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机械设计的尺寸怎么把握?

发表时间: 2022-02-23 14:34:27

作者: 济南数控模具科技研究所

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  机械设计过程中对尺寸的把握,实际上是一个人设计能力的体现。如果你没有相应的设计能力,所谓的尺寸把握就做不好。当然,即使你有一定的设计能力,你仍然无法完美地把握尺寸,因为机械行业有太多的元素可供参考,每个元素都有不同的认知系统。任何人都不可能掌握所有的设计元素。因此,今天,我为大家分享一套基本的设计过程和方法。只有实用的方法才能让你走上完美职业技能的道路。机械设计培训

事实上,我在之前的文章中已经提到了具体的产品设计方法和过程。今天,我主要关注的是“如何确定产品的规模”,这一点更有针对性。然而,即使是这个主题也是基于产品设计过程进行的。以下文章主要对产品设计过程中的操作进行细化,使实施过程更加清晰透明。下面我分享的是职场中大多数“前辈”不会告诉你的,但你需要付出代价才能得到的。


01 先定外购功能部件的尺寸

任何设计的开始,都应该是基于方案的总体要求,先把一些外购的功能部件的型号和规格确认下来,这样做不仅可以得到交货期,成本和设计尺寸,同时也可以基本上评估你的方案可行性,而其中一个对结构设计很重要的事情就是外购件的设计尺寸。

所谓的外购功能部件,我们从上图可以有一个大概的了解,当然其种类只繁多远不止此,我只是用这些来举个栗子而已,这些外购的功能部件是完全可以通过供应商的产品样本来确认设计尺寸的,有的样本是纸质的,有的电子样本提高零件的二维和三维图纸(例如日本SMC的气动元器件,中国亚德客的气动元器件,日本THK的产品等)。

作为一个设计工程师,首先要做的就是基于供应商的样本,再根据自己选择的型号和规格画出相应的零件结构,这就是你***的设计基础,而且这个东西基本上是不会错也不会改的(如果这都需要改,那只能证明你的设计方案有误了,已经是从源头就开始错了)。

例如我们画一个完整的加工中心某项进给装配图,我们就应该从丝杆开始向外画,先画丝杆,然后画轴端,然后画电机座和轴承做,然后再画其它相关部件(当然前提是你已经确认了大致的结构,例如形成,机床外形等等),很多零件的设计都是一环扣一环的,一个尺寸定另一个尺寸,都是有理有据的,从来就没有胡乱的给个尺寸,每个尺寸都是有源头和用途的。


02 确认设计结构

在机械设计结构的处理,每个人都有自己的习惯和思维方式,这个是很难统一的,但是一些传统的结构形式一定要有很充分的了解与掌握,例如法兰盘有多少种连接方式,如何更好的去处理这些连接方式,同时在设计零件的时候,不仅要考虑零件的功能需求,更要考虑零件的加工工艺需求和装配工艺需求,更高端的甚至要考虑售后的便捷性需求等等,这是一个很综合的能力。

前几天更朋友聊天,说到一个大学老师在外面接私活,帮别人设计了一套冲压模,在试模的时候,冲压成型都没有什么问题,但是在取零件的时候却发现取不下来,原来是开模的行程不够,这就搞得很尴尬了,这就是结构处理失误的地方,所谓的结构处理一定是基于产品的功能的***评估与思考,产品从设计,到采购,到外协加工,到装配,到调试,到生产,再到售后都需要自己在脑子里过一遍,不要偷懒,如果你不去做这个工作,你会发现你会上述的任何环境中摔倒,一个本来应该很完善的产品,会被你***的东拼西凑搞得面目全非,甚至完全失败。

结构处理的能力来自于哪里?来自于多看,多画,多思考;来自于你的项目设计经历,更来自于你曾经犯过的错误,当然更重要的是来自于一个牛逼的老师的指导(一个好老师可以让你事半功倍,他随便点拨一下你,你可以节约几个月的弯路时间),但是好老师可遇不可求,因为别人不欠你的,更重要的是作为职场对手,别人更想看你的笑话,所以这个很需要运气。

其实我的建议是,如果没有现实中的好老师,那就找图纸出来抄,看和思考,这是一个最现实的捷径,对于一个设计工程师而言,模仿***是自我成长的捷径,不要一开始就想着去创新,只要能把前人的经验搞定,就已经是了不得的能力了。

在这里的确认设计结构,既指产品的整体结构,也指组成产品的零件的结构,这都是在装配图的设计过程中基本上确认下来的,这也就是为什么能做方案的设计工程师并不多的原因,因为综合能力需要太高,不是随便玩几年能够掌握的。机械设计培训


03 设计零件图纸(壁厚)

确认了零件的形状,那如何去确认零件的壁厚,这是对于很多人来说很困惑的事情,零件壁厚的确认需要考虑很多要素,例如零件的形状,零件的材料,零件的成型方式,零件的热处理要求,零件的使用强度,零件的位置等等,只有把这些综合要素都考虑完整了,才能真正设计出合格的零件图纸,当然这并不容易。

而最简单而偷懒的方法还是借鉴(说白了就是抄),首先去查阅所在企业是不是以前做过类似的产品,产品上是不是有类似的零件,然后考虑上面提到的相关要素,结合以前图纸的设计尺寸,以此来确认自己的零件设计,这是出错率***的一种方式,因为该犯的错前人已经基本上替你犯过了。

很多走纯学术路线的行业人士都是建议你去做力学分析,不要听他们的,大部分零件不需要也不可能去做力学分析,否则等待你的就是被开除,企业的研发,要的市场化的速度,讲究的是快速和成本,如果你每设计一个零件就去做一个力学分析,那等你搞出这个产品,估计黄花菜都凉了,老板都去喝西北风了。

等你具备了一定的设计能力,你会慢慢的形成自己的设计原则,什么样的结构你会给什么样的尺寸,什么样的材料你会对应什么样的要求,这都是内化于心的潜意识,根本就不需要去想,是件很自然而然的事情。


04 确认标准件

和前面提到过的外购件一样,标准件的选择也是相对容易的事情,而且你一旦选定了标准件,那也就相应的确认了其结构和尺寸,在设计的过程中,一定要充分利用好这些能够很简单就确认了结构和尺寸的零件,这样的零件越多,对你的结构处理就越有效。

而且选择标准件的时候,它的选择变量是相对较少的,例如我们可以从受力范围,装配方式,标准件材质,标准件用途等几个方面来确认选择的型号与规格,然后再根据选择的型号与规格来设计相应的图纸,其实在现在的二维软件和三维软件里,都带有标准件库,所以很多图形只需要直接调用就可以了,基本上不需要你去画,多么爽的事情。当然要选好标准件,也并不是真的就那么没有技术含量的事情,只是相对零件设计而言稍微简单一些而已,如果你依然没有头绪,那我的建议还是借鉴,去走别人已经成功过的路,你至少不太容易掉进坑里,因为路上的坑都被前人用自己的身躯填满了。


05 力学分析

虽然在企业的产品设计过程中使用机械分析的地方相对较少,但我们仍然需要进行机械分析。这与产品的质量和成本有关。我们应该拯救这个省的地方,我们不能忽视那些不应该被拯救的地方。力学分析有很多方法。传统的方法是检查手册,设置公式,查看结构进行计算。当然,***的方法是使用三维设计软件进行力学分析,它可以简单地达到“更多、更快、更好、更少”的完美状态。综上所述,实际上,设计过程中最有效的培训是基于图纸的手工分析和解释,这是任何文章或方法都无法替代的。

我通常的培训方法是让新来者根据我的要求分解零件图,根据他们的意图绘制,然后交给我检查。我会列出设计过程中所有不好的地方,然后打电话给他,告诉他如何修改,以及为什么要逐一修改。然后让他根据我的解释修改图纸,然后提交给我审核。如果还有问题,我会要求他再次修改。经过几轮的产品设计,一个新人可以基本上确立自己的初步设计意识,然后通过大量的产品设计项目来巩固自己的设计基础,逐步培养自己的设计风格和原则,让他能够慢慢放手。

说实话,培养一名合格的设计工程师真的不容易,尤其是培养一名勤奋的人。真的很累。每次我这么做的时候,我都会告诉自己这个人是一把刀。我想磨砺他,让他成为职场不可战胜的武器。每当我想到它,我就会得到一些安慰。


济南数控模具科技研究所成立于2006年,自成立以来培养了大量的人才,有着良好的口碑,我们实施1对1教学,小班化授课方式,我们还拥有3+3+4教学方式(30%工程师课程精讲+30%一对一辅导图纸练习+40%工厂实训操作)包教包会,随到随学。济南数控模具科技研究所致力于数控编程培训,五轴编程培训,数控机床维修培训,模具设计培训,工业机器人培训,机械设计培训,CNC编程培训等,针对中高等学校应、往届毕业生,开展岗前培训,培养高水平、高技能人才。研究所培训中心实行全日制强化培训,因材施教,手把手教学;强调实践技能培训,在学习期间,进行项目实战、现场操作和理论教学相结合,突出岗位技能培训,使培训内容和岗位相吻合。


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