大牛级机械设计师是怎样炼成的？【转发】

多年来,我在机械非标设计一线跌跌拌拌,主持设计了几十种产品,在这些项目中与帝都知名设计研究院,著名高校及兄弟单位进行过多次合作。

我深深的体会到,机械设计人才的良莠不齐,浑水摸鱼沽名钓誉之徒太多。

目前,国人学习做事大多喜欢找捷径,总结起来有三种方法:

• 最聪明的方法--模仿别人,学习别人的经验消化理解
  

• 最宝贵的方法--经过自己深思熟虑实践

• 最痛苦的方法--总结自己失败的经验和教训

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不像电子等新兴行业,好多工程师把自己的经验发到论坛上分享。机械行业鉴于当今知识产权做的不到位,机械行业大都互相堤防,遮掩,唯恐被别人看破看懂。在此我想记录下自己设计过程中的点滴,抛砖引玉,互相交流。

这个级别就是能掌握设计所需的工具。

• 熟练操作CAD,ProE,SW,ANSYS,Mathcad等软件。

• 深刻理解材料力学,工程力学,机械设计理论,机械加工工艺,金属工艺学等基础理论。

• 熟练掌握公差配合,工程材料等基础知识。

经常见那些自称用某种软件很熟练的小伙子们实际操作软件的时候是那么生疏,熟练程度不好界定,如果必须量化那么只能给个近视量,如果用某个软件绘制工程图不到500张,如果三维模型没画够上千个就别说自己是熟练。

这也是一样,不说对那些要点如数家珍,最起码说对一个学科能系统地从头到尾穿起来。

这是更进一步的要求。举个例子,对于公差配合熟练掌握就是对基准体系、形状公差、位置度公差、延伸公差带、等知识熟记于心,对这些公差的应用,公差的检测,以及加工过程中保证这些公差的工艺等有初步了解。

达到了这些要求,就具备了机械设计的基础知识。

图纸是工程师的语言,

作为幼儿就应该学会说话了。

常用的三、五十个制图国标应该倒背如流,如果有企业标准和规范会稍多一点。这些倒没这么难,绘制两三千张工程图,这些标准就会形成一种习惯。关于制图之前也曾说过“现在好多工作多年的机械设计人员连张像样的图纸都画不出来”。

三维图也是有语法的,并不是按照尺寸画出三维图就行了。

是采用自上而下、还是自下而上,如果自下而上从零件时候就必须为下一步装配,方针,修改做准备。基准面怎么选,用什么特征都不是随便选的。零件图绘制顺序还要结合零件的加工工艺顺序一致,是先拉伸切除还是先旋转切除都要结合零件的加工工艺。三维图装配也一样,根据装配规范的总成逐级装配。

儿童级是最为~漫长~的一个阶段,这个阶段可以在师傅的指导下完成简单的零件设计。

既然是设计肯定要对这个零件的功能要求力学性能了如指掌,然后进行适当的力学计算。

分析的目的在于获得符合要求的工作性能的同时,做到重量轻巧,加工简单,降低成本,其实归根结底就是钱的问题。

这个阶段应该很清楚设计的每一个零件是怎么加工出来的,用到什么机床,采用什么样的表面处理工艺,每个公差存在的意义,只有这样才能保证你设计的零件在当今的加工条件下能制造出来。

然后就是装配问题,心中应该比较明确自己设计的部件,机器,是怎么安装的,采用什么工具安装,需不需要吊装孔,要不要定位。然后维修,使用,易损件更换是否方便。

这个阶段应该深刻认识到对加工工艺了解远比理论更有意义,这个阶段你会慢慢感觉到那些每天炫耀三维软件制作三维动画和生成红黄绿网格的最多只能算是个制图员。

当终于把这个阶段走完的时候,发现作为设计师终于可以自己设计一些简单的结构了。这时候也慢慢发现有人在骂你,或者说有机会挨骂了。

图片来源:人民网(图文无关)

因为生产、采购、使用、维修、运输,所有的错误都可以归结为设计的错误,的确如此,因为设计的时候都可以避免的。

理由如下:你设计的一个零件某个工序会让他们更换20把刀具;因为你设计的零件某个公差要求导致加工合格率只有50%;因为你设计的零件加工时候需要翻来覆去折腾好几次,甚至不得不为了加工一个零件而做了一堆工装,因为你设计的一个零件质检人员检测时必须用三坐标才能检验。

简单就是科学是设计的通用思想。据说国外设计师完成一个零件设计后都要问自己两句话——公差精度可不可以再低一些,结构可不可以再简单一些。

操作者是反应问题最多的,所以你的设计必须把使用产品的人想的足够笨。

• 比如设计出的设备难以操作,或者你写的使用说明书密密麻麻50页,让操作者难以掌握。

• 比如误操作,不要怀疑,误操作也是设计者的设计失误造成的,如果你把两个按钮设计的一样,操作者肯定会不小心按错啊。

• 比如舒适度,如果你了解操作者手操作的最佳高度是1~1.2米,一般人手操作50N左右的时候最舒适,低于20N的操作件要考虑误操作的可能性,大于130N的操作件人会感觉费力。

如果这些都满足了,也许客户依然会感觉你的设计不太舒服,或许操作者自己也说不出是哪设计的不合理;这些设计者依然可以避免,《机械设计心理学》和《设计美学》这是设计者的必修课。

• 例如你在一个仪表盘上的数据显示了8位数字,但是一般人的记忆的最佳长度是不大于7位;

• 例如你某个结果设计的足够坚固,可以别人看起来总感觉你这结构弱不禁风;

• 例如本来一个具有亲和力的产品,经过你设计后却让人感觉不敢触摸,等等这些问题,你都可以在心理和美中找出答案解决。

产品采用什么样的包装方式,怎么运输,采用公路运输时候长宽高的限制,如果需要出口产品还要考虑集装箱因素,等等一系列问题。

维修更是一门学问,还是那句话“简单就是科学”;同样的产品别的设计师设计的需要取得麻省理工学士学位的才能维修,你设计的只需要一个农民工便可维修,这就是设计的境界;同样别家的产品维修售后人员带两把扳手两种配件就搞定了,而你设计的产品需要带一套呆扳手一套套筒扳手一套内六角扳手,外加20种规格配件,这肯定是你设计的失败。

最漫长的儿童级终于熬过去了,接下来就是少年级。所谓年少轻狂,这时候感觉自己水平面面俱到,设计也比较轻浮、狂妄,不会深思熟虑,感觉自己经验丰富,总是想当然。

到了这个阶段可以用爱去形容,深深地爱着自己的每一个产品,深深地爱着自己的行业。

每一个产品都是设计师的孩子;引用一句名言“付出才会爱”,那么付出太多才会爱的痴狂。

因为为机械设计付出过那么多辛勤的汗水;为了设计某个产品而彻夜难眠,甚至为设计中的一个失误而在梦中惊醒;注重每个细节甚至为了某个螺栓的取舍而费尽心思;为了攻读某个学科而熬过的无数个夜晚;为了未知领域自己一个人与枯燥的专业书为伴;最好的年华献给了机械,所以轻狂一些可以理解因为你已经具备了一些可以轻狂的基础。

这个阶段不但清楚地知道每一个零件是怎么加工出来的,而且知道这个零件有多少种加工方法,每道工序在机床上装卡几次,需要什么样的机床附件,需要用到什么规格的刀具等。

拿螺纹为例:车削内外螺纹各需要什么的车刀,常见螺纹刀有多少种,螺纹刀进刀方式有多少种,梯形螺纹锯齿形螺纹矩形螺纹各怎么加工。

总之,一切错误都是设计者的错。机械设计者是可怜的。设计出好的产品并非是件容易的事情。

• 厂商希望尽量降低成本,销售商希望产品能吸引客户。

• 客户在采购时候领导会注重产品的价格、外观和品牌。

• 一线使用人员更在乎产品的功能和操作。

• 售后维修人员所关心的则是产品拆装、检查和维修的难易。

与产品相关的各方面有不同的需求,而且这需求还经常相互冲突。即便如此,一个优秀的设计师依然能够设计出让各方面都能接受或都能满意的产品。

机械设计师的注意事项

1、绘图是一个设计师的脸面,面子工程。

由一张图纸可以看出一个工程师的基本素质,一张图纸可以看出设计师的严谨程度和对国标的掌握情况,一张图纸也可以看出设计师对加工工艺的熟悉程度。

绘图的境界就是严谨与艺术的结合,所有的标准、知识、分析都是为了一个字“美”,这是对绘图的较高层次的要求。作为设计师的基本功,所谓功到自然成,“绘制过18K张图纸,才会看到超越机械的美”。

2、螺纹的设计应用可以看出设计师的基础。

这是硬工夫装不出来的。螺纹就像是数学中的“0”,最简单却又最复杂,随处可见但又千变万化。

从日不落帝国发明了英制螺纹,然后山姆大叔推行联盟标准并衍伸到公制(米制)螺纹,公制螺纹在严谨的日耳曼民族推广至欧洲大陆然后漂洋过海来到了中国,螺纹在漫长的演变中应用到各种各样的工况。

• 常见的米制普通螺纹,美制统一螺纹,英制惠氏螺纹,小螺纹,航空航天螺纹。

• 用于传动的米制梯形螺纹,爱克母螺纹,米制锯齿螺纹,美制锯齿形螺纹,英制锯齿形螺纹。

• 用于密封的英制密封管螺纹,英制非密封管螺纹,日韩旧英制管螺纹,美制密封管螺纹,美制干密封管螺纹,美制非密封管螺纹米制管螺纹。

• 另外还有行业专用螺纹等。

螺纹作为复制的空间曲面力学分析更为复杂。

3、公差是一门哲学,是一种思想,是机械的精髓所在。

公差之所以称为精髓,因为公差是影响产品性能,成本的重要因素;公差可以解决降低成本和保证性能的矛盾;对公差的理解也可以看出设计师空间想象能力,抽象事物理解能力,逻辑思维能力。

在我所接触过的机械设计行业中,能搞明白公差的人少之又少,说白了就是没有;在我看过有关公差的书籍里,能写明白公差的人寥寥无几,大都一知半解就粘贴上去了。

4、数学、力学决定着机械设计的高度。

设计就是规定机器的尺寸、形状、材料、零件组合特征及组合方式。

设计者要有科学的支撑,要运用大量的数学,力学及相关学科工具;数学、静力学、运动力学、动态力学所得到的信息会比设计师凭直觉和估计要精确可靠。再者,机械原理,机构学等本质也都是数学物理的组合。

5、英语(外语)水平高低决定着设计师的发展空间。

6、如果说前面这些是一个人的肉体,那么思维方式、设计思想、设计风格就是一个设计师的灵魂。

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