如何作為一名合格的機械設(shè)計師

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

作為一名機械類專業(yè)從事機械設(shè)計的學(xué)生的目標是做一名合格機械設(shè)計師所以我們必須掌握相應(yīng)行業(yè)的機械設(shè)計知識例如液壓設(shè)計,某種機械機構(gòu)的設(shè)計。主要運用“AutoCAD”、“UG NX”、“pro/e、solidworks”等相關(guān)軟件設(shè)計機械零件。繪制機械圖,在踏入職場前應(yīng)該具備相應(yīng)的知識與技能,如機械設(shè)計專業(yè)的基礎(chǔ)知識,基本的AutoCAD繪圖能力,用繪圖表現(xiàn)自己的設(shè)計思路,參考已有設(shè)計圖的能力,貫徹最新國家標準的能力等。機械設(shè)計師在實際工作中的需要,從了解、掌握機械設(shè)計基礎(chǔ)知識、基本流程出發(fā),介紹了機械設(shè)計中常用的工程制圖、機械結(jié)構(gòu)、公差配合、材料選擇、技術(shù)測量、制造工藝,了解機械設(shè)計一般設(shè)計方法,如面向市場的設(shè)計、功能原理設(shè)計、表達構(gòu)造的實體設(shè)計、講求實效的適應(yīng)性設(shè)計等,產(chǎn)品的設(shè)計與制造的全部過程。

機械類專業(yè)學(xué)生和青年機械設(shè)計師能夠了解設(shè)計與生產(chǎn)如何銜接,以及需要掌握哪些基本設(shè)計技法與技能才能達到合格設(shè)計師的要求,以消除剛進入企業(yè)的困惑,提高自己的競爭力,快速達到企業(yè)的要求并跟上時代的發(fā)展步伐。

作為一名機械設(shè)計師我們應(yīng)該知道一部機器的質(zhì)量基本上決定于設(shè)計質(zhì)量。制造過程對機器質(zhì)量所起的作用,本質(zhì)上就在于實現(xiàn)設(shè)計時所規(guī)定的質(zhì)量。因此,機器的設(shè)計階段是決定機器好壞的關(guān)鍵。

所討論的設(shè)計過程僅指狹義的技術(shù)性的設(shè)計過程。它是一個創(chuàng)造性的工作過程,同時也是一個盡可能多地利用已有的成功經(jīng)驗的工作。要很好地把繼承與創(chuàng)新結(jié)合起來,才能設(shè)計出高質(zhì)量的機器。作為一部完整的機器,它是一個復(fù)雜的系統(tǒng)。要提高設(shè)計質(zhì)量,必須有一個科學(xué)的設(shè)計程序。雖然不可能列出一個在任何情況下都有效的惟一程序,但是,根據(jù)人們設(shè)計機器的長期經(jīng)驗。

在設(shè)計開始之前,先要制定設(shè)計任務(wù)。當設(shè)計任務(wù)比較復(fù)雜時,一般采用三階段設(shè)計,即初步設(shè)計、技術(shù)設(shè)計和工作圖設(shè)計;當任務(wù)比較簡單,如簡單機械的新型設(shè)計、一般機械的繼承設(shè)計或變型設(shè)計,則一開始就將設(shè)計做到技術(shù)設(shè)計深度,經(jīng)審查、修改和批準后做工作圖設(shè)計,而成為兩階段設(shè)計。在三階段設(shè)計中的初步設(shè)計階段,設(shè)計的主要步驟是:確定工作原理和基本結(jié)構(gòu)型式,運動設(shè)計,設(shè)計主要零、部件、繪制初步總圖,初步設(shè)計審查。在技術(shù)設(shè)計階段,主要步驟是:根據(jù)審查意見修改設(shè)計,設(shè)計全部零、部件,繪制新的總圖,技術(shù)設(shè)計審查。在工作圖設(shè)計階段,根據(jù)審查意見修改設(shè)計,繪制全部工作圖和制定全部技術(shù)文件。對于批量或大量生產(chǎn)的產(chǎn)品,還要進行定型設(shè)計。

在設(shè)計的每個步驟中,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步驟,修改不合理的決定,重做隨后的設(shè)計工作。

1、制定設(shè)計任務(wù) 這是設(shè)計的前期工作。設(shè)計任務(wù)的根據(jù)是用戶訂貨、市場需要和新的科研成果。設(shè)計部門應(yīng)用各種技術(shù)和市場情報,擬列可能方案,比較其利弊,與經(jīng)營部門和用戶共同商議,制定合理的設(shè)計任務(wù)目標。這對新型設(shè)計特別重要。任務(wù)目標的失誤將造成經(jīng)濟上的嚴重損失,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)計任務(wù)未作明確規(guī)定,設(shè)計的第一個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)計大功率船用柴油機,首先要確定是用二沖程、雙作用、十字頭、低速柴油機,還是用四沖程、單作用、中速柴油機。又例如設(shè)計用以粗碎巖石的破碎機械,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,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。

3、運動設(shè)計設(shè)計的總體方案確定之后,接著需要運用機構(gòu)學(xué)的知識,選用合適的機構(gòu)以得到所需的運動方案。上面提到的顎式破碎機依靠其動顎板的擺動使進入破碎腔的巖石受到擠壓、彎折和劈裂作用而破碎,而動顎板的擺動則可以采用雙肘板機構(gòu)的簡單擺動,或者采用單肘板機構(gòu)的復(fù)雜擺動。在新型設(shè)計中,可能會需要綜合一個新的機構(gòu)以得到所要求的運動方案,這常是一個困難的工作。因此,設(shè)計者一般盡量應(yīng)用已有的和成熟的機構(gòu)所提給的運動方案。

4、結(jié)構(gòu)設(shè)計和繪制初步總圖運動設(shè)計之后,設(shè)計者開始進行結(jié)構(gòu)設(shè)計,計算機械各主要零件的受力、強度、形狀、尺寸和重量等,并繪制主要零、部件草圖。這時如發(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)。同時還應(yīng)考慮有無可能產(chǎn)生過熱、過度磨損或振動的部位。

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

5、初步審查初步總圖繪制后,需要請對該類機械有經(jīng)驗的設(shè)計、制造和使用人員以及用戶或委托設(shè)計單位的代表進行初步審查。審查結(jié)果如認為設(shè)計不適用(如重量、體積太大,造價太高,對結(jié)構(gòu)的可靠性有懷疑等),則須重新進行運動設(shè)計,甚至改用別的工作原理和基本結(jié)構(gòu)型式。多數(shù)情況是對設(shè)計采取某些改善措施。

6、技術(shù)設(shè)計根據(jù)初步審查意見,對設(shè)計進行修改,并繪制所有的零件和部件圖。對主要的零件和部件進行精確的應(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。完成潤滑設(shè)計、電氣設(shè)計(驅(qū)動和控制)。重繪總圖,某些重要的和批量生產(chǎn)的機械有時還要制作出模型。將完成的技術(shù)設(shè)計提交第二次審查。

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)計負責(zé)人應(yīng)注意協(xié)調(diào)零件間的尺寸,核對耦合件間的公差配合,復(fù)核某些零件的強度和剛度。零件圖完成后開始圖紙核對,這是非常重要的工作。經(jīng)過仔細校對的圖紙能保證加工后裝配順利。最可靠的校對方法是根據(jù)已繪制好的零件圖重繪出一張總裝配圖,所有矛盾之處就會表現(xiàn)出來。在繪制零件圖的同時還需要進行兩項工作:一是工藝性審核,使零件便于加工并降低制造成本;二是標準審核,使零件結(jié)構(gòu)要素、尺寸、公差配合、熱處理技術(shù)條件以及標準和通用零件等符合標準的規(guī)定。

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

機械零件的設(shè)計具有眾多的約束條件,設(shè)計準則就是設(shè)計所應(yīng)該滿足的約束條件。

9、了解技術(shù)性能準則

技術(shù)性能包括產(chǎn)品功能、制造和運行狀況在內(nèi)的一切性能,既指靜態(tài)性能,也指動態(tài)性能。例如,產(chǎn)品所能傳遞的功率、效率、使用壽命、強度、剛度、抗摩擦、磨損性能、振動穩(wěn)定性、熱特性等。技術(shù)性能準則是指相關(guān)的技術(shù)性能必須達到規(guī)定的要求。例如振動會產(chǎn)生額外的動載荷和變應(yīng)力,尤其是當其頻率接近機械系統(tǒng)或零件的固有頻率時,將發(fā)生共振現(xiàn)象,這時振幅將急劇增大,有可能導(dǎo)至零件甚至整個系統(tǒng)的迅速損壞。振動性穩(wěn)定準則就是限制機械系統(tǒng)或零件的相關(guān)振動參數(shù),如固有頻率、振幅、噪聲等在規(guī)定的允許范圍之內(nèi)。又如機器工作時的發(fā)熱可能會導(dǎo)致熱應(yīng)力、熱應(yīng)變,甚至?xí)斐蔁釗p壞。熱特性準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、標準化準則

與機械產(chǎn)品設(shè)計有關(guān)的主要標準大致有:

概念標準化:設(shè)計過程中所涉及的名詞術(shù)語、符號、計量單位等應(yīng)符合標準;

實物形態(tài)標準化: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。

方法標準化:操作方法、測量方法、試驗方法等都應(yīng)按相應(yīng)規(guī)定實施。

標準化準則就是在設(shè)計的全過程中的所有行為,都要滿足上述標準化的要求?，F(xiàn)已發(fā)布的與機械零件設(shè)計有關(guān)的標準,從運用范圍上來講,可以分為國家標準、行業(yè)標準和企業(yè)標準三個等級。從使用強制性來說,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?？煽啃詼蕜t就是指所設(shè)計的產(chǎn)品、部件或零件應(yīng)能滿足規(guī)定的可靠性要求。

4、安全性準則

機器的安全性包括:

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。

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

工作安全性:指對操作人員的保護,保證人身安全和身心健康等等。

環(huán)境安全性:指對機器周圍的環(huán)境和人不造成污染和危害

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

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