一位老机械工程师的机械设计经验之谈

UFO爱好者

机械设计贯穿设计、制造、使用，维护的整个过程，设计时的疏忽总会在这些方面反映出来，成功与否是很容易判断的。设计的过程中，受制造的影响很大，亦就是说好的设计是不能脱离制造的，对制造越了解，越有助于提高设计水平。设计的图纸，投入生产，我没见过多少能立即按图加工装配，在审图、工艺等过程发现大堆的问题很常见，包括所谓“资深”的高工，总工拿出的图纸，还是经过多次开会研究反复讨论的出来的结果，原因是多方面的，绘图的规范性，看图者的水平是一方面，但设计方对制造工艺的了解不深入是主要原因。怎样判定自己对制造的了解程度？最简单的方法是随手抓一张自己设计的东西的图纸你是否能说出它的制造全过程。铸、锻、车、钳、铣、刨、磨，只是这样子，肯定是不行，在机械厂做过几年的谁不知道？必须细分下去，要全面了解各过程。比如说铸造时候怎么分型，浇口冒口怎么放，可能会有什么样的铸造缺陷产生，零件结构在热处理的时候会不会导致意外情况发生的，怎么在零件结构上进行优化，切削加工过程，在脑海中虚拟出来，总共用几把刀，转速，走刀量，甚至铁屑望哪里飞，各把刀使用的顺序，车工，铣工，磨工的操作动作全过程，如此等等，才算是有了比较好的基础。不是说搞设计的一定要会玩车床，铣床，会烧电焊才可以，但是要知道这些作业特点，在设计时加以充分考虑，作为搞机械设计的人这样才比摇车床烧电焊的强，才有安身立命之处。如此，在设计过程中，就会规避一些不合理的结构，设计的质量自然提高不少，可是还不够，一个有十年八年的工龄的技工能提出比你更成熟的细节方案（尽管整体的设计统筹他们做不了），但是多少个不眠的夜晚设计出就这样一个结果，岂不是斯文扫地耶？唯一的解决办法，多看书。别人总结出来的通常与生产相结合，俱是心血的结晶。带着问题学，多想就能消化。再也不会说“只要保证同心度就行了”这样愚蠢的回答，关键是你已经指出保证同心度的方法，甚至前辈的错误。
这个时候，没人再叫你小钱、小赵，连老板都叫你钱工、赵工，挺受尊敬的吧。摸摸下巴，胡子长出来了，尿布丢了，孩子叫妈了，呵呵成就感也来了。可是设计总是为了使用，好的设计必须具备一点点人性的，设计一套工艺装备，一试产，效率高质量好，老板来搞杯庆功酒。过了几天，发现人家弃之不用了，原因是操作者骂娘啊。用起来痛苦啊。而且要注意的细节又多，别个就是个操作工他要是考虑的那么多因素就不会还在那里做操作工了啊。设计不利于使用，就面临淘汰，有很多的成套设备，如汽车的发动机变速箱之类正常运转时“挺好的，“，可其中一个小键槽，一个轴承位，什么的地方坏了，整个就不能用，厂方只卖整件，要配件不卖，自己加强还真的没地方加了，换了几个厂去买，摆了一堆，用户只好敬而远之，立了个技改项目－－可怜的技改。这样的事情只要是在机械行业转的久的都会有所见所闻。使用根本就离不开维修，好的设计更不能忽视维修性。在一条大型的的生产线上，关键的设备，总共一年也就维修那么两次，但是每此都要把设备大卸八块，行车叉车千斤顶撬杠十八般兵器还不够用，老师傅们还要自己专门动脑动手玩几样好用的专用家当来伺候，导致停产的损失已经超过设备本身的价值，真是个无言的结局。一套大型设备仅因更换一只油封什么的，都要几乎将整机完全分解，使用单位不骂设计干的是断子绝孙的玩意才怪，真的是设计者的悲哀。
我们搞设计不光是要站在制造的基础上，还要有创新，但一定要学会继承。现在，全社会都在强调创新，但我们不能一强调创新，就瞧不起原有的东西。通常的创新分为两种，一种就是构成事物旧有元素的重新组合，一种是在旧有元素上加一些新的元素。所以，不管怎样，创新的东西总是含有一些旧有事物的影子是不可否认的。正像哲学中所讲，新事物都是在肯定中否定，否定中有肯定中产生的。比如我们人类，虽然说是大自然的天之骄子，但实际上，我们99%的基因都是和大猩猩一样的。如果人类不是在继承大猩猩的基因基础上，有1%的突破，人类的出现是难以想象的，如果有人说我有志气，不需要继承大猩猩的基因，我自己搞一个100%纯人类基因，那您就是再过一亿年，也搞不出来一个人类来。所以说，不能为了创新，把旧有的东西全盘抛弃。原有的东西就如同一盘菜，创新就如同一点点调料，有了这么一点调料，菜的味道更加鲜美。但没有人为了纯鲜美，不要菜，光来一盘炒调料的。所以我们强调创新，但不能忘记继承，只有继承，没有创新，那是因循守旧，而只有创新，没有继承，那是空中楼阁。克隆可能很多的人认为是最安全最省事的一种设计方式。但是作为从事设计行业的人来讲，克隆是一件可耻的事情。所谓一抄二改三创造。简练的概括了设计人员的成长之路。 刚入门的时候，只能照抄，但是在抄袭的同时要拼命的去理解原设计者的意图和思维，理解整个机器的传动，各个装置之间的相互关联，每个零件的相互关系，理解了之后就可以出图，图纸上就可以有明确的尺寸配合要求，形位公差约束。只知道画下来，随手胡扯几根线条上去，大概感觉机器精度比较高，就玩命的把精度往上提动不动就0.005，0.002，在图纸上大言不惭的签名在设计栏。号称自己搞的东西是很精密的。这种不知所谓的号称机械机械设计工程师的信手拈来满地都是。
模仿优秀的作品是每一个设计师的必走之路。但是做设计，一定要有自己的想法，人也要有自己鲜明的个性，久了，就形成了自己的风格，风格的养成与一个人的艺术素养和个人修养有直接关系。罗嗦的人搞出来的东西就是那么罗嗦的，小气的人搞出来的东西就是一副小家子气，不负责任的人搞出来的机器就跟那人的德行一样的不负责任。能有自己的设计理念，设计风格，就是不一样，这样捣腾出来的东西就有了独特的灵魂。行家一看就知道，这是用心的杰作。
在抄袭的时候积累了经验就要抱着否定的态度学习。查阅资料，多看些经典的设计案例，和设计的禁忌，与自己接触过的一些东西进行对比，就有了大的提高。就可以在现有的机器上动手术。如：提高机器的附加值，完善更多的功能，让整机具备更高的可靠度。从而迎合高端的客户；或者进行结构精简，保留一些常用功能，降低成本，满足些买不起那么也用不上多功能的客户的需求。做到这样就可以称的上做机械设计开始入门了。能不能成为世界级的发明家这个事情很难说的，呵呵。但是凭自己多年经历见识，将一些结构进行组合，变异，嫁接，创造一些新的东西是不难的。与其用一生的时间去研究永动机之类的高深课题，或者搞一些莫名其妙不能创造任何价值的所谓专利，不如用自己有限的生命去做些能在这个美丽的星球上留下点印记的事情。到时候老得快死了，临终的时候还会想到，活了这么多年，捣腾了那么多机器在地球上跑，足以含笑九泉。
一个真正谈的能称之为 机械设计工程师， 需要十年甚至十年以上的磨砺。还要有相当的天分以及勤奋和能造就人的环境。 天才等于99%的勤奋+1%的努力其实说的并不是只要下苦工就会有成就。这句话说的是若一个人对某个职业没有那1%天分，再勤奋也是没有用的。勤奋是一个发掘自己天分的一个途径，是有所成就的必须条件之一，而不是全部。绝对不是。
机械零件材料选用的原则要考虑三个方面的要求
1、使用要求（首要考虑）：  
1）零件的工况（震动，冲击，高温，低温，高速，高载都应当慎重对待）；
2）对零件尺寸和质量的限制；
3）零件的重要程度。（对于整机可靠度的相对重要性）
2、 工艺要求：
1）毛坯制造（铸造，锻打，切板，切棒）；
2）机械加工；
3）热处理 ；
4）表面处理;
3、经济性要求：
1）材料价格（普通圆钢与冷拉型材，精密铸造，精密锻造的毛坯成本与加工成本的对比，）；
2）加工批量和加工费用；
3）材料的利用率；（如板材，棒料，型材的规格，合理的加以利用）
4）替代（尽量用廉价材料来代替价格相对昂贵的稀有材料，如在一些耐磨部位的套用球墨替代铜套，用含油轴承替代车削加工的一些套，速度负载不大的情况下，用尼龙替代钢件齿轮或者铜蜗轮等等）。
另外，还要考虑当地材料的供应情况。
1、机械设计的基本要求
a) 对机器使用功能方面的要求要注意协调、平衡！防止木桶效应的出现
b) 对机器经济性的要求设计经济性，在短的时间里投产上市，捞回开发期间的消耗，甚至边设计边制造
c）使用经济性：要有最佳的性能价格比（产品在小批量做开始赚了，再来改的更好）
2、对机械零件设计的基本要求
a) 在预定工作期限内正常、可靠地工作，保证机器的各种功能
b) 要尽量降低零件的生产、制造成本
c) 尽可能多的采用市场常见标准件。
d) 对可能系列化的产品，尽可能的在开始设计的时候考虑零件的通用性，无法通用的也要尽可能的在结构上类似，以减少制造过程的工艺编排，夹具工装设计的工作量。