【设计经验】机械工程师如何在设计时避开更多“坑”？

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一、前序

最近比较频繁在探讨机械设计难不难，有没有前途？设计出来有多少坑，坑了多少任工程师，又有多少工程师给你填补。

作为一名机械工程师如何在设计时候避免更多的“坑”呢？当然专业的机械工程师只给他一台电脑即可就能画出海量的机械机构和零件，这也是机械工程师从零基础到精通实战出来的结晶，也是实践得真知，也没有一个机械工程师不接触基础就能够随随便便成为一名合格的机械工程师。

通过下面几张知识体系图，我们来看看作为一个机械工程师有多难！或许你在工作中不需要用到那么多知识点，但是你或多或少的都应该掌握这些知识点。在机械这个行业，需要长年累月去积累知识及技能，技术的道路是永无止境的。

二、材料

1.材料性能、常规特性、试验方法、设计依据；

2.金属材料、材料特性、晶体结构、试验方法、材料选择；

3.非金属材料、工程塑料、陶瓷、光纤、成型与制作方法；

4.热处理、热处理方法与工艺、检测与试验方法；

言归正传：机械加工工艺规程，是规定零件机械加工工艺过程和操作方法等的工艺文件之一，它是在具体的生产条件下，把较为合理的工艺过程和操作方法，按照规定的形式书写成工艺文件，经审批后用来指导生产。机械加工工艺规程一般包括以下内容：工件加工的工艺路线、各工序的具体内容及所用的设备和工艺装备、工件的检验项目及检验方法、切削用量、时间定额等。同时也是按照图纸的图样和尺寸，使毛坯的形状、尺寸、相对位置和性质成为合格零件的全过程，加工工艺是工艺人员进行加工前所需要做的工作，避免在加工过程中发生加工失误，造成经济损失。

机械加工那么它分为哪几种？我们常见的有车、铣、磨、线切割

总的来说，这也是我们机械设计必须需要了解的常见加工工艺意识，对于一个小白来说如何了解零件是怎么构成的是务必的重要。那么工程师先开始需要制定图纸材料的规格，确定生产类型。分析零件图及产品装配图，对零件进行工艺分析。通常都会有以下几种：

1. 根据图纸的结构外形选择带余量的毛坯材料。
2. 再开始拟定加工工艺的路线，是先铣车还是线切割，根据图纸要求来定。
3. 再进行确定各工序的加工余量，计算工序尺寸及公差，根据图纸技术要求控制加工的精度。
4. 确定各工序所用的设备及刀具、夹具、量具和辅助工具。
5. 确定切削用量及工时定额。
6. 确定各主要工序的技术要求及检验方法。

简单举例

铣床加工：铣床主要用于加工平面(包括水平、垂直、斜面)、开槽面、成型、切削等，在毛坯上配合高速旋转刀刀，铣出需要的形状和特点。加工表面粗糙度Ra值为1.6 ~ 3.2μm。传统铣削主要用于铣削轮廓和倒角形状简单的特点，而CNC数控铣床可以进行复杂形状和特征的加工。

铣床有分几种类型，比如数控铣床，龙门铣床，专门针对一些大型材料进行加工机床，有卧式和立式两种，数控铣床大家都比较了解就是大家常说的CNC，龙门铣加工同样可以加工大型加工件，比如我们常用的机架即就是使用龙门铣将其铣平面。

一个零件的生成同样是经过：工程师设计-毛坯料采购-加工外形-根据图纸要求加工孔、槽等。

车床加工：车床主要是针对圆柱类型的材料进行加工，可以根据图纸的要求进行车、钻精车普车，复杂的零件可以使用CNC数控车，只需要根据产品的3D尺寸要求进行数控车床自动完成工艺。
同样一个零件的生成同样是经过：工程师设计-毛坯料采购-加工外形-根据图纸要求加工孔、槽等。磨床加工：磨床加工对于自动化行业应用在模具方面最为普遍，我们做非标设备可能对于表面或零件精度不高的情况下很少有使用到。磨床的功能有：

• 磨平面
• 磨台阶
• 磨斜度
• 磨内外R角
• 磨针

通常在于我们目前设计的精密配件会使用磨床加工，修槽包括滑动配合件等。磨床和铣床车床相比它属于后段工序，即先铣、车工序完成后，磨床后续进行一个精磨加工处理，整个零件即可算完成。线切割、慢走丝及快走丝：此类加工机床在零件设计要求精度极高的情况下，加工中心才安排使用该功能，一般车铣磨能够满足情况下是不需要使用。

放电加工：放电加工是特种加工技术的一种，大部分应用在模具制造、机械加工行业。放电加工可以用来加工传统切削方法难以加工的超硬材料和复杂形状的工件，一般使用导电的材料，可以在诸如钛合金、工具钢、碳钢和硬质合金等难加工材料上加工复杂的型腔或者轮廓。

小建议：

其实非标设计就是凭自己多年的实践与见识，将一些结构进行组合，变动再转嫁接，创造一些新鲜东西并不难的。对于每一个设计工程师我都常常灌输他们的思想，在设计开始的时候先考虑好这四个要点：1.定位，2.基准，3.尺寸，4.成本控制

1.定位

何为定位，即就是你在设计初衷就要考虑到A工件与B工件的一种固定方式，是要用销钉去定位呢，还是用台阶槽去定位呢，还是用卡键槽。其实这些都是我们设计过程中常见的一种安装固定方式，我们通常定位的意思就是要你设计它的时候要如何才可以满足到该机构的定位性功能，同时要考虑到装配师傅们方便安装及拆卸，这就是我所说的机构设计基准定位。

2.基准

何为基准，其实就是结合与第一点定位这个特性来相互的。基准就是涉及到你设计时候一个定位性基准方向，好比一组机构的左右调节，还是前后调节，它都有一个最初的基准点及最终的基准点，即就是我们设计中常常使用的定位孔，限位块等，常称为基准。

3.尺寸

尺寸简单地说明了零件的整个外形及体积，好多刚刚入门的工程师对机加工工艺是不了解的，所以他们设计的工件往往就是搭积木的方式，反正能够搭上去就搭，并且定位及基准性一点都没有，工件反正就是随便拉伸切除，也不考虑加工一个方便，本来我是用铣床就可以加工完成的，他设计的工件加工必须要走一道火花机放电才能够完成，这就是简称为尺寸，也可以说是零件的定位。

4.成本控制

根据个人总结经验里所理解，机械工程师必须要懂得了解自己设计的零件一个加工工艺过程， 并且这个工件成本是完完全全是出自于你自己怎么样的设计，这也是节约成本的一个环节，还有自己对机构的材料使用，是否选择的材料能够满足力学上的支撑及寿命。在审核过别的工程师图纸的时候，明明一组机构两端支撑就可以足够的了，他却多加了一组机构，而且加了这组机构反而对调试及组装一点都不方便，故这方式也是节约成本环节，其实有很多种方式，各种各样，好比一块板能够在2个对角螺丝固定的时候就不必要四周均开螺丝孔，这也是一种成本的控制。其实我们做非标设计，要考虑到的是定位、工艺、人机交互，再次围绕以下这几点：定位: 这点来说，设计开始考虑到定位与螺丝固定这概念，杜绝少定位，也避免过多的定位；工艺: 是指一台设备的装配工艺性，是否安装方便同时方便拆卸；设计零件结构是否合理，满足精度同时是否方便加工，还有工件强度及它的使用寿命；人机交互: 一台设备好不好操作，就得看设计工程师的设计水准了，是否方便操作，是否方便随时监控设备运行状况，设备故障时候是否一目了然非常便捷地排除；写到最后，希望学机械的童鞋们，坚持自己的选择，千万不要听前辈们的抱怨，因为他的遭遇不可能走到同样的，所以加油吧！

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