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非标机械设计感悟
非标设计
机械设计是机械工程的重要组成部分，是机械生产的第一步，是决定机械性能的最主要的因素。
机械设计的努力目标是：在各种限定的条件(如材料、加工能力、理论知识和计算手段等)下设计出最好的机械，即做出优化设计。
优化设计需要综合地考虑许多要求，一般有：最好工作性能、最低制造成本、最小尺寸和重量、使用中最可靠性、最低消耗和最少环境污染。那么，如何成为一名优秀的非标机械设计师？应该储备哪些知识？具备怎样的素质呢？小编特为您奉上一位资深机械设计师难得的经验与感悟。
机械设计所要了解的周边知识以及所要具备的观察视角
1、熟练翻阅机械设计手册
对于标准件以及常用件的一些技术特征要了熟于心。比如要清楚各类轴承，带传动，链传动，齿轮传动，丝杠传动，蜗轮蜗杆等的使用场合，
使用方式，以及相关的技术特征。对于具体应用时的选型计算则可对照设计手册的图表和公式进行具体确定。
2、知道N家常用件供应商并熟练翻阅其产品样本
现在机械设计趋向于模块化，对于机械设备制造工厂的整体技术要求更侧重于对于一些配件和部件的组装应用。比如台湾HIWIN，日本THK，德国FAG，FESTO。对于此，要做到当你在设计某个零件或部件或要完成某个动作或功能的时候必须得知道目前是否有专业的厂商在生产或提供能实现某个部位的功能要求的成熟的零配件。
3、熟悉原材料情况
比如你要知道目前市场上有卖的冷轧或热轧铁板以及各类型材的规格尺寸， 有经验的工程师往往都会知道你安排给采购的单子往往到最后是会变得面目全非的。因为在钢材市场，普遍存在变薄，变窄，变短这些情况，采购买回来的东西往往是和你坐办公室根据设计手册里选出来的相关数据存在比较大的折扣。
4、深度了解各类常用机床的结构原理和性能特点
所谓万变不离其宗，机床亦是如此。设计一台机器的过程可类比是小孩堆积木一般，一个部件一个组件进行堆积，然后把这些具备不同功能的部件或组建遵循某种规律联系起来。在这个过程中就需要你熟练掌握一些常用机构或装置的功能和特性。而我们所常见的车，铣，钻，刨，磨，镗。等机床上应用的结构或原理都是经过了数十上百年的考验，对于其稳定性和可应用性我们无需过多地怀疑。比如车床的刀架结构，卡盘结构，尾座的锁紧机构，主轴轴承布置，磨床主轴密封结构，刨床的连杆机构等等。
其实说这么多，想表述的就两字，对于这些稳定的常用的结构我们要学会在设计新机床时“借鉴”或者说是“参照”。从另一方面来说了解各类常用机床的结构原理和性能特点是出一张零件图纸的前提基础。举个例子来说就是当你完成一张图纸时最起码你自己要知道这张图纸上的这个零件的大体加工过程。这个所谓的大体了解楼主个人认为是好比要加工一条常见的轴类零件，当你了解车床，铣床，磨床的一些特性后就不会在图纸上出现没有了螺纹退刀槽，砂轮越程槽等情况，同时也不会对轴类零件的长度方向尺寸随意标注个IT6，IT7的公差要求。
5、掌握一定的机床装配能力
很多人会问，这完全是装配工的活了，我做为一个设计人员过多地了解这方面知识干什么？当然，会这么问的往往都是些刚入行的新手。当你永远不去了解这方面的知识时就永远理解不了针对一条长轴进行过渡或过盈装配时因为你那图纸上的左轴承位和右轴承位相距太大而轴承却只能从左到右或从右到左装配时，那两轴承位之间那么长一段装配距离所带来的痛苦。当然，你也肯定不会想起当这条轴最后要进行轴端螺纹锁紧时，因为你图纸上缺少了限制这条轴锁紧时转动用的夹持平面而导致无法顺利锁紧。当然，你就更想不到或是理解不了哪个位置哪些孔或哪些销位是需要装配时定配的。
6、具备一定的电气，液压，气动等方面的知识
社会分工越来越细，个人工作方向越来越专。当然，这里强调这些“旁系”学科并不是要求作为一个机械设计人员必须得能够根据机床功能进行液压或气动的集成块的油路布置或进行强电线路的规划或弱电程序的编写。但至少我们要能看懂人家提供的液压系统原理图或电气原理图/接线图等。但能读懂或编写通用的PLC程序或一些运动控制器的C程序是更为妥当。了解这些交叉科目知识的主要目的是能够和专业负责液压，气动或电气控制的工程师进行技术沟通和协调。 往宽泛了说，当你了解透彻了这台机床的液压和电气后就能进行合理的“预留”。 在你设计初期就在头脑里把液压和电气所要连接的线路和管道进行了交叉排布，在设计时就能充分考虑这些管道和线路的空间位置问题。
7、养成在生活中捕捉，发现，简化，总结，借鉴的能力
对于一个搞机械设计的人员，在日常生活中应当更擅长去发现“动”的事物和现象。我们举些简单的例子，比如冰箱，就算你不知道它的制冷原理，但我们可以
去观察学习冰箱的门的密封结构，再如榨汁机，它是利用刀盘的旋转进行物料的切削，同样是利用刀盘的旋转产生的离心力进行过滤和分离。再比如汽车后轮差速器，去琢磨当汽车转弯时候左右轮为什么出现速度差。这些都是要求我们在日常生活当中去捕捉去发现并去琢磨然后再进行提炼最后都是可以在设计中进行借鉴的。
当然，最好的学习和领悟的机会是在机床展会上，相信很多有经验的设计工程师对此深有体会。机械设备会展既是销售人员的一个良好的拓展舞台和机会， 同时也是机械设计人员学习别人优秀设计经验和认知当前机械设备发展概况的良好机会。所以，楼主希望广大同行应当多多去参加相关展会，并不辞劳苦在展会上多走，多看，多拍照。
8、略知钣金知识
一个好的设计作品，应当是让外行人来观看时，能让他们在头脑里第一印象做出“美观”，“先进”，“牢固”，“稳定”等判断。很多机械设计工程师往往侧重关注于机床功能，效率，精度等一些技术性层面的东西。往往对于机床钣金设计，液压管道和电气线路布局采取忽略，忽视的姿态。举个简单的例子，要是把奥拓车的外围钣金套弄到奥迪车上，我相信很大比例的客户无法认同和接受。
苹果手机之所以卖得差不多人手一机，除了它的完善功能以及运算速度的优异，当然其“美感”的产品外观设计也是很大一部分原因。
说了这么多，无非是突出在机械设计中要求注重机床的外围钣金设计以及线路管道布局或油漆色彩的协调。当你不熟悉不了解各类钣金加工设备情况时，往往会出现在能进行折弯的地方采用铁板焊接处理，能进行弯管的部位采取直线管道拼接，能进行裁剪的地方出现弯弯扭扭的气割痕迹。略窥机械设计的宗旨，那就是如何把复杂的问题用简单的设计来实现，以及如何做到让外行的人看到这个设计作品是持肯定和褒奖态度。
9、略知金属材料与热处理知识
对于事物或技能的掌握程度我们可分为认知—略知—掌握—熟练这么些阶段。 我们作为机械设计工程师，因为我们从事的这个行业交叉性的学科比较多。 所谓业精于专，当然我们的前提是做好自己设计范畴内的事情，而这里所要求知晓的金属材料与热处理知识并不是要求你能熟记铁碳合金相图以及各类金属在不同温度不同热处理工艺下的金相组织形态。但一些基础性的知识还是需要了解或掌握的。比如低碳钢，中碳钢，高碳钢，常见合金钢一些常见的特性， 通用性材料的屈服点，抗拉强度，热处理前后硬度特性。
10、设计软件只是工具，而非使用它就是目的
楼主曾面试过好多一些学校刚毕业的热血小伙，简历上很多都有这样那样的等 级证书，尤其常见AUTOCAD，PRO/E。一类中级制图员，高级制图员等等头衔。楼主也加了好些像SOLIDWORKS应用群一类的QQ群。发现一个现象，很多人
往往都沉浸和陶醉在讨论或研究采用何种建模方法，采用怎样的渲染或动画技巧一类的问题。当然，并不是说你去研究和深挖某个软件的各项功能是错误的，只是觉得一个人的学习能力和学习方向应该正确把握。我们做机械设计的要明白软件只不过是替代了传统的图板和丁字尺的一个工具而已。应当把主要的精力和时间花在纯粹的设计构想当中，而不是让自己被这些功能庞大的软件给捆绑。
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机械设计方法总结
机械设计基本6要素：
1.材料 2.加工工艺 3.材料力学
4.机架与机构 5.零件之间的关系 6.制图 机械思想基本6要素：
1.上料 2.送料 3.分料
4.传料 5.动作执行 6.动作方式
机械设计逻辑思路简图：
1.材料
A.非金属材料：
1． 红（黑）电木———支架
2． 透明亚克力（有机玻璃）
3． 白（黑）塞钢———放置产品
4． 铁氟龙———放置产品，不伤产品
5． 硅胶———耐高温
ABS（塑胶）
POM———小齿轮
聚胺脂———耐摩擦（压纸轮），弹力很小
6．胶 硅胶———耐摩擦，有一点弹性（腹膜架）
橡胶———耐摩擦（有较大弹力）
优力胶（弹力胶）———耐摩擦，有很大弹力（传墨棒）
7．石棉———隔热 隔热板
8．尼龙———齿轮（降低噪音）
9．PVC（管，接头，阀），PP，钢化玻璃
10．三叉胶条（镶嵌有机玻璃），衬带（修饰），纤维布
11．密封：A.生料带，密封胶（耐腐蚀），玻璃胶（防水），PVC胶（粘性）;
B.氟橡胶, PEEK,PVDF,三元乙炳胶, OVA胶条
例外:铁氟龙胶布(耐高温),喉箍,肘夹(快速夹) ,拉紧扣(快速夹)
B.金属材料
1．铁
灰铸铁:HT200,HT250(机架,齿轮,摩擦滑块)技术要求：铸件表面无冷隔，裂纹，缩孔，穿透性缺陷和严重的残缺缺陷（如欠铸和机械损伤）
球墨铸铁:QT600-3,QT700-2(抗拉强度高,耐磨),QT250(油棒限位套)
可煅铸铁:KTB350-04
S136H（不锈铁）
冷扎板———镀锌板（SPGC）
热扎板
2．钢
碳素结构钢：Q235A=A3（焊件，结构件）
优质结构钢：10#（韧性高，可做支撑件），45#（齿轮，轴，蜗杆等），65Mn（弹簧） 低合金高强度结构钢：Q295A
合金结构钢：40Cr，45Cr（齿轮，轴，曲轴，摩擦滑块），镀铬棒
型钢：冷拉圆钢（方钢，角钢，扁钢），屈服极限高，塑性差
例外：角铁，角铝
钢管：普通钢管，焊接钢管，无缝钢管
不锈钢：SUS304，SUS316（板，块）
3．铜
锡青铜（铸造），非常耐磨
黄铜（H62）
4．铝及铝合金
AL6061（块，板）
铸造铝合金（机壳）
2．加工工艺
铣床（铣刀）镗孔，绞孔；钻床（钻头）；手电钻
车床（车刀）；刨床；切割机————
磨床
线切割（慢走丝），火花机
精雕加工；数控加工
铸造（支架）
滚板机；冲床；焊接
表面处理：砂，擦，抛，磨
铁（钢）：高频淬火，调质处理，热处理（HRC55-58度），冷处理，自然时效，人工时效，表面黑色，镀铬，电泳，烤漆（亮白，光滑电脑白漆，皱纹白，暖灰色，黑色）
铝：氧化黑（白）色，电硬黑（白），喷砂氧化，茶色氧化
自然时效：放在露天半年到一年或更长时间，消除内应力，减小变形，稳定尺寸，保持精度。 人工时效：将工件加热（钢100-150℃，铸铁500-600℃）8-15H保温，然后缓慢冷却到室温。
冷处理：淬火后，置于0℃以下的低温介质（-30℃-150℃），冷却，使奥氏体变为马氏体，提高硬度和耐磨性，稳定尺寸，提高钢的铁磁性。
3.材料力学
拉伸压缩强度计算：
塑性材料：[б]= бs/ns (拉伸=压缩)
脆性材料：[б]== бb/nb 压缩=（4-5）x拉伸
安全系数：
ns=1.2-2.0 nb=2.0-3.5
бp___比例极限 бe____弹性极限 бs___屈服极限 бb____强度极限
强度条件：бmax=FN/A≦[б](校核强度，设计截面，确定许可载荷)
虎克定律：
1.[б]=E * ε(许用应力=弹性模量x应变)
2.[б]=Fn/A ε=△L/L
3. △L=Fn*L/E*A(绝对变形=轴力*杆长/弹性模量*横截面积)
ε’=-u*ε(横向线应变=-泊松比*弹性模量)
ε’=△d/d (横向线应变=横向绝对变形*杆径) ε=△L/L
伸长率：δ=(L1-L)/L 断面收缩率：(A1-A)/A
δ>5％为塑性材料 δ<5％为脆性材料
剪切强度：
强度条件：τmax=Fn/A≦[τ](校核强度，设计截面，确定许可载荷)
塑性材料[τ]=（0.6-0.8）[б1]（许用拉应力）
脆性材料[τ]=（0.8-1.0）[б1] (许用拉应力）
挤压强度：τ1max=FN/A≦[τ1]
塑性材料[τ1]=（1.5-2.5）[б1]（许用拉应力）
脆性材料[τ1]=（0.9-1.5）[б1]（许用拉应力）
扭转强度：
M=9550P/n
M（外力偶矩） P：功率（KW） n：转数（r/min）
τmax=Mmax/Wp≦[τ]
塑性材料[τ]=（0.5-0.6）[б1]（许用拉应力）
脆性材料[τ]=（0.8-1.0）[б1] (许用拉应力）
Wp（扭转截面模量）=pi*D三次方/16 (实心)
Wp（扭转截面模量）=pi*D三次方/16*（1-α四次方） （空心）
Ip（极惯性矩）=pi*D四次方/32 (实心)
Ip（极惯性矩）=pi*D四次方/32*（1-α四次方） （空心）
α= d/D
弯曲强度：
强度条件：τmax=Mmax/Wz(抗弯截面模量)≦[τ](校核强度，设计截面，确定许可载荷) Wz:抗弯截面模量 Iz:轴惯性距
弯曲决定因素：强度，扭度，转角
材料力学对设备影响：安全性，稳定性，材料是否节省
设备不稳定因素：
1． 加工尺寸错误
2． 装配有误
3． 材料内力变化
4． 强度大于许用应力
4.机架与机构
A．机架
整体机架：1. SB横梁，C形槽，角铁，圆形管，方形管，长方形管,铝型材
2. 铸造机体
局部机架: 1. 铝型材,直立板+调节盘,加强筋,桥型
直立板, 倾斜板,水平板
2. 柱子 ,板+柱子, 板+柱子+板
3. 箱体,直立板+柱体
零件形状构成：圆型，方型（两边形），三边形，四边形，五边形，六变形„„„„„„„ 坐标系
B．机构
1.动力源:
A.汽缸:无杆,单杆,双杆,旋转汽缸,机械手
B.马达:普通马达,变速马达,电磁刹车马达, 步进马达, 伺服马达
吸风机,鼓风机,真空泵
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