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An of he in of is is of to or of It is a of of in of in of or is a in to a a in of of we of as an of be of be a of or of of of a In of of it is in if to at In of of is of to of of of of of is of of to of of a to a of to a be of be of by is a it is as a on be or of at of of in on to as is as In by s be of in to of of In 0 0 a of is a no is In to of by by of or by on As of is to a a by do if a a be It be a be a is be to be an to to a of a to on is to be It is to of no or be to to a On be to a of if be a is no of a be is to A to an be be of be to a of it is to in of by In is up to be It is is in of as be is a be to to if to be a to is by in To be (1) a 2) it be of 3) Is it to 4) it be 5)it a of as 1) a of in a be up to in a (2) of in in to do as in a (3) is is (4) of in a is to a (5) A to as of or as 6) to or (7) an of a to a is (8) a of (9) a be as to be to of a It be a is in or of so it be in of be by so be In a in or to is a is a to do it be of of in a In be or to is a to be a by to In in to at 機械設計概述 制造任何產品的第一步工作都是設計。機械設計是一門通過設計新產品或者改進老產品來滿足人類需求的應用技術科學。它是一個廣闊的工程技術領域，不僅要研究產品在尺寸、形狀和詳細結構等方面的基本構思，還要考慮產品在制造、銷售和使用等方面的有關問題。 進行各種機械設計工作的人員通常被稱為設計人員或者設計工程師。機械設計是一項創(chuàng)造性的工作。設計工 程師不僅在工作上要有創(chuàng)新性，還必須在機械制圖、運動學、動力學、工程材料、材料力學和機械制造工藝等方面具有深厚的基礎知識。 以材料的選擇為例。近些年來，工程材料的選擇已經(jīng)顯得非常重要。此外，選擇過程應該是一個對材料的連續(xù)不斷的重新評價過程。新材料不斷出現(xiàn)，而一些原有的材料的可以被利用的數(shù)量可能會減少。環(huán)境污染、材料的回收利用、工人的健康及安全等方面經(jīng)常會對材料選擇附加新的限制條件。為了減輕重量或者節(jié)約能源，可能會要求使用不同的材料。來自國內和國際的競爭、對產品維修保養(yǎng)方便性要求的提高和顧客的反饋等方面的壓力， 都會促使人們對材料進行重新評價。由于材料選用不當造成的產品責任訴訟，已經(jīng)產生了深刻的影響。此外，材料與材料加工之間的相互依賴關系已經(jīng)被人們認識得更清楚。新的加工方法的出現(xiàn)，通常會促使人們對被加工材料進行重新評價。因此，為了能在合理的成本和確保質量的前提下獲得滿意的結果，設計工程師和制造工程師都必須認真仔細地選擇、確定和使用材料。 在機械加工方面，銑削和磨削加工是設計人員經(jīng)常要考慮的機械加工方 法 。除了車削和鉆削，銑削無疑是應用最廣泛的金屬切削方法。銑削非常適合于而且也易于應用在任何數(shù)量的零件的經(jīng)濟生產中。在產 品制造過程中，許許多多種類的銑削加工是值得設計人員認真考慮和選擇的。 磨削是一種應用最廣泛的零件精加工方法，用來獲得非常小的公差和非常低的表面粗糙度。目前，幾乎存在著適合于各種磨削工序的磨床。零件的設計特征在很大程度上決定了需要采用的磨床的種類。當加工成本太高時，就值得對零件進行重新設計，使其能夠通過采用即便宜又具有高生產率的磨削方法加工出來。例如，在有可能的時候，可以通過對零件的適當設計，盡量用無心磨削加工，以獲取經(jīng)濟效益。 盡管通常認為磨削適用于精加工工序，對那些適合于采用磨削來完成粗、精加工工序的工件 ，也經(jīng)常采用磨削方法完成全部加工作，而不采用車削或其他加工方法，因此，許多種類的鍛件和其他零件，可以采用磨削的的方法完成其從毛坯到成品的全部加工，這可以顯著地節(jié)約時間和費用。 此外，對特種加工工藝的運用，也將使設計工作變得更大膽和具有創(chuàng)新性。在目前采用的常規(guī)工藝中，材料的去除是依賴于電動機和硬的刀具材料進行的，諸如鋸斷、鉆孔和拉削。常規(guī)的成型加工時利用電動機、液壓和重力所提供的能量進行的。同樣，材料連接的常規(guī)做法是采用諸如燃燒的氣體和電弧等熱能進行的。 與之相比，特種加工工藝采用按照以前的標準來說不是常規(guī)的 能源?，F(xiàn)在材料的去除可以利用電化學反應、高溫等離子、高速液體和磨料射流。過去非常難進行成型加工的材料，現(xiàn)在可以利用大功率的電火花所產生的磁場，爆炸和沖擊潑進行成型加工。采用高頻聲波和電子束可以使材料的聯(lián)接能力有很大的提高。 在過去的 50年間，人們發(fā)明了 20多種特種加工工藝，并且將其成功的應用于生產之中。這么多特種加工工藝存在的原因與許多種常規(guī)加工工藝存在的原因是一樣的。每一種工藝都有它自己的特點和局限性。因而，不存在一種對任何只在環(huán)境來說都是最好的工藝方法。 采用特種加工工藝或者可以通過增加重復精度，減少已損壞工件在加工過程中的損傷，或者減少對工件性能的有害影響來減少采用原來加工工藝產生的廢品數(shù)量。 如前面所述，機械設計的目的是生產能夠滿足人類需求的產品。發(fā)明、發(fā)現(xiàn)和科學知識本身并不一定能給人帶來益處，只有當它們被用在產品上才能產生效益。因而，應該認識到在一個特定產品進行設計之前，必須先確定人們是否需要這種產品。 應當把機械設計看成是設計人員運用創(chuàng)造性的才能進行產品設計、系統(tǒng)分析和制訂產品的制造工藝的一個良機。掌握工程基礎知識要比熟記一些數(shù)據(jù)和公式更為重要。僅僅 使用數(shù)據(jù)和公式是不足以在一個好的設計中做出所需的全部決定。另一方面，應該認真精確的進行所有運算。 一個好的設計人員應該勇于提出新的想法，而且愿意承擔一定的風險，當新的方法不適用時，就恢復采用原來的方法。因此，設計人員必須要有耐心，因為所花費的時間和努力并不能保證成功。一個全新的設計，要求拋棄許多陳舊的，為人們所知的方法。由于許多人易于墨守成規(guī)，這樣做并不是一件容易的事情。一位設計工程師應該不斷地探索改進現(xiàn)有產品的辦法，在此過程中應該認真選擇原有的、經(jīng)過驗證的設計原理，將其與未經(jīng)過驗證的新觀念結合起來。 在設 計的初始階段，應該允許設計人員不受各種約束，充分發(fā)揮創(chuàng)造性。即使產生了許多不切實際的想法，也會在設計的早期，即繪制生產圖紙之前被改正掉。只有這樣，才不至于堵塞創(chuàng)新的思路。通常要提出幾套設計方案，然后加以比較。很有可能在最后選定的方案中，采用了某些未被接受的方案中的一些想法。 另一個應該認識到的重要問題是，設計工程師必須能夠同其他有關人員進行交流和溝通。在開始階段，設計人員必須就初步設計同管理人員進行交流和溝通，并得到批準。這一般式通過口頭討論，草圖和文字材料進行的。為了有效地進行交流，需要解決一下問題：（ 1）所要設計的這個產品是否真正為人們所需要？（ 2）此產品與其他公司的現(xiàn)有同類產品相比有無競爭力？（ 3）生產這種產品是否經(jīng)濟？（ 4）產品的維修是否方便？（ 5）產品有無銷路？是否可以盈利？ 另外，對于許多產品的制造管理人員來說，機電一體化具有如下一些優(yōu)點： 機電一體化系統(tǒng)中的一組機器的總產量，通?？梢赃_到同類型機器單獨工作環(huán)境下產量的三倍。 2. 減少了主要設備的費用 機電一體化系統(tǒng)中，因為設備的利用率高，所以用更少的機床就可以完成傳統(tǒng)生產系統(tǒng)中的工作量。 3. 減少了直接勞動力費用 由于每一臺機器都完全在計算機控制下運行，所以就不需要進行全程監(jiān)視。 機電一體化系統(tǒng)與傳統(tǒng)車間相比，在制工件數(shù)明顯減少。 5. 對改變生產需求的響應 一個機電一體化系統(tǒng)固有的靈活性使其能生產不同的產品，這些不同的產品是由于市場需求的改變或工藝設計的變化而提出的。 6. 有維持生產的能力 當一臺或多臺機床出故障時，設計許多機電一體化系統(tǒng)來合理地降低加工精度等級。 7. 提高產品質量 有時候，與一個還沒有組成協(xié)作系統(tǒng)的機床比較時，機電一體化系統(tǒng)的一個優(yōu)點被忽視了，那就是 它能改善產品的質量。 8. 操作的靈活性 操作的靈活性使生產力明顯提高。 9. 生產能力的靈活性 由于對可利用的占地面積，做了正確的計劃，一個機電一體化系統(tǒng)最初可為低產量而設計，也可以提供需要的附加生產力。 只有時間才能對上述問題給出正確的答案。但是，產品的設計、制造和銷售只能在對上述問題的初步肯定答案的基礎上進行。設計工程師還應該通過零件圖和裝配圖，與制造部門一起對最終設計方案進行溝通。 通常，在制造過程中會出現(xiàn)某個問題。可能會要求對某個零件尺寸或公差做一些改進，使零件更容易生產。但是，工程上的更改必 須要經(jīng)過設計人員批準，以保證不會損傷產品的功能。有時，在產品的裝配時或者裝箱外運前的實驗中才發(fā)現(xiàn)設計中的某種缺陷。這些事例恰好說明了設計室一個動態(tài)過程?？偸谴嬖谥玫姆椒▉硗瓿稍O計工作，設計人員應該不斷努力，尋找這些更好的方法。 一個有能力的工程師不應該害怕再提出自己的方案時遭到失敗的可能性。事實上，偶然失敗是肯定會發(fā)生的，因為每一個真正有創(chuàng)意的設想似乎總是有失敗或者批評伴隨著它。從一次失敗中可以學到很多東西，只有不怕遭受失敗的人們才能夠取得最大的收獲。總之不把方案提交出來，才是真正的失敗 。