机械制造技术课程设计-扇形板零件工艺及钻φ22孔夹具设计

前言课程设计是完成教学计划中的重要环节，，它对培养学生的思想、工作作风及实际能力、提高学生全面素质具有很重要的意义。本设计综合《机械制图》、《AutoCAD》、《机械制造基础》、《机械制造技术》、《计算机应用基础》等多门课程的学习内容，尤其是巩固了《机械制造技术》学习内容的综合应用。本设计包括考虑企业生产现场，在工艺、夹具、数控编程等方面的计算、制图、运用设计资料、工艺资料，查阅有关标准、规范、手册，使用经验数据进行经验估算等方面的知识具备初步的能力。同时通过课程设计，培养学生独立分析、解决问题和综合运用各学科知识的能力。PAGEPAGE4目录目录11前言12扇形板的分析22.1扇形板的工艺分析23选择毛坯的制造方式,初确定毛坯形状34工艺规程设计34.1加工工艺过程34.2确定各表面加工方案34.3确定定位基准44.4工艺路线的拟定54.5扇形板的偏差，加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的确定64.6确定切削用量、时间定额65夹具设计145.1研究原始质料145.2定位基准的选择145.3钻削力及夹紧力的计算145.4误差分析与计算155.5夹具设计及操作的简要说明166体会187参考文献19扇板的析2.1扇形板的工艺分析扇形板是一个很重要的零件，因为其零件尺寸比较小，结构形状较复杂，但其加工孔和表面的精度要求较高，上下表面、圆弧表面都有粗糙度要求，精度要求较高，此外还有φ22孔要求加工，对精度要求也很高。孔粗糙度要求都是6.1Ra，所以都要求精加工。其小头孔与下平面有平行度的公差要求,和φ22孔有对称度公差要求，因为其尺寸精度、几何形状精度和相互位置精度，以及各表面的表面质量均影响机器或部件的装配质量，进而影响其性能与工作寿命，因此它们的加工是非常关键和重要的。2.2扇形板的工艺要求一个好的结构不但要应该达到设计要求，而且要有好的机械加工工艺性也就是要有加工的可能性要便于加工要能够保证加工质量同时使加工的劳动量最小而设计和工艺是密切相关的又是相辅相成的设计者要考虑加工工艺问题。工艺师要考虑如何从工艺上保证设计的要求。图2.1扇形的零件图该零件需要切削加工的地方是孔加工φ22孔，孔的钻、扩、铰加工，并且进行倒角1x45°。其表面粗糙度为Ra=1.6；扇形板毛坯的选择用铸造，因为生产率较高，所以可以免去每次造型。单边余量一般在3.5-4mm，结构细密，能承受较大的压力，占用生产的面积较小。上面主要是对扇形板零件的结构、加工精度和主要加工表面进行了分析，选择了其毛坯的的制造方法为铸造和中批的批量生产方式，从而为工艺规程设计提供了必要的准备。3选毛坯的造方初定毛坯状根据生产纲领的要求本零件是中批大批大量生产还有零件的复杂程度及加工表面与非加工表面的技术要求我们选择毛坯的制造方式为铸造锻造难达到这样的形状要求生产成本也较高铸造可以大批量生产成本较低能够造出这样零件形状复杂的铸件。根据《机械制造工艺设计简明手册（机械工业出版出版社哈尔滨工业大学李益民主编）零件材料为HT200钢采用金属型铸造，精度可达到3.2—10，因此毛坯的加工余量比较小。4工艺规程设计4.1加工工艺程由以上分析可知，该扇形板零件的主要加工表面是平面、孔系。一般来说，保证平面的加工精度要比保证孔系的加工精度容易。因此，对于扇形板来说加工过程中的主要问题是保证孔的尺寸精度及位置精度处理好孔和平面之间的相互关系以及槽的各尺寸精度。由上面的一些技术条件分析得知扇形板的尺寸精度形状精度以及位置关系精度要求都不是很高，这样对加工要求也就不是很高。4.2确定各表面加工方案一个好的结构不但应该达到设计要求而且要有好的机械加工工艺性也就是要有加工的可能性要便于加工要能保证加工的质量同时使加工的劳动量最小设计和工艺是密切相关的又是相辅相成的对于我们设计扇形板的加工工艺来说，应选择能够满足平面孔系和轴向孔系加工精度要求的加工方法及设备除了从加工精度和加工效率两方面考虑以外也要适当考虑经济因素在满足精度要求及生产率的条件下，应选择价格较底的机床。由参考文献机械制造工艺机床夹具课程设计指导表2-5可以确定，φ22孔的表面粗糙度要求为1.6，则选择孔的加方案序为：钻-扩-铰。并且进行倒角1x45°。4.3确定定位基准选择粗基准时，考虑的重点是如何保证各加工表面有足够的余量，使不加工表面与加工表面间的尺寸、位子符合图纸要求。粗基准选择应当满足以下要求：（1）粗基准的选择应以加工表面为粗基准。目的是为了保证加工面与不加工面的相互位置关系精度。如果工件上表面上有好几个不需加工的表面，则应选择其中与加工表面的相互位置精度要求较高的表面作为粗基准。以求壁厚均匀、外形对称、少装夹等。（2）选择加工余量要求均匀的重要表面作为粗基准。（3）应选择加工余量最小的表面作为粗基准。这样可以保证该面有足够的加工余量。（4）应尽可能选择平整、光洁、面积足够大的表面作为粗基准，以保证定位准确夹紧可靠。有浇口、冒口、飞边、毛刺的表面不宜选作粗基准，必要时需经初加工。（5）便于装夹原则。（6）保证不加工表面位置准确原则。(7)粗基准一般不得重复使用原则。要从保证孔与孔、孔与平面、平面与平面之间的位置，能保证扇形板在整个加工过程中基本上都能用统一的基准定位。从扇形板零件图分析可知，主要是选择加工扇形板上下底面的装夹定位面为其加工粗基准。故这里选用扇形板的下端面做为粗基准。精基准选择的原则：（1）基准重合原则。即尽可能选择设计基准作为定位基准。这样可以避免定位基准与设计基准不重合而引起的基准不重合误差。（2）基准统一原则，应尽可能选用统一的定位基准。基准的统一有利于保证各表面间的位置精度，避免基准转换所带来的误差，并且各工序所采用的夹具比较统一，从而可减少夹具设计和制造工作。PAGEPAGE5（3）互为基准的原则。当两个表面位置精度以及它们自身的尺寸与形状精度都要求很高时，可以互为基准反复加工。（4）自为基准原则，有些精加工或光整加工工序要求余量小而均匀，在加工时就应尽量选择加工表面本身作为精基准。此外，还应选择工件上精度高，尺寸较大的表面为精基准，以保证定位稳固可靠。并考虑工件装夹和加工方便、夹具设计简单等。要从保证孔与孔、孔与平面、平面与平面之间的位置，能保证扇形板在整个加工过程中基本上都能用统一的基准定位。从扇形板零件图分析可知，它的上端面与φ22，适于作精基准使用。但用一个平面和一个孔定位限制工件自由度不够，如果使用典型的一面两销定位方法，则可以满足整个加工过程中基本上都采用统一的基准定位的要求，所以再在分度盘上加上一个定位销，这样零件的六个自由度就都限制好了。综上所述，选择精基准的原则时，考虑的重点是有利于保证工件的加工精度并使装夹方便。4.4工艺路线的拟定对于批量生产的零件一般总是首先加工出统一的基准扇形板的加工的第一个工序也就是加工统一的基准具体安排是先以孔和面定位粗加工扇形板上下端面，再精加工上下端面。后续工序安排都应当遵循粗精分开和先面后孔等原则。加工工艺路线方案的比较在保证零件尺寸公差形位公差及表面粗糙度等技术条件下成批量生产可以考虑采用专用机床以便提高生产率但同时考虑到经济效果降低生产成本，拟定以下加工工艺路线方案。见下；工艺路线方案：工序1粗铣 粗铣右端面，以左端面为基准工序2粗铣 粗铣左端面，以右端面为基准工序3精铣 精铣右端面，以左端面为基准工序4精铣 精铣左端面，以右端面为基准工序5钻孔钻Ø22孔到工序尺寸 扩孔 扩Ø22孔到工序尺寸 粗铰 粗铰Ø22孔到工序尺寸 精绞 精绞Ø22孔到工序尺寸工序6车 粗车扇面R48扇面到工序尺寸工序7车精车扇面R48扇面到工序尺寸PAGEPAGE28工序8钻孔 钻3-Ø8孔到工序尺寸工序9 铰铰3-Ø8孔到工序尺寸工序8倒角 对所加工的孔进行倒角，以左右端面为基准工序9 清洗表面工序10剔除毛刺工序11终检4.5扇形板的偏差，加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的确定扇形板的毛坯采用的是生产类型为批量生产，采用铸造毛坯。扇形板的偏差计算和上下端面加工余量的计算。根据工序要求，其加工分粗、精铣加工。各工步余量如下：粗铣：由机械余量加工手册知，其单边余量值规定为1.5—2.0mm，现取1.5mm。可知其粗铣时精度等级为IT12，粗铣平面时厚度偏差取-0.25mm精铣：由机械余量加工手册知，其单边余量值规定为0.7mm。铸造毛坯的基本尺寸为32mm，φ22孔的偏差及加工余量计算，该孔精度要求为IT7，由考参考文献1知确定工序尺寸及余量为：扩：φ21.8mm2Z=1.7mm粗铰:φ21.94mm2Z=0.20（Z为单边余量）精铰:φ22mm2Z=0.1mm（Z为单边余量）锻件毛坯孔的基本尺寸为：22-1.8-0.14-0.06=20mm4.6确定切削用量、时间定额工序粗铣右端面（1）确定切削用量a．确定背吃刀量粗铣时为提高铣削效率一般选择铣削背吃刀量等于加工余量一个工作行程完成，所以粗铣底面A的加工余量为1.5mm，选择背吃刀量ap=1.5mm。b．确定进给量根机械制造技术基础课程设计表5-72选择每齿进给量fz为0.05mm/z.c．选取切削速度根《机械制造技术基础课程设计表5-72选择切削速度c=70.2m/mn（2）确定铣刀的磨钝标准及耐用度根据《机械加工工艺手册》表9.4-6，磨钝标准为0.5mm，由表9.4-7查得刀具的耐用度T=180in。（3）确定机床主轴转速nn=1000v=1000×70.2=37332r/mnd 3.14×60（B）确定时间定额fb一个工位基本时间T=l+1+l2 fbMz其中l=70mm为切削加工长度；1为刀具切入长度；l2为刀具切出长度；fz为工作台水平进给量。l=05(d−

d2−a2)+1~)=8.85mm1 e其中d=50mm；ae=36.4mm；kr

=90�l2=3~5，取l2=4mmfZ=

fzzn=0×373=74.664mm/min所以T=l+1

+l2

=1.nfbfMz工序2粗铣左端面（A）确定切削用量a．确定背吃刀量粗铣时为提高铣削效率一般选择铣削背吃刀量等于加工余量一个工作行程完成，所以粗铣底面A的加工余量为1.5mm，选择背吃刀量ap=1.5mm。b．确定进给量根机械制造技术基础课程设计表5-72选择每齿进给量fz为0.05mm/z.c．选取切削速度根《机械制造技术基础课程设计表5-72选择切削速度

c=70.2m/mn（2）确定铣刀的磨钝标准及耐用度根据《机械加工工艺手册》表9.4-6，磨钝标准为0.5mm，由表9.4-7查得刀具的耐用度T=180in。（3）确定机床主轴转速nn=1000v=1000×70.2=37332r/mnd 3.14×60（B）确定时间定额fb一个工位基本时间T=l+1+l2 （查表3-13）fbMz其中l=70mm为切削加工长度；l1为刀具切入长度；l2为刀具切出长度；fMz为工作台水平进给量。l=05(d−

d2−a2)+1~)=8.85mm1 e其中d=50mm；ae=36.4mm；kr

=90�l2=3~5，取l2=4mmfZ=

fzzn=0×373=74.664mm/min所以T=l+1

+l2

=1.nfbfMz工序3精铣右端面（A）确定切削用量a．确定背吃刀量精铣时一般为0.1~1mm或更小，所以取背吃刀量等于其在此工序的加工余量，即a=0.7mm。b．确定进给量根据《机械制造技术基础课程设计》表5-72，选择每齿进给量为0.12mm/z.c．选取切削速度根机械制造技术基础课程设计表5-72选择切削速度。vc=49m/mn（2）确定铣刀的磨钝标准及耐用度根据《机械加工工艺手册》表9.4-6，取磨钝标准为0.5mm，由表9。4-7查得刀具的耐用度T=180min。（3）确定机床主轴转速nn=1000v=1000×49=260r/mnd 314×60 。（B）确定时间定额一次走刀基本时间T

=l+1

+l2

=0.65min=39sbfMzf其中l=70mm为切削加工长度；1为刀具切入长；l2为刀具切出长度；fz为工作台水平进给量。l=05(d−

d2−a2)+1~)=7.396mm1 e其中d=50mm；ae=33.4mm；kr

=90�l2=3~5，取l2=4mmfZ

=fzn=12×4×261124.8/in工序精铣左端面（A）确定切削用量a．确定背吃刀量精铣时一般为0.1~1mm或更小，所以取背吃刀量等于其在此工序的加工余量，即a=0.7mm。b．确定进给量根据《机械制造技术基础课程设计》表5-72，选择每齿进给量0.08mm/z.c．选取切削速度根据《机械制造技术基础课程设计》表5-72，选择切削速度c=57.6m/mn（2）确定铣刀的磨钝标准及耐用度根《机械加工工艺手册表9.4-6取磨钝标准为0.5mm由表94-7查得刀具的耐用度T=180in。（3）确定机床主轴转速nn=1000v=1000×57.6=305.75r/mnd 314×60 （B）确定时间定额一次走刀基本时间T

=l+1

+l2

=0.829min=49.7sfbfMz其中l=70mm为切削加工长度；1为刀具切入长；l2为刀具切出长度；fz为工作台水平进给量。l=05(d−

d2−a2)+1~)=7.088mm1 e其中d=50mm；ae=32.7mm；kr

=90�l2=3~5，取l2=4mmfZ

=fzn=008×4×307597.8/in0工序5钻φ22+.21孔0（A）确定切削用量a．确定背吃用量钻孔时为提高效率一般选择背吃刀量等于加工余量一个工作行程完，所以大孔时加工余量为1.8mm，选择背吃刀量ap=1.7mmb．确定进给量和切削速度（1根据《机械制造技术基础课程设计》表5-69，选择进给量为f=0.5mm/r切削速度为0.5m/s.（2）确定麻花钻的磨钝标准及耐用度根据《机械制造技术基础课程设计》表3-7取钻耐用度T=50min。（3）确认机床主轴转速n=60000v=60000×0.5=238.9r/mns d

314×40（B）确定时间定额基本时间b

=l+1

+l2+l3i=0.43min=26.0sfn其中l=39.5mm为切削加工长度；1为刀具切入长度；l2为刀具切出长度f为主轴每转刀具的进给量。1=

aptnkr

+(2~)=4.29mm其中ap

=1.7mm；kr

=40�l2=3~5，取l2=4mml3~，这里l3=4mm i=1 进给数工序5扩、铰孔工步1 钻孔（A）确定切削用量a.确定背吃刀量因为第一次钻孔的加工余量为7.8mm。一次工作行程钻完，所以选择背吃刀量a=7.mm。b.确定进给量根据《机械制造技术基础课程设计》表5-64（HT200硬度为硬度为200HBS）选择进给量f为0.5mm/rc.确定切削速度根据《机械制造技术基础课程设计》表5-66选择切削速度Vc=0.45m/s（2）确定麻花钻的磨钝标准及耐用度根据《机械制造技术基础课程设计》表3-7,取钻削时麻花钻刀具的耐用度T=100min。（3）确定机床主轴转速nn=60000v=60000×045=1102.4r/mnd 3.14×7.8（B）确定时间定额一个工位基本时间T

=l+1

+l2

=0.0704min≈4.s b fn其中l=1mm为切削加工长度；1为刀具切入长度；l2为刀具切出长度；f为主轴每转刀具的进给量。1=(D/2)cotkr+1~2)=17mm其中D=7.8mm；kr

=15�l2=1~4，取l2=3mm工步2：粗饺孔a.确定背吃刀量因为扩孔的加工余量为0.16mm一次工作行程扩完所以选择背吃刀量a=0.16mm。b.确定进给量根据《机械制造技术基础课程设计》表5-67（HT150硬度为170HBS）选择进给量f为0.mm/rc.确定切削速度根据《机械制造技术基础课程设计》表5-66选择切削速度Vc=0.45m/s（2）确定扩孔钻的磨钝标准及耐用度根据《机械制造技术基础课程设计》表3-7,取钻削时麻花钻刀具的耐用度T=150min。（3）确定机床主轴转速nn=60000v=60000×0.45=108024r/mnd 3.14×7.96工步3：精饺孔；a.确定背吃刀量因为扩孔的加工余量为0.04mm一次工作行程扩完所以选择背吃刀a=0.04mm。b.确定进给量根据《机械制造技术基础课程设计》表5-64（HT150硬度为170HBS）选择进给量f为05mm/rc.确定切削速度根据《机械制造技术基础课程设计》表5-66选择切削速度Vc=0.45m/s（2）确定扩孔钻的磨钝标准及耐用度根据《机械制造技术基础课程设计》表3-7,取钻削时麻花钻刀具的耐用度T=150min。（3）确定机床主轴转速nn=60000v=60000×0.45=107484r/mnd 3.14×8（B）确定时间定额一个工位基本时间T

=l+1

+l2

=0.038min=2.3sb fn其中l=15mm为切削加工长度；1为刀具切入长度；l2为刀具切出长度；f为主轴每转刀具的进给量。l=D−d1otk1 2 r

+1~2)=2.2mm其中D=10.4mm；d1=98mm；kr

=15�l2=2~4，取l2=3mm5夹设计5.1研究原始质料利用本夹具主要用来钻端面φ22的孔，加工时要满足粗糙度要求。为了保证技术要求最关键是找到定位基准同时应考虑如何提高产品生产率和降低劳动强度，提高企业经济效益。5.2定位基准的选择由零件图可知：上下端面进行了粗、精铣加工，φ22孔进行了扩、粗铰、精铰加工。因此，夹具的下底面是主要的定位面，定位、夹紧方案有：V形块定位，夹紧方式利用偏心手柄对活动V形块施力夹紧。孔的中心距和位置精度是用钻套来保证，从而满足孔的加工要求。在加工中，夹具的下底面是主要的定位面，且钻套的中心距和下底面还有一定的垂直度要求。5.3钻削力及夹紧力的计算钻该孔时选用：台式钻床Z5125A，刀具用高速钢刀具。由参考文献[5]查表1−2−7可得：2钻削力公式：F=210Df08Kp2式中D=7.8mm，f=0.2mm/r查表1−2−8得Kp=(HB)06190其中HB=229 则Kp=1.118即：Ff=3942.4（N)实际所需夹紧力W=F×KK µ+µ1 2有：1=0.7,µ2=0.16安全系数K可按下式计算有：K=K0K1K2K3K4K5K6式中：K0~K6为各种因素的安全系数，见参考文献[5]表1K=1.2×1.0×1.0×1.0×1.×1.0×1.0=1.56所以Wa=KxF=880.7x1.56=1373.892(N)

可得：由计算可知所需实际夹紧力不是很大，为了使其夹具结构简单、操作方便，决定选用偏心手柄对活动V形块施力夹紧机构。取K=1.56，1=0.7，µ2=016查参考文献[5]1～2～26可知V形块夹紧时产生的夹紧力按以下公式计算：0W=QL0

�2ãtgϕ1+ãztgá+ϕ2)�2式中参数由参考文献[5]可查得：ã′=6.22

z=2.76

1=90

ϕ =9�′

á=2�29'其中：L=32mm

Q=80(N)螺旋夹紧力：W0=4952.32(N)由上述计算易得：W

>W0 K因此采用该夹紧机构工作是可靠的。5.4误差分析与计算该夹具以底面为定位基准要求保证被加工和孔粗糙度为1.6由参考文献[5]可得：（1）钻套的定位误差：由于是孔的误差引起取Δ=0.03mm（2）夹紧误差：∆j•

=(yx−yin)osá查[5]表1～215有KRz=0.00,KHB=0.001,1=0.41,n=0.7。∆j•j=∆yosá=0.0028mm（3）磨损造成的加工误差：∆j•M通常不超过0005mm（4）夹具相对刀具位置误差：∆D•A取0mm（5）分度误差1.直线分度误差查机床夹具设计知Smi=S-(δ+X1+X2+e）Sma=S+(δ+X1+X2+e）所以F=2(δ+X1+X2+e）2.回转分度误差查机床夹具设计知Δa=4artcg[(Δf/4+2X3)/4R]误差总和：0.070mm满足要求。5.5夹具设计及操作的简要说明图5.5夹具装配图本夹具用于在钻床上加工孔工件以V形块定位在定位环上实现完全定位，利用偏心手柄对活动V形块施力夹紧工件，该夹紧机构操作简单夹紧可靠摇动手柄可以使工件与分度机构贴紧活动V形块压紧工件整个装配体就夹紧了这样就可以开动机床进行孔的加工。此次设计是对扇形板零件的加工工艺和夹具设计其零件为铸造具有体积小，零件复杂的特点，由于面比孔易加工，在制定工艺规程时，就先加工面再以面为基准来加工其它，其中各工序夹具都采用专用夹具，特别的对于加工φ22孔工序中选V形块的定位方式并以操作简单的手动夹紧方式夹紧其机构设计简单，方便且能满足要求。体会从拿到零件图纸的第一天开始，辅导老师就详细的给我们讲了设计的步骤，还安排了辅导时间。为我们的设计指引了方向，这样使我们不会感到太多的盲目。我们以前所接触的只是课本上的知识，对机械加工工艺、夹具、量具等只有基本的了解。但是通过这次设计，我们才全方位的懂得了什么是机械设计，从而更加了解到机械知识的重要性。刚开始设计的时候，总觉的难度很大，不知道从什么地方下手，对一些设计的步骤根本不知道怎么安排，怎么设计。好长时间都懒得在去看设计图纸，经过老师在网上给我的指导，才让我有了一定的思路，先从分析零件图开始，然后在得出零件技术要求，在根据零件的技术要求画出毛坯和零件合图等等，一步步的开始设计起来。在设计期间，遇到不懂的问题时，通过自己查资料、仔细的琢磨、有根据的慢慢分析从而克服困难，实在解决不了的，我们的指导老师能细心的帮助我们，从而设计对我来说更迈进了一步，在这次设计中，学会了运用资料，可以向不同的懂我们知识的人问问题，这次设计，要十分的感谢我们的指导老师，她在设计期间为我解决了很多难题。相信我们通过这次设计，一定会在以后的工作岗位中得以更好的发挥，也会在以后的人生的道路中更上一层楼。经过将近一个月的努力，课程设计终于划上了一个圆满的句号。对此次课程设计，我可以说是感触很深，同时在此过程中也学到了很多知识。虽然本次课程设计尚存在不足之处，但是通过这段时间的学习，我从中认识和学到了很多关于机械零件制造工艺的设计方法和流程，这对我今后的学习和工作都有着很大的促进作用。

参考文献1）《实用机械加工工艺手册》陈宏钧主编机械工业出版社出版2）《机械加工工艺设计手册》张耀宸主编航空工业出版社出版3）《机械加工工艺手册》李洪主编北京出版社出版4）《机械加工工艺手册》孟少农主编机械工业出版社出版5）《机械加工工艺师手册》杨叔子主编机械工业出版社出版5）《金属切削机床夹具设计手册》上海柴油机厂工艺所编机械工业出版社出版6）《机床夹具设计手册》燕山大学等编机械工业出版社版7）《机床夹具设计》林文焕等编国防工业出版社出版机械设计理论机械设计是一门通过设计新产品或者改进老产品来满足人类需求的应用技术科学。它涉及工程技术的各个领域，主要研究产品的尺寸、形状和详细结构的基本构思，还要研究产品在制造、销售和使用等方面的问题。进行各种机械设计工作的人员通常被称为设计人员或者机械设计工程师。机械设计是一项创造性的工作。设计工程师不仅在工作上要有创造性，还必须在机械制图、运动学、工程材料、材料力学和机械制造工艺学等方面具有深厚的基础知识。如前所诉，机械设计的目的是生产能够满足人类需求的产品。发明、发现和科技知识本身并不一定能给人类带来好处，只有当它们被应用在产品上才能产生效益。因而，应该认识到在一个特定的产品进行设计之前，必须先确定人们是否需要这种产品。应当把机械设计看成是机械设计人员运用创造性的才能进行产品设计、系统分析和制定产品的制造工艺学的一个良机。掌握工程基础知识要比熟记一些数据和公式更为重要。仅仅使用数据和公式是不足以在一个好的设计中做出所需的全部决定的。另一方面，应该认真精确的进行所有运算。例如，即使将一个小数点的位置放错，也会使正确的设计变成错误的。一个好的设计人员应该勇于提出新的想法，而且愿意承担一定的风险，当新的方法不适用时，就使用原来的方法。因此，设计人员必须要有耐心，因为所花费的时间和努力并不能保证带来成功。一个全新的设计，要求屏弃许多陈旧的，为人们所熟知的方法。由于许多人墨守成规，这样做并不是一件容易的事。一位机械设计师应该不断地探索改进现有的产品的方法，在此过程中应该认真选择原有的、经过验证的设计原理，将其与未经过验证的新观念结合起来。新设计本身会有许多缺陷和未能预料的问题发生，只有当这些缺陷和问题被解决之后，才能体现出新产品的优越性。因此，一个性能优越的产品诞生的同时，也伴随着较高的风险。应该强调的是，如果设计本身不要求采用全新的方法，就没有必要仅仅为了变革的目的而采用新方法。在设计的初始阶段，应该允许设计人员充分发挥创造性，不受各种约束。即使产生了许多不切实际的想法，也会在设计的早期，即绘制图纸之前被改正掉。只有这样，才不致于堵塞创新的思路。通常，要提出几套设计方案，然后加以比较。很有可能在最后选定的方案中，采用了某些未被接受的方案中的一些想法。心理学家经常谈论如何使人们适应他们所操作的机器。设计人员的基本职责是努力使机器来适应人们。这并不是一项容易的工作，因为实际上并不存在着一个对所有人来说都是最优的操作范围和操作过程。另一个重要问题，设计工程师必须能够同其他有关人员进行交流和磋商。在开始阶段，设计人员必须就初步设计同管理人员进行交流和磋商，并得到批准。这一般是通过口头讨论，草图和文字材料进行的。为了进行有效的交流，需要解决下列问题：（1）所设计的这个产品是否真正为人们所需要？（2）此产品与其他公司的现有同类产品相比有无竞争能力？（3）生产这种产品是否经济？（4）产品的维修是否方便？（5）产品有无销路？是否可以盈利？只有时间能对上述问题给出正确答案。但是，产品的设计、制造和销售只能在对上述问题的初步肯定答案的基础上进行。设计工程师还应该通过零件图和装配图，与制造部门一起对最终设计方案进行磋商。通常，在制造过程中会出现某个问题。可能会要求对某个零件尺寸或公差作一些更改，使零件的生产变得容易。但是，工程上的更改必须要经过设计人员批准，以保证不会损伤产品的功能。有时，在产品的装配时或者装箱外运前的试验中才发现设计中的某种缺陷。这些事例恰好说明了设计是一个动态过程。总是存在着更好的方法来完成设计工作，设计人员应该不断努力，寻找这些更好的方法。近些年来，工程材料的选择已经显得重要。此外，选择过程应该是一个对材料的连续不断的重新评价过程。新材料不断出现，而一些原有的材料的能够获得的数量可能会减少。环境污染、材料的回收利用、工人的健康及安全等方面经常会对材料选择附加新的限制条件。为了减轻重量或者节约能源，可能会要求使用不同的材料。来自国内和国际竞争、对产品维修保养方便性要求的提高和顾客的反馈等方面的压力，都会促使人们对材料进行重新评价。由于材料选用不当造成的产品责任诉讼，已经产生了深刻的影响。此外，材料与材料加工之间的相互依赖关系已经被人们认识得更清楚。因此，为了能在合理的成本和确保质量的前提下获得满意的结果，设计工程师的制造工程师都必须认真仔细地选择、确定和使用材料。制造任何产品的第一步工作都是设计。设计通常可以分为几个明确的阶段：（a）初步设计；（b）功能设计；（c）生产设计。在初步设计阶段，设计者着重考虑产品应该具有的功能。通常要设想和考虑几个方案，然后决定这种思想是否可行；如果可行，则应该对其中一个或几个方案作进一步的改进。在此阶段，关于材料选择唯一要考虑的问题是：是否有性能符合要求的材料可供选择；如果没有的话，是否有较大的把握在成本和时间都允许的限度内研制出一种新材料。在功能设计和工程设计阶段，要做出一个切实可行的设计。在这个阶段要绘制出相当完整的图纸，选择并确定各种零件的材料。通常要制造出样机或者实物模型，并对其进行试验，评价产品的功能、可靠性、外观和维修保养性等。虽然这种试验可能会表明，在产品进入到生产阶段之前，应该更换某些材料，但是，绝对不能将这一点作为不认真选择材料的借口。应该结合产品的功能，认真仔细地考虑产品的外观、成本和可靠性。一个很有成就的公司在制造所有的样机时，所选用的材料应该和其生产中使用的材料相同，并尽可能使用同样的制造技术。这样对公司是很有好处的。功能完备的样机如果不能根据预期的销售量经济地制造出来，或者是样机与正式生产的装置在质量和可靠性方面有很大不同，则这种样机就没有多大的价值。设计工程师最好能在这一阶段完全完成材料的分析、选择和确定工作，而不是将其留到生产设计阶段去做。因为，在生产设计阶段材料的更换是由其他人进行的，这些人对产品的所有功能的了解不如设计工程师。在生产设计阶段中，与材料有关的主要问题是应该把材料完全确定下来，使它们与现有的设备相适应，能够利用现有设备经济地进行加工，而且材料的数量能够比较容易保证供应。在制造过程中，不可避免地会出现对使用中的材料做一些更改的情况。经验表明，可采用某些便宜材料作为替代品。然而，在大多数情况下，在进行生产以后改换材料要比在开始生产前改换材料所花费的代价要高。在设计阶段做好材料选择工作，可以避免多数这样的情况。在生产制造开始后出现了可供使用的新材料是更换材料的最常见的原因。当然，这些新材料可能降低成本、改进产品的性能。但是，必须对新材料进行认真的评价，以确保其所有性能都满足要求。应当记住，新材料的性能和可靠性很少像现有材料那样为人们所了解。大部分的产品失效和产品责任事故案件是由于在选用新材料作为替代材料之前，没有真正了解它们的长期使用性能而引起的。产品的责任诉讼迫使设计人员和公司在选择材料时，采用最好的程序。在材料过程中，五个最常见的问题为：（a）不了解或者不会使用关于材料应用方面的最新最好的信息资料；(b)未能预见和考虑擦黑年品可能的合理用途（如有可能，设计人员还应进一步预测和考虑由于产品使用方法不当造成的后果。在近年来的许多产品责任诉讼案件中，由于错误地使用产品而受到伤害的原告控告生产厂家，并且赢得判决）；(c)所使用的材料的数据不全或是有些数据不确定，尤其是当其长期性能数据是如此的时候；(d)质量控制方法不适当和未经验证；(e)由一些完全不称职的人员选择材料。通过对上述五个问题的分析，可以得出这些问题是没有充分理由存在的结论。对这些问题的研究分析可以为避免这些问题的出现指明方向。尽管采用最好的材料选择方法也不能避免发生产品责任诉讼，设计人员和工业界按照适当的程序进行材料选择，可以大大减少诉讼的数量。从以上的讨论可以看出，选择材料的人们应该对材料的性质，特点和加工方法有一个全面而基本的了解。MachinedesigntheoryThemachinedesignisthroughdesignsthenewproductorimprovestheoldproducttomeetthehumanneedtheapplicationtechnicalscience.Itinvolvestheprojecttechnologyeachdomain,mainlystudiestheproductthesize,theshapeandthedetailedstructurebasicidea,butalsomuststudytheproductthepersonnelwhichinaspecttheandsoonmanufacture,saleandusequestion.Carriesoneachkindofmachinedesignworktobeusuallycalleddesignsthepersonnelormachinedesignengineer.Themachinedesignisacreativework.Projectengineernotonlymusthavethecreativityinthework,butalsomustinaspectandsoonmechanicaldrawing,kinematics,engineerigmaterial,materialsmechanicsandmachinemanufacturetechnologyhasthedeepelementaryknowledge.Iffrontsues,themachinedesigngoalistheproductioncanmeetthehumanneedtheproduct.Theinvention,thediscoveryandtechnicalknowledgeitselfcertainlynotnecessarilycanbringtheadvantagetothehumanity,onlyhaswhentheyareappliedcanproduceontheproductthebenefit.Thus,shouldrealizetocarriesonbeforethedesigninaspecificproduct,mustfirstdeterminewhetherthepeopledoneedthiskindofproductMustregardasthemachinedesignisthemachinedesignpersonnelcarriesonusingcreativeabilitytheproductdesign,thesystemanalysisandaformulationproductmanufacturetechnologygoodopportunity.Graspstheprojectelementaryknowledgetohavetomemorizesomedataandtheformulaismoreimportantthan.Themerelyservicedataandtheformulaisinsufficienttothecompletelydecisionwhichmakesinagooddesignneeds.Ontheotherhand,shouldbeearnestpreciselycarriesonalloperations.Forexample,evenifplaceswrongadecimalpointposition,alsocancausethecorrectdesigntoturnwrongly.Agooddesignpersonnelshoulddaretoproposethenewidea,moreoveriswillingtoundertakethecertainrisk,whenthenewmethodisnotsuitable,useoriginalmethod.Therefore,designsthepersonneltohavetohavetohavethepatience,becausespendsthetimeandtheendeavorcertainlycannotguaranteebringssuccessfully.Abrand-newdesign,therequestscreenabandonsobsoletelymany,knowsverywellthemethodforthepeople.Becausemanypersonofconservativeness,doesthiscertainlyisnotaneasymatter.Amechanicaldesignershouldunceasinglyexploretheimprovementexistingproductthemethod,shouldearnestlychooseoriginally,theprocessconfirmationprincipleofdesigninthisprocess,withhasnotunifieditaftertheconfirmationnewidea.Newlydesignsitselfcanhavethequestionoccurrencewhichmanyflawsandhasnotbeenabletoexpect,onlyhasaftertheseflawsandthequestionaresolved,canmanifestnewgoodscomeintothemarkettheproductsuperiority.Therefore,aperformancesuperiorproductisbornatthesametime,alsoisfollowingahigherrisk.Shouldemphasize,ifdesignsitselfdoesnotrequesttousethebrand-newmethod,isnotunnecessarymerelyforthegoalwhichtransformtousethenewmethod.Inthedesignpreliminarystage,shouldallowtodesignthepersonnelfullytodisplaythecreativity,noteachkindofrestraint.Evenifhashadmanyimpracticalideas,alsocaninthedesignearlytime,namelyinfrontoftheplanblueprintiscorrected.Onlythen,onlythendoesnotsendtostopsuptheinnovationthementality.Usually,mustproposeseveralsetsofdesignproposals,thenperformthecomparison.Hasthepossibilityverymuchintheplanwhichfinallydesignated,hasusedcertainnotinplansomeideaswhichaccepts.Howdoesthepsychologistfrequentlydiscusscausesthemachinewhichthepeopleadaptsthemtooperate.Designspersonnel''sbasicresponsibilityisdiligentlycausesthemachinetoadaptthepeople.Thiscertainlyisnotaneasywork,becausecertainlydoesnothavetoallpeopletosayinfactallisthemostsuperioroperatingareaandtheoperatingprocess.Anotherimportantquestion,projectengineermustbeabletocarryontheexchangeandtheconsultationwithotherconcernedpersonnel.Intheinitialstage,designsthepersonneltohavetocarryontheexchangeandtheconsultationonthepreliminarydesignwiththeadministrativepersonnel,andisapproved.Thisgenerallyisthroughtheoraldiscussion,theschematicdiagramandthewritingmaterialcarrieson.Inordertocarryontheeffectiveexchange,needstosolvethefollowingproblem:(1)designswhetherthisproducttrulydoesneedforthepeople?Whetherthereiscompetitiveability(2)doesthisproductcomparewithothercompanies''existingsimilarproducts?(3)producesthiskindofproductiswhethereconomical?(4)productserviceiswhetherconvenient?(5)productwhetherthereissale?Whethermaygain?Onlyhasthetimetobeabletoproducethecorrectanswertoabovequestion.But,theproductdesign,themanufactureandthesaleonlycanincarryontotheabovequestionpreliminaryaffirmationanswerfoundationin.Projectengineeralsoshouldthroughthedetaildrawingandtheassemblydrawing,carriesontheconsultationtogetherwiththebranchofmanufacturetothefinallydesignproposal.Usually,canhavesomeprobleminthemanufactureprocess.Possiblycanrequesttosomecomponentssizeorthecommondifferencemakessomechanges,causesthecomponentstheproductiontochangeeasily.But,intheprojectchangemusthavetopassthroughdesignsthepersonneltoauthorize,guaranteedcannotdamagetheproductthefunction.Sometimes,wheninfrontofproductassemblyorinthepackingforeignshipmentexperimentonlythendiscoversinthedesignsomekindofflaw.Theseinstancesexactlyshowedthedesignisadynamicprocess.Alwayshasabettermethodtocompletethedesignwork,designsthepersonneltobesupposedunceasinglydiligently,seeksthesebettermethod.Recentyear,theengineerigmaterialchoicealreadyappearedimportantly.Inaddition,thechoiceprocessshouldbetothematerialcontinuouslytheunceasingagainappraisalprocess.Thenewmaterialunceasinglyappears,butsomeoriginalmaterialscanobtainthequantitypossiblycanreduce.Theenvironmentalpollution,materialrecyclingaspectandsoonuse,worker''shealthandsecurityfrequentlycanattachthenewlimitingconditiontothechoiceofmaterial.Inordertoreducetheweightorsavestheenergy,possiblycanrequesttheusedifferentmaterial.Comesfromdomesticandinternationalcompetition,toproductservicemaintenanceconveniencerequestenhancementandcustomer''saspecttheandsoonfeedbackpressure,canurgethepeopletocarryontothematerialreappraises.Becausethematerialdoesnotselectwhencreatedtheproductresponsibilitylawsuit,hasalreadyhadtheprofoundinfluence.Inaddition,thematerialandbetweenthematerialprocessinginterdependenceisalreadyknownbythepeopleclearly.Therefore,inordertocanandguaranteesthequalityinthereasonablecostunderthepremisetoobtainsatisfactiontheresult,projectengineermakesengineersalltohaveearnestlycarefullytochoose,thedeterminationandtheusematerial.Makesanyproductthefirststepofworkallisdesigns.Designsusuallymaydivideintoseveralexplicitstages:(a)preliminarydesign;(b)functionaldesign;(c)productiondesign.Inthepreliminarydesignstage,thedesigneremphaticallyconsideredtheproductshouldhavefunction.Usuallymustconceiveandconsiderseveralplans,thendecidedthiskindofthoughtiswhetherfeasible;Ifisfeasible,thenshouldmakesthefurtherimprovementtoorseveralplans.Inthisstage,thequestionwhichonlymustconsideraboutthechoiceofmaterialis:Whetherhastheperformancetoconformtotherequestmaterialtobepossibletosupplythechoice;Ifno,whetherhasabiggerassuranceallpermitsinthecostandthetimeinthelimitdevelopsonekindofnewmaterial.Inthefunctionaldesignandtheengineeringdesignstage,needstomakeapracticalfeasibledesign.Mustdrawupthequitecompleteblueprintinthisstage,choosesanddetermineseachkindofcomponentsthematerial.Usuallymustmaketheprototypeortheworkingmodel,andcarriesontheexperimenttoit,theappraisalproductfunction,thereliability,theoutwardappearanceandtheservicemaintenanceandsoon.Althoughthiskindofexperimentpossiblycanindicate,entersintheproducttotheproductionbaseinfrontof,shouldreplacecertainmaterials,but,absolutelycannotthispointtakenotearnestlychoosesthematerialtheexcuse.Shouldunifytheproductthefunction,earnestlycarefullyconsiderstheproducttheoutwardappearance,thecostandthereliability.Hastheachievementverymuchthecompanywhenmanufactureallprototypes,selectsthematerialshouldthematerialwhichuseswithitsproductioninbesame,andusesthesimilarmanufacturetechnologyasfaraspossible.Likethishastheadvantageverymuchtothecompany.Thefunctioncompleteprototypeifcannotactaccordingtotheanticipatedsalesvolumeeconomicallytomake,orisprototypicalandtheofficialproductioninstallmenthasinthequalityandthereliableaspectisverygreatlydifferent,thenthiskindofprototypedoesnothavethegreatvalue.Projectengineerisbestcancompletelycompletethematerialinthisstagetheanalysis,thechoiceandthedeterminationwork,butisnotremainsittotheproductiondesignstagedoes.Because,iscarriesonintheproductiondesignstagematerialreplacementbyotherpeople,thesepeopleareinferiortoprojectengineertotheproductallfunctionsunderstanding.Intheproductiondesignstage,isshouldcompletelydeterminewiththematerialrelatedmainquestionthematerial,causesthemtoadaptwiththeexistingequipment,canusetheexistingequipmenteconomicallytocarryontheprocessing,moreoverthematerialquantitycanquitebeeasytoguaranteethesupply.Inthemanufactureprocess,inevitablycanappeartousesthematerialtomakesomechangesthesituation.Theexperienceindicatedthat,mayusecertaincheapmaterialstotakethesubstitute.However,inthemajoritysituation,inwillcarryontheproductionlatertochangethematerialtohaveintostartbeforetheproductiontochangethepricewhichthemater