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如何成为一名优秀的机械结构设计师

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2.3 改进工艺方案
(l) 避免没有必要的切削加工,特别是没必要的装夹基准面的切削加工。
焊接件准备用自动化程度较高的焊接机器人进行焊接时,应考虑组成零件的焊前加工,保证焊接件各组成零件之间的相互位置尺寸,否则误差太大,机器人将无法自动跟踪焊接。
(2) 在保证零部件可靠、合理使用的前提下,降低尺寸公差、表面粗糙度、形位公差等加工精度等级要求。
(3) 减少零件的弯曲形状和复杂程度,降低废品率和生产制造成本。
(4) 型钢在进行长度下料时,尽量把火焰切割改为型钢剪切下料;一般板料的火焰切割改为用剪板机剪切下料;长方形条状工件从四边剪切改为用条钢,仅仅是长度上的剪切下料。
2.4 采用节省资源、减少污染的工艺技术
(l) 铸钢件改为焊接件。
铸造行业很难彻底地解决环境污染问题,并且容易产生铸造缺陷,而采用焊接技术和焊接件就可以比较容易地解决这些问题。
(2) 在保证零件强度,优化板厚尺寸的前提下,尽量减轻零件重量。结构焊接件的设计,一定要使筋板受力,避免焊缝受力。在结构焊接件的构成中使用厚板往往并不是强度的需要,而是刚度的需要,即焊接时厚板的变形小,或焊接件承载时变形小。一些单独的厚板往往是可以用薄一些的板加上适当的筋板来代替,这样不仅减轻了总重,承载能力也会增加。
(3) 选择合理的焊缝长度和焊角大小等参数。有相当一部分设计人员常常将”强度焊缝”与”联接焊缝”相互混淆,设计时往往出现要求焊接件中的焊缝一律焊透、焊角越大越好的倾向。其实选择焊透还是不必焊透,是设计人员应慎重考虑决定的。应仔细研究焊接件的受力状态,再决定所要采用的焊角尺寸和焊缝长度。能用断续焊缝的决不要求在全长方向上满焊,这样一则可以节省焊接加工成本,二则也可减少焊接变形;能用角焊缝的,尽量不在零件上开坡口后再焊接,以减少一道开坡口的工序。
(4) 采用少切削或无切削加工的工艺方法,以提高工件强度,降低制造成本。对于齿轮加工,汽车行业中早已大量采用整体滚锻、精锻成齿的方法来减少甚至取消齿形的加工量。工程机械的驱动桥差速器齿轮现也已开始采用精锻齿轮。精锻使得金属纤维沿齿形成形方向包络,不象一般齿轮切削齿形时把金属纤维切断,精锻齿轮大大提高了齿轮的承载强度,减少了切削量,甚至可以不必再进行齿形加工,降低了制造成本。
(5) 尽可能用焊接件代替一些自由锻的锻件。
(6) 统一零件的热处理技术要求和工艺规范,以便可以在同一炉中对不同零件同时进行热处理,提高电炉利用率;节约电力消耗。
(7) 充分利用锻件余热,在锻后继续加热,直接进行锻后正火等热处理。
(8) 根据零件的具体情况,制定合理的热处理技术要求。

图片

中碳钢或合金中碳钢零件采用调质处理,可有效提高和充分发挥材料的机械强度等性能。但是对于轴径比较粗大的轴类零件,调质时淬火的有效层只有几毫米,经调质、机械加工后所剩无几,而心部状态实际上并没有得到很好的改善。所以根据笔者的经验,φ70以上的实心轴类零件,可以考虑采用正火十机械加工或正火十淬火十磨削外圆的工艺流程。因为轴类零件往往采用高频或中频淬火,加热只发生在外圆表层,心部织实际不可能被淬透。若用盐浴炉加热,心部可以被加热,但材料的淬透性有限,调质时的淬火实际在心部还是淬不透的。而正火可以有效改善零件的整体组织状态,细化心部金相组织,这对有些零件来说已经足够了。
(9) 液压系统设计时,应充分考虑机器的整体布局,液压油箱的容积以足够用为原则,使液压油用量为最少;管路走向简单紧凑,长度尽可能最短。同理,在设计电器系统和制动管路系统时,都应使电缆或制动管路走向合理,长度为最短。
三、结论
结构设计是个综合信息处理的复杂过程,它最终的结果是把线条、符号、数字绘制成合理的设计图样,机械设计联盟小编认为设计人员应从以下几个方面综合考虑;
(l) 简化每个零件的形状,使机器结构简单;
(2) 合并零件的功能,减少零件的种类或数量;
(3) 应用新结构、新工艺、新材料、新原理来简化产品结构,提高产品的可靠性;
(4) 分解部件,研究其装配、组装的最简单的结构;
(5) 对相似零件进行分组;
(6) 对相似产品按标准数序列进行产品系列化分析;
(7) 实现产品零件的通用化和标准化。
产品设计人员提高设计质量的关键在于自觉、主动地学习与生产加工过程和加工工艺方面有关的知识,熟练掌握设计技巧。

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