)該知道一部機(jī)器的質(zhì)量基本上決定于設(shè)計(jì)質(zhì)量。制造過程對(duì)機(jī)器質(zhì)量所起的作用,本質(zhì)上就在于實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)時(shí)所規(guī)定的質(zhì)量。因此,機(jī)器的設(shè)計(jì)階段是決定機(jī)器好壞的關(guān)鍵。

所討論的設(shè)計(jì)過程僅指狹義的技術(shù)性的設(shè)計(jì)過程。它是一個(gè)創(chuàng)造性的工作過程,同時(shí)也是一個(gè)盡可能多地利用已有的成功經(jīng)驗(yàn)的工作。要很好地把繼承與創(chuàng)新結(jié)合起來,才能設(shè)計(jì)出高質(zhì)量的機(jī)器。作為一部完整的機(jī)器,它是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)。要提高設(shè)計(jì)質(zhì)量,必須有一個(gè)科學(xué)的設(shè)計(jì)程序。雖然不可能列出一個(gè)在任何情況下都有效的惟一程序,但是,根據(jù)人們?cè)O(shè)計(jì)機(jī)器的長(zhǎng)期經(jīng)驗(yàn)。

在設(shè)計(jì)開始之前,先要制定設(shè)計(jì)任務(wù)。當(dāng)設(shè)計(jì)任務(wù)比較復(fù)雜時(shí),一般采用三階段設(shè)計(jì),即初步設(shè)計(jì)、技術(shù)設(shè)計(jì)和工作圖設(shè)計(jì);當(dāng)任務(wù)比較簡(jiǎn)單,如簡(jiǎn)單機(jī)械的新型設(shè)計(jì)、一般機(jī)械的繼承設(shè)計(jì)或變型設(shè)計(jì),則一開始就將設(shè)計(jì)做到技術(shù)設(shè)計(jì)深度,經(jīng)審查、修改和批準(zhǔn)后做工作圖設(shè)計(jì),而成為兩階段設(shè)計(jì)。在三階段設(shè)計(jì)中的初步設(shè)計(jì)階段,設(shè)計(jì)的主要步驟是:確定工作原理和基本結(jié)構(gòu)型式,運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì),設(shè)計(jì)主要零、部件、繪制初步總圖,初步設(shè)計(jì)審查。在技術(shù)設(shè)計(jì)階段,主要步驟是:根據(jù)審查意見修改設(shè)計(jì),設(shè)計(jì)全部零、部件,繪制新的總圖,技術(shù)設(shè)計(jì)審查。在工作圖設(shè)計(jì)階段,根據(jù)審查意見修改設(shè)計(jì),繪制全部工作圖和制定全部技術(shù)文件。對(duì)于批量或大量生產(chǎn)的產(chǎn)品,還要進(jìn)行定型設(shè)計(jì)。

在設(shè)計(jì)的每個(gè)步驟中,都可能發(fā)現(xiàn)前面步驟中某些決定不合理,這就需要折回到前面那個(gè)步驟,修改不合理的決定,重做隨后的設(shè)計(jì)工作。

1、制定設(shè)計(jì)任務(wù) 這是設(shè)計(jì)的前期工作。設(shè)計(jì)任務(wù)的根據(jù)是用戶訂貨、市場(chǎng)需要和新的科研成果。設(shè)計(jì)部門應(yīng)用各種技術(shù)和市場(chǎng)情報(bào),擬列可能方案,比較其利弊,與經(jīng)營(yíng)部門和用戶共同商議,制定合理的設(shè)計(jì)任務(wù)目標(biāo)。這對(duì)新型設(shè)計(jì)特別重要。任務(wù)目標(biāo)的失誤將造成經(jīng)濟(jì)上的嚴(yán)重?fù)p失,甚至遭到全面失敗。

2、確定工作原理和基本結(jié)構(gòu)型式如設(shè)計(jì)任務(wù)未作明確規(guī)定,設(shè)計(jì)的第一個(gè)步驟就是確定總體方案,即確定所要應(yīng)用的工作原理和與之相應(yīng)的結(jié)構(gòu)型式。例如設(shè)計(jì)大功率船用柴油機(jī),首先要確定是用二沖程、雙作用、十字頭、低速柴油機(jī),還是用四沖程、單作用、中速柴油機(jī)。又例如設(shè)計(jì)用以粗碎巖石的破碎機(jī)械,首先要確定是采用以擠壓和彎折為主要破碎作用的顎式或旋回式破碎機(jī),或者采用以沖擊為主要作用的單轉(zhuǎn)子或雙轉(zhuǎn)子沖擊式破碎機(jī)。

3、運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)的總體方案確定之后,接著需要運(yùn)用機(jī)構(gòu)學(xué)的知識(shí),選用合適的機(jī)構(gòu)以得到所需的運(yùn)動(dòng)方案。上面提到的顎式破碎機(jī)依靠其動(dòng)顎板的擺動(dòng)使進(jìn)入破碎腔的巖石受到擠壓、彎折和劈裂作用而破碎,而動(dòng)顎板的擺動(dòng)則可以采用雙肘板機(jī)構(gòu)的簡(jiǎn)單擺動(dòng),或者采用單肘板機(jī)構(gòu)的復(fù)雜擺動(dòng)。在新型設(shè)計(jì)中,可能會(huì)需要綜合一個(gè)新的機(jī)構(gòu)以得到所要求的運(yùn)動(dòng)方案,這常是一個(gè)困難的工作。因此,設(shè)計(jì)者一般盡量應(yīng)用已有的和成熟的機(jī)構(gòu)所提給的運(yùn)動(dòng)方案。

4、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和繪制初步總圖運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)之后,設(shè)計(jì)者開始進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),計(jì)算機(jī)械各主要零件的受力、強(qiáng)度、形狀、尺寸和重量等,并繪制主要零、部件草圖。這時(shí)如發(fā)現(xiàn)原來選用的結(jié)構(gòu)不可行,就必須調(diào)整或修改結(jié)構(gòu)。同時(shí)還應(yīng)考慮有無可能產(chǎn)生過熱、過度磨損或振動(dòng)的部位。

在這一步驟中,設(shè)計(jì)者通過繪制草圖會(huì)發(fā)現(xiàn)各部分的形狀、尺寸、比例等方面的矛盾。為了加強(qiáng)或改進(jìn)某一方面,可能會(huì)削弱或惡化另一方面。這時(shí)必須權(quán)衡輕重,進(jìn)行協(xié)調(diào),以達(dá)到最佳綜合效果。草圖經(jīng)反復(fù)修改認(rèn)為初步滿意后,便可繪制初步總圖和估算造價(jià)。初步總圖嚴(yán)格按比例繪制,選取足夠的視圖和切面圖。

5、初步審查初步總圖繪制后,需要請(qǐng)對(duì)該類機(jī)械有經(jīng)驗(yàn)的設(shè)計(jì)、制造和使用人員以及用戶或委托設(shè)計(jì)單位的代表進(jìn)行初步審查。審查結(jié)果如認(rèn)為設(shè)計(jì)不適用(如重量、體積太大,造價(jià)太高,對(duì)結(jié)構(gòu)的可靠性有懷疑等),則須重新進(jìn)行運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì),甚至改用別的工作原理和基本結(jié)構(gòu)型式。多數(shù)情況是對(duì)設(shè)計(jì)采取某些改善措施。

6、技術(shù)設(shè)計(jì) 根據(jù)初步審查意見,對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行修改,并繪制所有的零件和部件圖。對(duì)主要的零件和部件進(jìn)行精確的應(yīng)力分析,按分析結(jié)果修正零件的形狀、尺寸等細(xì)節(jié),并規(guī)定材質(zhì)和熱處理。確定零件加工精度以及部件和總裝的裝配條件。完成潤(rùn)滑設(shè)計(jì)、電氣設(shè)計(jì)(驅(qū)動(dòng)和控制)。重繪總圖,某些重要的和批量生產(chǎn)的機(jī)械有時(shí)還要制作出模型。將完成的技術(shù)設(shè)計(jì)提交第二次審查。

7、繪制工作圖根據(jù)第二次審查的意見作最后的修改后,就可以繪制正式的零件圖、部件裝配圖和總裝配圖,編寫零件表、易損零件清單、使用指南等技術(shù)文件。設(shè)計(jì)負(fù)責(zé)人應(yīng)注意協(xié)調(diào)零件間的尺寸,核對(duì)耦合件間的公差配合,復(fù)核某些零件的強(qiáng)度和剛度。零件圖完成后開始圖紙核對(duì),這是非常重要的工作。經(jīng)過仔細(xì)校對(duì)的圖紙能保證加工后裝配順利。最可靠的校對(duì)方法是根據(jù)已繪制好的零件圖重繪出一張總裝配圖,所有矛盾之處就會(huì)表現(xiàn)出來。在繪制零件圖的同時(shí)還需要進(jìn)行兩項(xiàng)工作:一是工藝性審核,使零件便于加工并降低制造成本;二是標(biāo)準(zhǔn)審核,使零件結(jié)構(gòu)要素、尺寸、公差配合、熱處理技術(shù)條件以及標(biāo)準(zhǔn)和通用零件等符合標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。

8、試生產(chǎn)和定型設(shè)計(jì) 對(duì)于單件或小批生產(chǎn)的機(jī)械,經(jīng)過上述步驟完成的設(shè)計(jì)圖紙可以投入正式生產(chǎn)。對(duì)于成批或大量生產(chǎn)的機(jī)械,在正式生產(chǎn)前要先試制樣機(jī),進(jìn)行功能試驗(yàn)和鑒定,通過后,再按批量生產(chǎn)工藝進(jìn)行批量試生產(chǎn)。在批量試生產(chǎn)中所出現(xiàn)的問題還可能需要對(duì)設(shè)計(jì)作相應(yīng)的修改,方成為可供正式生產(chǎn)使用的定型設(shè)計(jì)。

機(jī)械零件的設(shè)計(jì)具有眾多的約束條件,設(shè)計(jì)準(zhǔn)則就是設(shè)計(jì)所應(yīng)該滿足的約束條件。

9、了解技術(shù)性能準(zhǔn)則

技術(shù)性能包括產(chǎn)品功能、制造和運(yùn)行狀況在內(nèi)的一切性能,既指靜態(tài)性能,也指動(dòng)態(tài)性能。例如,產(chǎn)品所能傳遞的功率、效率、使用壽命、強(qiáng)度、剛度、抗摩擦、磨損性能、振動(dòng)穩(wěn)定性、熱特性等。技術(shù)性能準(zhǔn)則是指相關(guān)的技術(shù)性能必須達(dá)到規(guī)定的要求。例如振動(dòng)會(huì)產(chǎn)生額外的動(dòng)載荷和變應(yīng)力,尤其是當(dāng)其頻率接近機(jī)械系統(tǒng)或零件的固有頻率時(shí),將發(fā)生共振現(xiàn)象,這時(shí)振幅將急劇增大,有可能導(dǎo)至零件甚至整個(gè)系統(tǒng)的迅速損壞。振動(dòng)性穩(wěn)定準(zhǔn)則就是限制機(jī)械系統(tǒng)或零件的相關(guān)振動(dòng)參數(shù),如固有頻率、振幅、噪聲等在規(guī)定的允許范圍之內(nèi)。又如機(jī)器工作時(shí)的發(fā)熱可能會(huì)導(dǎo)致熱應(yīng)力、熱應(yīng)變,甚至?xí)斐蔁釗p壞。熱特性準(zhǔn)則就是限制各種相關(guān)的熱參數(shù)(如熱應(yīng)力、熱應(yīng)變、溫升等)在規(guī)定范圍內(nèi)。

2、標(biāo)準(zhǔn)化準(zhǔn)則

與機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)有關(guān)的主要標(biāo)準(zhǔn)大致有:

概念標(biāo)準(zhǔn)化:設(shè)計(jì)過程中所涉及的名詞術(shù)語、符號(hào)、計(jì)量單位等應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn);

實(shí)物形態(tài)標(biāo)準(zhǔn)化:零部件、原材料、設(shè)備及能源等的結(jié)構(gòu)形式、尺寸、性能等,都應(yīng)按統(tǒng)一的規(guī)定選用。

方法標(biāo)準(zhǔn)化:操作方法、測(cè)量方法、試驗(yàn)方法等都應(yīng)按相應(yīng)規(guī)定實(shí)施。

標(biāo)準(zhǔn)化準(zhǔn)則就是在設(shè)計(jì)的全過程中的所有行為,都要滿足上述標(biāo)準(zhǔn)化的要求。現(xiàn)已發(fā)布的與機(jī)械零件設(shè)計(jì)有關(guān)的標(biāo)準(zhǔn),從運(yùn)用范圍上來講,可以分為國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)三個(gè)等級(jí)。從使用強(qiáng)制性來說,可分為必須執(zhí)行的和推薦使用的兩種。

3、可靠性準(zhǔn)則

可靠性:產(chǎn)品或零部件在規(guī)定的使用條件下,在預(yù)期的壽命內(nèi)能完成規(guī)定功能的概率?？煽啃詼?zhǔn)則就是指所設(shè)計(jì)的產(chǎn)品、部件或零件應(yīng)能滿足規(guī)定的可靠性要求。

4、安全性準(zhǔn)則

機(jī)器的安全性包括:

零件安全性:指在規(guī)定外載荷和規(guī)定時(shí)間內(nèi)零件不發(fā)生如斷裂、過度變形、過度磨損和不喪失穩(wěn)定性等等。

整機(jī)安全性:指機(jī)器保證在規(guī)定條件下不出故障,能正常實(shí)現(xiàn)總功能的要求。

工作安全性:指對(duì)操作人員的保護(hù),保證人身安全和身心健康等等。

環(huán)境安全性:指對(duì)機(jī)器周圍的環(huán)境和人不造成污染和危害

要作為一名合格的機(jī)械設(shè)計(jì)師需要縝密的思維,和廣博的知識(shí),作為一名機(jī)械的學(xué)生這是我們奮斗的目標(biāo)。

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