1、形成設(shè)計(jì)構(gòu)想和完善整體策略
機(jī)械設(shè)計(jì)的過(guò)程往往是從整體到局部細(xì)化的過(guò)程。比如要考慮客戶要加工的料的材質(zhì)（各項(xiàng)物理性能、硬度、強(qiáng)度、屈服點(diǎn)、耐磨性、韌性、比熱、密度等），形狀（板材還是型材還是鑄件鍛件），再比如要考慮你所將設(shè)計(jì)的機(jī)床的大體尺寸，總高，總長(zhǎng)，總寬（考慮到實(shí)際車輛和道路運(yùn)輸情況再?zèng)Q定該機(jī)是散裝運(yùn)輸還是整機(jī)運(yùn)輸）。 在考慮這些大致方向性的基礎(chǔ)要素的同時(shí)也要同時(shí)考慮初步的機(jī)床功能實(shí)現(xiàn)方式。也就是采取何種工藝或方法來(lái)成型，就目前的成型方式來(lái)說(shuō)可分不去除材料的方式和去除材料的方式以及增加材料的方式。 不去除材料的方式有：鑄造、鍛造、擠壓、冷軋、折彎、滾壓、卷圓、彎管、旋壓。 去除材料的方式有：車削、銑削、鉆削、刨削、磨削、拉削、鋸削、插削、沖壓、裁剪、激光切割、水切割、火焰切割、等離子切割、火花電蝕。 增加材料的方式有：焊接、分層輪廓加工（3d打印機(jī)） 在如此多的成型方式里借鑒和確定某一種最合適的成型方式作為所要設(shè)計(jì)
的機(jī)床的最基礎(chǔ)理論架構(gòu)。
2、確定機(jī)床初步結(jié)構(gòu)方式
基于上述內(nèi)容確定一個(gè)初步的機(jī)床結(jié)構(gòu)布置性方案。比如客戶提供的要由你所設(shè)計(jì)的機(jī)器加工的料是類似工字鋼一類的較長(zhǎng)型材，此時(shí)要綜合考慮在機(jī)床加工時(shí)客戶上料以及下料的便捷性、安全性等因素，同時(shí)考慮客戶是單條加工還是成捆多條同時(shí)加工。在此狀況下我們可能就會(huì)傾向于確定大概設(shè)計(jì)思路是在加工時(shí)候采取被加工件固定（靜止）而采取刀具以及刀具總成移動(dòng)的初步策略（類如激光切割機(jī)）。 當(dāng)然，結(jié)合實(shí)際情況也可以采取工作臺(tái)（物料）移動(dòng)形式（類如龍門銑床）。有了個(gè)大致性的初步策略后，再接著就要考慮機(jī)床的生產(chǎn)效率和精度要求。 對(duì)于此兩項(xiàng)要求肯定是要結(jié)合設(shè)備造價(jià)來(lái)確定。例如是否采用多工位結(jié)構(gòu)，是否采用多機(jī)頭結(jié)構(gòu)，是否需要加快各部位工進(jìn)或快進(jìn)的速度，速度高了對(duì)于驅(qū)動(dòng)的功率要求就大了，又要考慮速度高了機(jī)構(gòu)慣性大了，定位精度下降了，若采用大功率大慣量的電機(jī)就直接意味著成本的上升。此時(shí)也要兼顧機(jī)床整體的剛性以及重心問(wèn)題或考慮必要的結(jié)構(gòu)共振頻率問(wèn)題。 同時(shí)還要兼顧人體工程學(xué)要求，對(duì)于操作位或某些需要經(jīng)常調(diào)整和操作的位置要考慮正常人操作時(shí)的便利性。
3、確定各部件或總成的結(jié)構(gòu)形式和功能
在確定了機(jī)床成型方式和整體初步結(jié)構(gòu)后就要對(duì)各部位進(jìn)行初步規(guī)劃，這時(shí)要比較清晰和明了各部位的功能以及確定采用何種機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)這些部位的功能。做這些規(guī)劃的前提的前提就是要先考慮這個(gè)組件或部件的安裝和拆卸問(wèn)題。比如對(duì)于易損件或耗材或?qū)τ谝恍┬枰?jīng)常調(diào)校的裝置和機(jī)構(gòu)就要求考慮合理的拆裝和維修時(shí)的便利性。比如要更換一條三角皮帶，則要對(duì)該機(jī)進(jìn)行殺牛剝皮式的拆卸和更換那就不能算是一個(gè)好的設(shè)計(jì)。 個(gè)人認(rèn)為做機(jī)械設(shè)計(jì)難的是如何把復(fù)雜問(wèn)題簡(jiǎn)單化，對(duì)于那些挖空心思搞些精妙復(fù)雜的機(jī)構(gòu)，例如圓柱、圓盤(pán)凸輪機(jī)構(gòu)、詭異莫測(cè)的空間機(jī)構(gòu)、變化無(wú)窮的四桿機(jī)構(gòu)、以及一些考驗(yàn)加工制造人員的不完全齒輪機(jī)構(gòu)和異形齒輪機(jī)構(gòu)等等。 對(duì)于刻意要弄些讓一般人玩不轉(zhuǎn)的，弄不清狀況的設(shè)計(jì)，我不表示贊成 。當(dāng)然前提條件是我們完全可以采用一維線性運(yùn)動(dòng)或二維平面插補(bǔ)或三軸聯(lián)動(dòng)來(lái)解決的情況。采用伺服電機(jī)和直線滾動(dòng)摩擦性質(zhì)驅(qū)動(dòng)和導(dǎo)向裝置能完美解決那些需要間歇的，加速的，行程放大的，特殊運(yùn)動(dòng)曲線的功能要求下為何還要去弄那些復(fù)雜的，且制造困難的，不通用的，讓維修和裝配人員眼花繚亂，莫名其妙的且還大都是些滑動(dòng)摩擦關(guān)系的機(jī)構(gòu)呢？也許有人會(huì)說(shuō)，一組二維平面直線插補(bǔ)的運(yùn)動(dòng)平臺(tái)抹殺了多少前人留下的那些可以真正稱謂為機(jī)械設(shè)計(jì)精華的機(jī)構(gòu)。 4、零件設(shè)計(jì) 第一，考慮該零件的制造批量。若是大批量制造某個(gè)零件時(shí)要充分考慮機(jī)床夾具所用的定位基準(zhǔn)，工藝孔等“多余”的因素。 第二，考慮該零件的成型方式的特點(diǎn)。比如某高速旋轉(zhuǎn)的盤(pán)類零件，當(dāng)采用鑄造成型時(shí)，因不可避免地會(huì)存在組織疏松或氣孔等缺陷，而這類工藝特征不進(jìn)行后期動(dòng)平衡處理必然會(huì)導(dǎo)致在高速運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下產(chǎn)生過(guò)大的離心力，間接地會(huì)出現(xiàn)軸承發(fā)熱，異響，壽命短等現(xiàn)象。再比如對(duì)于中碳鋼或高碳鋼原材料進(jìn)行氣割下料來(lái)獲取零件毛坯時(shí)很容易出現(xiàn)切割處“被”淬火現(xiàn)象。 第三，考慮該零件的原材特性。比如一片狀薄板類零件，我們首先想到采用鐵板取料，當(dāng)然取料的方式可以是激光切割、水切割、火焰切割、甚至線切割、或是沖壓。這就要結(jié)合該零件的最佳經(jīng)濟(jì)效益來(lái)決定。當(dāng)然不管是針對(duì)板材還是線材，不管是采用鋸切下料還是火焰或激光或水切，都要注意排料問(wèn)題。（追求材料最大利用率） 第四，考慮該零件的加工夾具。對(duì)于單件小批量制造應(yīng)在設(shè)計(jì)時(shí)盡量避免一些在通用機(jī)床上無(wú)法加工，必須得用專用夾具來(lái)進(jìn)行生產(chǎn)加工的情況。 第五，考慮制造該零件的刀具。在設(shè)計(jì)零件時(shí)要充分考慮在市場(chǎng)上可購(gòu)買到的且適合自身機(jī)床裝夾和使用的刀具。盡量避免定制非標(biāo)刀具。這個(gè)部分就要求略知一些刀具的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。比如你在零件上設(shè)計(jì)了一個(gè)孔，且這個(gè)孔是有比較高的圓柱度和光潔度要求。 第六，考慮加工這個(gè)零件的機(jī)床的加工范圍。機(jī)床都有固定的加工能力范圍參數(shù)。比如c6132 表示臥式車床可以實(shí)現(xiàn)最大零件回轉(zhuǎn)直徑是320。m7130*1000代表臥軸矩臺(tái)平面磨床可一次裝夾磨削寬度是300,長(zhǎng)度是1000的平面。所以，在設(shè)計(jì)零件時(shí)就要結(jié)合這些機(jī)床參數(shù)考慮加工母機(jī)的可夾持或可加工性。 第七，考慮量具。零件制造完成了要求能應(yīng)用通用的檢具，量具來(lái)進(jìn)行測(cè)量。比如設(shè)計(jì)一組圓錐配合，你不選標(biāo)準(zhǔn)莫氏系列或常用的類似7：24錐度或1：50等這些錐度，而非要弄個(gè)7：23或1：47等錐度的話，那就在標(biāo)準(zhǔn)量具市場(chǎng)買不到通用的標(biāo)準(zhǔn)錐棒和錐套。當(dāng)然若是采用二次元投影檢測(cè)或三坐標(biāo)檢測(cè)的零件則不在此情況約束范疇內(nèi)。 第八，考慮熱處理要求。對(duì)于一些剛?cè)胄械呐笥褋?lái)說(shuō)，在處理一些需要高耐磨性或需要良好的綜合力學(xué)性能的零件時(shí)候，其圖紙上往往會(huì)出現(xiàn)這樣的技術(shù)要求，材料q235—淬火后硬度達(dá)到hrc60，且要保證淬透性和硬度均勻。材料45#鋼—調(diào)質(zhì)后達(dá)58hrc。對(duì)于此類現(xiàn)象，只能建議您再去多翻翻金屬材料與熱處理的知識(shí)。 5、工程圖紙的相關(guān)問(wèn)題 第一，做為設(shè)計(jì)人員，在保持謙虛好學(xué)的同時(shí)更要具備自我主見(jiàn)和獨(dú)立判斷能力。這情況相信很多朋友都有深刻體會(huì)，老板是這么說(shuō)，車間主任那樣說(shuō)，生產(chǎn)經(jīng)理又有個(gè)另外的想法，客戶還會(huì)提個(gè)“合理”的要求。處理不好這些紛至沓來(lái)的意見(jiàn)或建議時(shí)，圖紙文件包名字將會(huì)從設(shè)計(jì)1版逐漸變到設(shè)計(jì)11版......對(duì)于此，咱們?cè)O(shè)計(jì)人員若是處理不好，往往會(huì)形成思維慣性和依賴性。久而久之我們就會(huì)進(jìn)入一個(gè)永遠(yuǎn)掙扎不出的死循環(huán)里。老板，車間主任，生產(chǎn)經(jīng)理總覺(jué)得你這人純粹就是腰上別只死耗子—冒充打獵的。而你更覺(jué)得沒(méi)了設(shè)計(jì)自由，覺(jué)得和這些泥腿子扯淡完全是夏蟲(chóng)不可語(yǔ)冰，被約束，被束縛太多，完全被禁錮在指指戳戳和無(wú)數(shù)的馬后炮中。 第二，對(duì)于圖紙要素要做到知其然亦知其所以然。很多新手出具的圖紙往往都“干干凈凈”異?！罢麧崱?，沒(méi)有粗糙度標(biāo)記，沒(méi)有形狀和位置公差要求，沒(méi)有備注的技術(shù)要求，所有的線條粗細(xì)都是一致，尺寸缺失，尺寸多余，尺寸鏈封閉，圖紙上體現(xiàn)不出加工和測(cè)量的基準(zhǔn)，n多虛線圖素等等狀況。入行一段時(shí)間后，略有體會(huì)了，結(jié)果可能又出現(xiàn)圖紙所標(biāo)注的尺寸公差以及形狀和位置公差要求讓人一看就半身不遂，再一看直接癱瘓的狀況。 6、設(shè)計(jì)的靈魂----計(jì)算、校核 （1）支持plc或數(shù)控系統(tǒng)或運(yùn)動(dòng)控制卡等這一類東西所需要的程序邏輯算法。舉個(gè)簡(jiǎn)單的例子就是比如解決一只n軸聯(lián)動(dòng)的機(jī)械手的算法問(wèn)題。需要考慮當(dāng)臂關(guān)節(jié)平面移動(dòng)，臂關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)，肘關(guān)節(jié)平面移動(dòng)，肘關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)，腕關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)，指關(guān)節(jié)擺動(dòng)。等一切運(yùn)動(dòng)所遵循的運(yùn)動(dòng)軌跡方程。（這類計(jì)算可歸類是純數(shù)學(xué)計(jì)算的性質(zhì)，物理性東西不牽涉。） （2）緊密聯(lián)系物理現(xiàn)象的計(jì)算。比如靜力學(xué)、材料力學(xué)、彈性力學(xué)、流體力學(xué)。當(dāng)設(shè)計(jì)某個(gè)零件時(shí)，首先要考慮這個(gè)零件所要承擔(dān)或完成什么任務(wù)，再結(jié)合這些任務(wù)去確定這個(gè)零件的形狀，確定形狀和所需要滿足的運(yùn)動(dòng)關(guān)系尺寸后再去針對(duì)這個(gè)零件的受力狀態(tài)和受力性質(zhì)以及材質(zhì)同時(shí)考慮轉(zhuǎn)速/熱變形/以及設(shè)計(jì)壽命等等諸多因素后到最后才能下手去確定各個(gè)部位的形狀和位置尺寸。 （3）對(duì)于零件或部件加工或組裝時(shí)候的工時(shí)以及各項(xiàng)工藝參數(shù)的計(jì)算。 就比如制造某款設(shè)備，鐵板下料部分需要進(jìn)行鐵板排料的計(jì)算。金加工部分對(duì)于不同的加工性質(zhì)有不同的加工參數(shù)的計(jì)算以及不同的加工方法排列的計(jì)算，以及在這樣的工藝參數(shù)下各個(gè)步驟所需要的加工時(shí)間的計(jì)算。所以一個(gè)所謂的真正的機(jī)械設(shè)計(jì)師肯定是內(nèi)外兼修的。
