軸承架零件的機械加工工藝及夾具設計【鉆φ30孔】【說明書+CAD】

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First of all, through the analysis of aircraft bearings, to understand the role of aircraft bearings. Second, based on rough pieces of aircraft bearings and production requirements of the Program and the comparison processing program to develop a practical point of order processing bearing frame line. Re-use of machinery and other manufacturing technology-related courses based on knowledge, determine the bearing frame in the processing of the positioning, clamping and the process line and to determine the level of the processing technology of surface size and select the appropriate machine tool and tool to ensure the quality of parts machining . Finally, parts are processed in accordance with the processing requirements of machine tool fixture design reference manual and related to the use of surface fixture design books, the basic principles and methods, fixture design program to develop design efficient, labor-saving, economic rationality and processing to ensure the quality of the fixture. Throughout the curriculum design process was completed parts map, blank map of the specific folder and the folder assembly mapping specific parts. 目 錄 1 零件的分析 1 1.1 軸承架的作用 1 1.2 軸承架的技術要求 1 1.3 審查軸承架的工藝性 2 2軸承架毛坯的確定 2 2.1確定軸承架的生產(chǎn)類型 2 2.2確定毛坯的類型和制造方法 3 3擬定工藝路線 3 3.1定位基準的選擇 3 3.2確定各表面的加工方法 4 3.3加工階段的劃分 4 3.4工藝線路方案 4 3.5確定各工序的加工余量 5 4 Ф30-Ф35孔切削用量的計算 7 4.1鉆孔工步切削用量的計算 7 4.2 擴孔工步切削用量的計算 8 5 加工Ф30孔基本工時的計算 8 5.1基本時間的計算 8 5.2 輔助時間的確定 8 5.3其他時間的計算 8 5.4 單件時間定額 9 5.5編制工序卡片 9 6 Ф30孔專用夾具設計 9 6.1定位方案的設計 9 6.2定位誤差分析與計算 10 6.3 導向元件的設計 10 6.4 夾緊裝置的選擇 11 6.5 夾具結構設計與簡要操作說明 11 7 方案綜合評價與結論 12 8 體會與展望 12 參考文獻 14 1 零件的分析 1.1 軸承架的作用 設計題目所給的零件軸承架，上端突出的兩孔（基軸制設計制造）用于安裝軸承加工精度要求比較嚴格。安裝時，以錐銷孔作定位元件，分布在環(huán)周的四個沉頭孔配以螺栓聯(lián)結在機床上。 1.2 軸承架的技術要求 軸承架的材料為HT200，毛坯制造完后需要進行時效處理，硬度要求為195HBS。 軸承架有下列幾組主要加工面： 1） 以Φ30內(nèi)孔為中心的加工表面，這包括通孔兩端倒角、小孔Φ30以及孔Φ35 2） 以兩個Φ50H7內(nèi)孔為中心的加工表面，這包括Φ60的短孔、Φ50H7及倒角，保證基孔制孔與基軸制軸承配合 3） 軸承架后端的平面和Φ60的外圓表面 表1 軸承架技術要求 加工表面 尺寸及偏差/mm 公差及精度等級 表面粗糙度/ 軸承架左端面 67 IT8 6.3 軸承架右端面 67 IT8 6.3 軸承架后端平面 20 IT8 6.3 Φ54外圓端面 Φ54 IT8 6.3 Φ60外圓端面 Φ60 IT8 6.3 4ΧΦ11沉頭孔 Φ11、Φ16 IT14 25 Φ30孔 Φ30 IT8 6.3 Φ50H7孔 0.03、IT7 6.3 Ф60外圓面 Ф60 IT8 6.3 Ф8孔 Ф8 IT12 6.3 B向平面 54 IT13 12.5 1.3 審查軸承架的工藝性 零件圖樣上的視圖、尺寸公差和技術要求完整統(tǒng)一。分析零件圖工件有幾個平面需要加工，精度要求不是特別高。另有一些通孔需要加工，軸承架上端突出部分，先加工了一個Ф60孔，以便進一步加工Ф50H7孔，之間用C2倒角過渡，不盡使加工更容易，也使拆裝時更容易。軸承架下面有一段比較長的空軸，平面上有一退刀槽，以便加工Ф60外圓面，通孔Ф30的加工精度要求不是特別高。總的說來，零件的精度要求不高，可以在保證質(zhì)量的前提下高效的完成加工。 2軸承架毛坯的確定 2.1確定軸承架的生產(chǎn)類型 零件的生產(chǎn)類型是指企業(yè)（或車間、工段、班組、工作地等）生產(chǎn)專業(yè)化程度的分類，它對工藝規(guī)程的制訂具有決定性的影響。生產(chǎn)類型一般可分為大量生產(chǎn)、成批生產(chǎn)和單件生產(chǎn)三種類型，不同的生產(chǎn)類型有著完全不同的工藝特性。零件的生產(chǎn)類型是按零件的年生產(chǎn)綱領和產(chǎn)品特征來確定的。生產(chǎn)綱領是指企業(yè)在計劃期內(nèi)應當生產(chǎn)的產(chǎn)品產(chǎn)量和進度計劃。年生產(chǎn)綱領是包括備品和廢品在內(nèi)的某產(chǎn)品的年產(chǎn)量。零件的年生產(chǎn)綱領N可按下式計算 其中 N——是零件的生產(chǎn)綱領（件/年）； Q——產(chǎn)品的年產(chǎn)量（臺、輛/年）； m——每臺（輛）產(chǎn)品中該零件的數(shù)量（件/臺、輛）； a%——備品率，一般取2%-3%； b%——廢品率，一般取0.3%-0.7%； 根據(jù)上式結合題目給定數(shù)據(jù)，即可算出軸承架的生產(chǎn)綱領，進而確定出其生產(chǎn)類型。 Q=8000臺/年，m=1件/臺，取a%=3%，取b%=0.5%，由公式(1-1）有：(件/年).按照設計計劃要求，生產(chǎn)類型定為大批大量生產(chǎn)。 2.2確定毛坯的類型和制造方法 軸承架的材料為灰鑄鐵（HT200），適于鑄造。又因為軸承架結構較復雜，要求大批量生產(chǎn)，為提高生產(chǎn)效率降低制造成本，因此采用機器造型。機器造型鑄件尺寸精確，表面光潔，加工余量小，機械性能好完全滿足軸承架的生產(chǎn)要求。 3擬定工藝路線 工藝路線的擬定包括：定位基準的選擇；各表面加工方法的確定；加工階段的劃分；工序集中程度的確定；工序順序的安排?？紤]到實際經(jīng)驗的缺乏，加之時間的限制，主要進行了定位基準的選擇、各表面加工方法的確定和工序順序的安排工作。 3.1定位基準的選擇 擬定工藝路線的第一步是選擇定位基準，為使所選的定位基準能保證整個機械加工工藝過程順利進行，通常應先考慮如何選擇精基準來加工各個表面，然后考慮如何選擇粗基準把作為精基準的表面先加工出來。 粗基準主要是第一道加工工序的定位基準，選擇軸承架頂部端面為粗基準。因此要求鑄造的時候一定要保證頂部端面的精度要求和尺寸要求。以此精加工左、右端面和后端面。再以各端面精加工各孔。 3.2確定各表面的加工方法 工件上的加工表面往往需要通過粗加工、半精加工、精加工等才能逐步達到質(zhì)量要求，加工方法的選擇一般應根據(jù)每個表面的精度要求，先選擇能夠保證該要求的最終加工方法，然后再選擇前面一系列預備工序的加工方法和順序。 表2 各加工面加工方案 加工表面 精度要求/ 加工方案 軸承架左端面 6.3 粗銑-半精銑 軸承架右端面 6.3 粗銑-半精銑 軸承架后端面 6.3 粗銑-半精銑 Ф60孔 25 粗鏜（或擴孔） Ф50H7孔 6.3 鉆-鏜-擴-鉸 Ф30孔 6.3 鉆-擴 Ф35孔 25 粗鏜 4ХФ11孔 25 鉆-鉸 2ΧM12螺紋孔 6.3 車螺紋 B向平面 12.5 粗刨（粗銑） Ф60外圓面 6.3 粗車-半精車 Ф54外圓端面 6.3 粗車-半精車 Ф60外圓端面 6.3 粗車-半精車 3.3加工階段的劃分 1）粗加工階段 加工各端面平面，切除加工表面上的大部分余量，并且加工出精基準。 2）半精加工階段 消除主要表面粗加工后留下的誤差，保證其達到一定的精度，完成精度不高的表面加工 3.4工藝線路方案 根據(jù)表2各加工表面的加工方法，考慮加工過程中定位基準的選擇原則，確定工序順序。在工序順序安排中，不僅要考慮機械加工工序，還應考慮熱處理和輔助工序，遵循先基準后其他、先粗后精、先主后次、先面后孔的原則，最終確定的工序順序詳見表4，以此為依據(jù)，填寫機械加工工藝過程卡片。 表3 加工工序表 工序號 工序名稱 工序內(nèi)容 I 備料熱處理 II 鉸孔 機動鉸孔加工Ф6錐銷孔 III 粗銑-半精銑 Ф54外圓端面 IV 粗銑-半精銑 粗銑左端面、右端面，然后半精銑 V 粗銑-半精銑 后端面 VI 粗銑-半精銑 Ф60外圓端面 VII 鉆-鏜-擴-鉸 加工出Ф50H7孔 VIII 擴孔 加工Ф60孔 IX 粗車-半精車 車Ф60外圓面 X 粗銑 B向平面 XI 鉆-擴-鏜 先加工Ф30內(nèi)孔再加工Ф35內(nèi)孔 XII 鉆-鉸 先分別加工出四個Ф11通孔，再加工四個Ф16的沉頭孔 XIII 車螺紋 以軸承架的上端面為基準加工2ΧM12螺紋孔 XIV 車 加工各倒角 XV 鉗 去毛刺 XVI 終檢 3.5確定各工序的加工余量 根據(jù)表1-6至1-11和2-15至2-40，將各加工表面的工藝路線、工序（或工步）余量，工序（或工步）尺寸及其公差、表面粗糙度填入表4中。 表4 各工序加工余量的確定 加工表面 工步名稱 工步余量 基本尺寸 公差等級 粗糙度/ 精度公差 工序尺寸及偏差 軸承架左端面 半精銑 1 67 IT8 6.3 0.046 粗銑 4 68 IT11 12.5 0.19 毛坯 5 72 -- -- 3.2 72±1.6 軸承架右端面 半精銑 1 67 IT8 6.3 0.046 粗銑 4 68 IT11 12.5 0.19 毛坯 5 72 -- -- 3.2 72±1.6 軸承架后端面 半精銑 1.5 20 IT8 6.3 0.063 粗銑 4 21.5 IT11 12.5 0.22 毛坯 5.5 25.5 -- -- 2.6 25.5±1.3 Ф54外圓端面 半精銑 1 5 IT8 6.3 0.046 粗銑 4 6 IT11 12.5 0.074 毛坯 5 10 -- -- 2 10±1 Ф60外圓端面 半精銑 1 64 IT8 6.3 0.046 粗銑 4 65 IT11 12.5 0.19 毛坯 5 69 -- -- 3.2 69±1.6 Ф50H7孔 鉸 0.07 50 IT7 6.3 0.035 擴 0.18 49.93 IT8 6.3 0.039 鏜 0.05 49.75 IT9 6.3 0.062 鉆 24.7 49.7 IT11 12.5 0.16 毛坯 25 25 -- -- 2.4 25±1.2 Ф60孔 擴 10 60 IT12 25 0.3 Ф30孔 擴 2 30 IT10 6.3 0.084 鉆 13 28 IT11 -- 0.13 毛坯 15 15 -- -- 2.2 15±1.1 Ф35孔 粗鏜 5 35 IT11 25 0.16 4ХФ11沉頭孔 锪 5 16 IT11 25 0.11 鉆 2.1 11 IT11 25 0.11 毛坯 7.1 8.9 -- -- 2 8.9±1 B向平面 粗銑 6 54 IT11 12.5 0.19 Ф60外圓面 半精車 1.1 60 IT8 6.3 0.046 粗車 6 61.1 IT11 12.5 0.19 毛坯 7.1 67.1 -- -- 3.2 67.1±1.6 4 Ф30-Ф35孔切削用量的計算 4.1鉆孔工步切削用量的計算 該工步為粗加工，因此在考慮加工余量的情況下，選取=15mm;選擇f=0.5 mm/r;選擇v=20m/min。由公式（5-1）可求得該工序鉆頭轉(zhuǎn)速n=227.5r/min,查表4-5選取立式鉆床Z525,查表4-9選擇Z525轉(zhuǎn)速n=272r/min,再將此轉(zhuǎn)速代入（5-1）得v=23.91m/min。 4.2 擴孔工步切削用量的計算 該工步為半精加工，在考慮加工余量的前提下選取=2mm，查表5-23取f=0.8mm/r,查表5-24，v=89m/min,由公式(5-1)求得該工序擴孔鉆轉(zhuǎn)速n=945r/min,查表4-5取立式鉆床Z525, 查表4-9選擇Z525轉(zhuǎn)速n=960r/min,將此轉(zhuǎn)速代入(5-1)得v=90.43m/min。 5 加工Ф30孔基本工時的計算 5.1基本時間的計算 （1）鉆孔工步的基本時間 根據(jù)表5-41有公式，工步加工中心孔，因此式中=0， =2mm 將f=0.5mm/r、n=272r/min、l=64mm代入t=29.1s （2）擴孔工步的基本時間 根據(jù)表5-41有公式，其中，，, l=64mm、f=0.8mm/r、n=960r/min則t=5.3s 5.2 輔助時間的確定 輔助時間包含裝卸工件、開停機床、改變切削用量、測量加工尺寸、引進或退回刀具等動作所消耗的時間，一般按基本時間的15%-20%估算。因此=（29.1+5.3）×0.2=6.88s 5.3其他時間的計算 除了作業(yè)時間以外，每道工序的單件時間還包括布置工作的時間、休息與生理需要時間和準備與終結時間。由于生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)，分攤到每個工件上的準備與終結時間甚微，可忽略不計；布置工作的時間是作業(yè)時間的，休息與生理需要時間是作業(yè)時間的，本工件均取3%，則各工序的其他時間（+）可按關系式（3%+3%）×（）計算，其他時間：+ =3s. 5.4 單件時間定額 單件時間定額包括基本時間、輔助時間及其他時間，因此單件時間定額為29.1+5.3+6.88+3=44.28s 5.5編制工序卡片 在軸承架夾具設計中，指定加工工序是加工Ф30孔。根據(jù)切削用量的計算和基本工時的計算即可制訂出該工序的工序卡片，具體內(nèi)容詳見機械加工工序卡片。 6 Ф30孔專用夾具設計 機床夾具是一種在金屬切削機床上實現(xiàn)裝夾任務的工藝裝備，機床夾具的功用主要是：穩(wěn)定地保證工件的加工精度；減少輔助工時，提高勞動生產(chǎn)率；擴大機床的使用范圍，實現(xiàn)一機多能。對于所加工零件用常規(guī)的夾具（即通用夾具）其生產(chǎn)效率是很低的，同時加工精度也不容易保證。考慮到軸承架零件屬于大批量生產(chǎn)，所以應該對其設計專用夾具，以保證加工精度和提高勞動生產(chǎn)率。 6.1定位方案的設計 根據(jù)零件的形狀，現(xiàn)設計如圖定位方案，采用平面、固定式定位銷、活動V型塊。現(xiàn)就各定位元件進行分析： 1) 固定式定位銷限制 2) 活動V型塊限制 3) 平面限制、、 以上是對各定位元件的定位分析，限制了零件的5個自由度，定位合理，滿足零件的加工要求。 6.2定位誤差分析與計算 所謂定位誤差，是指由于工件定位造成的加工面相對工序基準的位置誤差。因為對一批工件來說，刀具經(jīng)調(diào)整后位置是不動的，即被加工表面的位置相對于定位基準是不變的，所以定位誤差就是工序基準在加工尺寸方向上的最大變動量。造成定位誤差的原因有：由于定位基準與工序基準不一致所引起的定位誤差，稱基準不重合誤差，即工序基準相對定位基準在加工尺寸方向上的最大變動量，以表示；由于定位副制造誤差及其配合間隙所引起的定位誤差，稱基準位移誤差，即定位基準的相對位置在加工尺寸方向上的最大變動量，以表示。， 根據(jù)表8-13，=0.030/2/=0.02m＜ 6.3 導向元件的設計 鉆床夾具的刀具導向元件為鉆套，鉆套的作用是確定刀具相對夾具定位元件的位置，并在加工中對鉆頭等孔加工刀具進行引導，防止刀具在加工中發(fā)生偏斜。 由于該孔的加工方法是先鉆孔，再擴孔，因此選擇快換鉆套（JB/T8045.3-1999）。如圖所示： 鉆套高度與所鉆孔的孔距精度、工件材料、孔加工深度、刀具剛度、工件表面形狀等因素有關。鉆套高度H越大，刀具的導向性能越好，但刀具與鉆套的摩擦越大，一般取H=(1-2.5)d，孔徑小、精度要求高時，H取較大值。H=(1-2.5)d=(1-2.5)×28=(28-70),取H=56mm。 鉆套底部與工件間的距離h稱為排屑間隙，H值應適當選取，h值太小時，切屑難以自由排出，使加工表面被破壞；h值太大時，會降低鉆套對鉆頭的導向作用，影響加工精度。加工鑄鐵時，h=（0.3-0.7）d；加工鋼時，h=(0.7-1.5)d。由于軸承架材料為HT200，所以其排屑間隙h=(0.3-0.7)d=(0.3-0.7)×28=(8.4-19.6),取h=12mm。 6.4 夾緊裝置的選擇 夾緊裝置的確定需要考慮裝置夾緊力的作用點、方向、大小等要素，因此，對于本零件工序，選擇螺旋壓板夾緊機構。選擇螺旋壓板夾緊機構對工件夾緊，根據(jù)表10-1壓緊力 其中為考慮傳動機構轉(zhuǎn)軸摩擦損失時的傳動效率，螺紋升角=，為螺紋摩擦角，再有，K為安全系數(shù)。粗加工時取K=2.5-3,精加工時取K=1.5-2。此方案夾緊力的作用力方向利于減少所需夾緊力的大小。 根據(jù)《機械夾具設計手冊軟件版V1.0》有切削力計算，其中f=0.5，=0.6得出=6738N 6.5 夾具結構設計與簡要操作說明 為減少輔助時間，夾具設計保證快速定位和夾緊，提高生產(chǎn)效率，以滿足大批量生產(chǎn)的要求。采用螺旋壓板式壓緊，夾緊力的作用力方向利于減少所需夾緊力的大小，且力的方向垂直于工件的主要定位基準。夾具采用平面、圓柱銷、V型塊進行定位，具體結構如專用夾具零件圖和裝配圖所示。裝夾時，先要撥壓V型塊，當軸承架按圖示位子裝夾完后，再用兩邊的加緊裝置夾住軸承架，最后將鉆套裝入橫板孔內(nèi)，便可加工零件了。 由于安裝鉆套，裝夾工件時有一定的不便，但是可以實現(xiàn)快速定位、對刀，夾具底部的通孔防止鉆頭直接接觸到鉆床，保護刀具。兩邊都有較大空間利于排屑。 7 方案綜合評價與結論 對于Φ30孔的加工采用平面、圓柱銷、V型塊進行定位，這種定位方式限制了工件的5個自由度，盡管是不完全定位但滿足加工要求，定位合理。加工方案為鉆-擴，因為，零件的精度要求不高。整個方案在機床設備種類有限的情況下仍可以大量生產(chǎn)，并且生產(chǎn)效率較高。 8 體會與展望 通過這次機械制造技術基礎的課程設計，有得到一次有效的實訓。課程設計過程中，翻閱各類書籍，查閱大量資料，這不僅擴大了我的視野增長專業(yè)知識，而且涉及的各機械方面的知識再一次得到鞏固和加深。課程設計是對所學知識進行實際運用，理論聯(lián)系實踐，鍛煉實際動手能力、分析問題、解決問題及把握全局的能力。 在相當長的一個可以預見的歷史時期內(nèi)，機械工業(yè)仍然是衡量一個國家現(xiàn)代化程度與工業(yè)化進程的最主要標準，微電子工業(yè)與生物技術等產(chǎn)業(yè)要做到徹底脫離機械工業(yè)而獨立目前看來還沒有可能。而機械工業(yè)的最基本組成部分——零件的加工制造，當然的成為衡量機械發(fā)展水平的重要指標。即使經(jīng)過幾十年的積累，我國在零部件制造方面也只是在低端徘徊，產(chǎn)品也以低端為主。精密性和工藝性水平仍遠遠沒有達到國際先進水平。即使在一些名為國產(chǎn)的設施上，進口件扮演的往往是核心角色。此次汶川地震中救災的直升機主力——20世紀80年代中美蜜月期時購買的“黑鷹”直升機——至今仍然需要每年從美國進口零備件以維持運轉(zhuǎn)。這可以看做我國機械工業(yè)的一個縮影。看到這里，突覺慚愧。我們國家有好多的高科技都是在模仿發(fā)達國家，當人家問及知識產(chǎn)權和技術轉(zhuǎn)讓費時，我們模仿出來的產(chǎn)品卻達不到別人的質(zhì)量標準。然而對于國內(nèi)的現(xiàn)狀，不必太悲觀。盡管我國工業(yè)時代來的較晚，底子薄，要相信按照目前的發(fā)展速度“中國制造”一定會征服世界的。 參考文獻 [1] 陳宏鈞.簡明機械加工工藝手冊［M］.北京:機械工業(yè)出版社,2007 [2] 鞏云鵬等編.機械設計課程設計［M］.沈陽：東北大學出版社，2000 [3] 韓正銅，王天煜主編.機械精度射擊與檢測［M］.徐州：中國礦業(yè)大學出版社，2007 [4] 黃健求主編.機械制造技術基礎［M］.北京：機械工業(yè)出版社，2005 [5] 馬壯等主編.工程材料與成型工藝［M］.沈陽：東北大學出版社，2007 [6] 陳國香主編.機械制造與模具制造工藝學［M］.北京:清華大學出版社,2006.5. [7] 秦國華、張衛(wèi)紅主編.機床夾具的現(xiàn)代設計方法［M］.北京：航空工業(yè)出版社,2006. [8] 肖繼德、陳寧平主編.機床夾具設計（第二版）［M］.北京：機械工業(yè)出版社,2000. [9] 艾興等編. 切削用量簡明手冊［M］. 北京:機械工業(yè)出版社,2000.3. [10] 王光斗等主編.機床夾具設計手冊［M］.上海:上海科學技術出版,2000.11. 附件1：外文資料翻譯譯文 機械設計 摘要： 機器是由機械裝置和其它組件組成的。它是一種用來轉(zhuǎn)換或傳遞能量的裝置，例如：發(fā)動機、渦輪機、車輛、起重機、印刷機、洗衣機、照相機和攝影機等。許多原則和設計方法不但適用于機器的設計，也適用于非機器的設計。術語中的“機械裝置設計” 的含義要比“機械設計”的含義更為廣泛一些，機械裝置設計包括機械設計。在分析運動及設計結構時，要把產(chǎn)品外型以及以后的保養(yǎng)也要考慮在機械設計中。在機械工程領域中，以及其它工程領域中，所有這些都需要機械設備，比如：開關、凸輪、閥門、船舶以及攪拌機等。 關鍵詞： 設計流程 設計規(guī)則 機械設計 設計流程 設計開始之前就要想到機器的實際性，現(xiàn)存的機器需要在耐用性、效率、重量、速度，或者成本上得到改善。新的機器必需具有以前機器所能執(zhí)行的功能。 在設計的初始階段，應該允許設計人員充分發(fā)揮創(chuàng)造性，不要受到任何約束。即使產(chǎn)生了許多不切實際的想法，也會在設計的早期，即在繪制圖紙之前被改正掉。只有這樣，才不致于阻斷創(chuàng)新的思路。通常,還要提出幾套設計方案，然后加以比較。很有可能在這個計劃最后決定中,使用了某些不在計劃之內(nèi)的一些設想。 一般的當外型特點和組件部分的尺寸特點分析得透徹時，就可以全面的設計和分析。接著還要客觀的分析機器性能的優(yōu)越性，以及它的安全、重量、耐用性，并且競爭力的成本也要考慮在分析結果之內(nèi)。每一個至關重要的部分要優(yōu)化它的比例和尺寸，同時也要保持與其它組成部分相協(xié)調(diào)。 也要選擇原材料和處理原材料的方法。通過力學原理來分析和實現(xiàn)這些重要的特性，如那些靜態(tài)反應的能量和摩擦力的最佳利用，像動力慣性、加速動力和能量；包括彈性材料的強度、應力和剛度等材料的物理特性，以及流體潤滑和驅(qū)動器的流體力學。設計的過程是重復和合作的過程，無論是正式或非正式的進行，對設計者來說每個階段都很重要。 最后，以圖樣為設計的標準，并建立將來的模型。如果它的測試是符合事先要求的，則再將對初步設計進行某些修改，使它能夠在制造成本上有所降低。產(chǎn)品的設計需要不斷探索和發(fā)展。許多方案必須被研究、試驗、完善，然后決定使用還是放棄。雖然每個工程學問題的內(nèi)容是獨特的，但是設計師可以按照類似的步驟來解決問題。 產(chǎn)品的責任訴訟迫使設計人員和公司在選擇材料時，采用最好的程序。在材料過程中，五個最常見的問題為：（a）不了解或者不會使用關于材料應用方面的最新最好的信息資料；(b)未能預見和考慮材料的合理用途（如有可能，設計人員還應進一步預測和考慮由于產(chǎn)品使用方法不當造成的后果。在近年來的許多產(chǎn)品責任訴訟案件中，由于錯誤地使用產(chǎn)品而受到傷害的原告控告生產(chǎn)廠家，并且贏得判決）；(c)所使用的材料的數(shù)據(jù)不全或是有些數(shù)據(jù)不確定，尤其是當其性能數(shù)據(jù)長期不更新；(d)質(zhì)量控制方法不適當和未經(jīng)驗證；(e)由一些完全不稱職的人員選擇材料。 通過對上述五個問題的分析，可以得出這些問題是沒有充分理由而存在的結論。對這些問題的研究分析可以為避免這些問題的出現(xiàn)而指明方向。盡管采用最好的材料選擇方法也不能避免發(fā)生產(chǎn)品責任訴訟，設計人員和工業(yè)界按照適當?shù)某绦蜻M行材料選擇，可以大大減少訴訟的數(shù)量。 從以上的討論可以看出，選擇材料的人們應該對材料的性質(zhì)，特點和加工方法有一個全面而基本的了解。 在隨后生產(chǎn)和售后服務的幾年中，要接受新觀念的變化，或者由試驗和經(jīng)驗為基礎，進一步分析并改進。 一些設計規(guī)則 在本節(jié)中，建議要運用創(chuàng)造性的態(tài)度來替代和改進。也許會創(chuàng)造出更實用、更經(jīng)濟、更耐用的產(chǎn)品。 為了激發(fā)創(chuàng)造性思維，下列是設計和分析的建議規(guī)則。前六個規(guī)則對設計者來說特別適用。 1. 要有創(chuàng)造性的利用所需要的物理性質(zhì)和控制過程。 2. 認識負載產(chǎn)生的影響及其意義。 3. 預測沒有想到的負載。 4. 創(chuàng)造出對載荷更為有利的條件。 5. 提供良好的應力分布和最小的剛度條件。 6. 運用最簡單的方程來優(yōu)化體積和面積。 7. 選擇組合材料。 8. 仔細選擇所備的原料和不可缺少的組件。 9. 調(diào)整有效的設計方案，以適應生產(chǎn)過程和降低成本。 10. 規(guī)定好準確的位置條件為了使組件安裝時不干涉。 機械設計包括一下內(nèi)容： 1. 對設計過程、設計所需要公式以及安全系數(shù)進行介紹。 2. 回顧材料特性、靜態(tài)和動態(tài)載荷分析，包括梁、振動和沖擊載荷。 3. 回顧應力的基本規(guī)律和失效分析。 4. 介紹靜態(tài)失效理論和靜態(tài)載荷下機械斷裂分析。 5. 介紹疲勞失效理論并強調(diào)在壓力條件下接近高循環(huán)的疲勞設計，這通常用在旋轉(zhuǎn)機械的設計中。 6. 深入探討機械磨損機理、表面接觸應力和表面疲勞現(xiàn)象。 7. 使用疲勞分析技術校核軸的設計。 8. 討論潤滑油膜與滾動軸承的理論和應用。 9. 深入介紹直齒圓柱齒輪的動力學、設計和應力分析，并簡單介紹斜齒輪、錐齒輪和渦輪有關方面的問題。 10. 討論彈簧設計、螺桿等緊固件的設計，包括傳動螺桿和預緊固件。 11. 介紹盤式和鼓式離合器以及制動器的設計和技術說明。 機械設計 一臺完整機器的設計是一個復雜的過程。機械設計是一項創(chuàng)造性的工作。設計工程師不僅在工作上要有創(chuàng)造性，還必須在機械制圖、運動學、工程材料、材料力學和機械制造工藝學等方面具有深厚的基礎知識。 任何產(chǎn)品在設計時第一步就是選擇產(chǎn)品每個部分的構成材料。許多的材料被今天的設計師所使用。對產(chǎn)品的功能，它的外觀、材料的成本、制造的成本作出必要的選擇是十分重要的。對材料的特性必須事先作出仔細的評估。 仔細精確的計算是必要的，以確保設計的有效性。在任何失敗的情況下，最好知道在最初設計中有有缺陷的部件。計算（圖紙尺寸）檢查是非常重要的。一個小數(shù)點的位置放錯，就可以導致一個本可以完成的項目失敗。設計工作的各個方面都應該檢查和復查。 計算機是一種工具，它能夠幫助機械設計師減輕繁瑣的計算，并對現(xiàn)有數(shù)據(jù)提供進一步的分析?；酉到y(tǒng)基于計算機的能力，已經(jīng)使計算機輔助設計（CAD）和計算機輔助制造（CAM）成為了可能。心理學家經(jīng)常談論如何使人們適應他們所操作的機器。設計人員的基本職責是努力使機器來適應人們。這并不是一項容易的工作，因為實際上并不存在著一個對所有人來說都是最優(yōu)的操作范圍和操作過程。另一個重要問題，設計工程師必須能夠同其他有關人員進行交流和磋商。在開始階段，設計人員必須就初步設計同管理人員進行交流和磋商，并得到批準。這一般是通過口頭討論，草圖和文字材料進行的。 如前所訴，機械設計的目的是生產(chǎn)能夠滿足人類需求的產(chǎn)品。發(fā)明、發(fā)現(xiàn)和科技知識本身并不一定能給人類帶來好處，只有當它們被應用在產(chǎn)品上才能產(chǎn)生效益。因而，應該認識到在一個特定的產(chǎn)品進行設計之前，必須先確定人們是否需要這種產(chǎn)品。 應當把機械設計看成是機械設計人員運用創(chuàng)造性的才能進行產(chǎn)品設計、系統(tǒng)分析和制定產(chǎn)品的制造工藝學的一個良機。掌握工程基礎知識要比熟記一些數(shù)據(jù)和公式更為重要。僅僅使用數(shù)據(jù)和公式是不足以在一個好的設計中做出所需的全部決定的。另一方面，應該認真精確的進行所有運算。例如，即使將一個小數(shù)點的位置放錯，也會使正確的設計變成錯誤的。 一個好的設計人員應該勇于提出新的想法，而且愿意承擔一定的風險，當新的方法不適用時，就使用原來的方法。因此，設計人員必須要有耐心，因為 所花費的時間和努力并不能保證帶來成功。一個全新的設計，要求屏棄許多陳舊的，為人們所熟知的方法。由于許多人墨守成規(guī)，這樣做并不是一件容易的事。一位機械設計師應該不斷地探索改進現(xiàn)有的產(chǎn)品的方法，在此過程中應該認真選擇原有的、經(jīng)過驗證的設計原理，將其與未經(jīng)過驗證的新觀念結合起來。 新設計本身會有許多缺陷和未能預料的問題發(fā)生，只有當這些缺陷和問題被解決之后，才能體現(xiàn)出新產(chǎn)品的優(yōu)越性。因此，一個性能優(yōu)越的產(chǎn)品誕生的同時，也伴隨著較高的風險。應該強調(diào)的是，如果設計本身不要求采用全新的方法，就沒有必要僅僅為了變革的目的而采用新方法。 附件2：外文原文（復印件） Mechanical Design Abstract: A machine is a combination of mechanisms and other components which transforms, transmits. Examples are engines, turbines, vehicles, hoists, printing presses, washing machines, and movie cameras. Many of the principles and methods of design that apply to machines also apply to manufactured articles that are not true machines. The term "mechanical design" is used in a broader sense than "machine design" to include their design. the motion and structural aspects and the provisions for retention and enclosure are considerations in mechanical design. Applications occur in the field of mechanical engineering, and in other engineering fields as well, all of which require mechanical devices, such as switches, cams, valves, vessels, and mixers. Keywords: Mechanical Design mechanisms Design Process The Design Process Designing starts with a need real.Existing apparatus may need improvements in durability, efficiency, weight, speed, or cost. New apparatus may be needed to perform a function previously done by men, such as computation, assembly, or servicing. With the objective wholly or partly In the design preliminary stage, should allow to design the personnel fully to display the creativity, not each kind of restraint. Even if has had many impractical ideas, also can in the design early time, namely in front of the plan blueprint is corrected. Only then, only then does not send to stops up the innovation the mentality. Usually, must propose several sets of design proposals, then perform the comparison. Has the possibility very much in the plan which finally designated, has used certain not in plan some ideas which accepts. When the general shape and a few dimensions of the several components become apparent, analysis can begin in earnest. The analysis will have as its objective satisfactory or superior performance, plus safety and durability with minimum weight, and a competitive cost. Optimum proportions and dimensions will be sought for each critically loaded section, together with a balance between the strengths of the several components. Materials and their treatment will be chosen. These important objectives can be attained only by analysis based upon the principles of mechanics, such as those of static for reaction forces and for the optimum utilization of friction; of dynamics for inertia, acceleration, and energy; of elasticity and strength of materials for stress and deflection; of physical behavior of materials; and of fluid mechanics for lubrication and hydrodynamic drives. The analyses may be made by the same engineer who conceived the arrangement of mechanisms, or, in a large company, they may be made by a separate analysis division or research group. Design is a reiterative and cooperative process, whether done formally or informally, and the analyst can contribute to phases other than his own. Product design requires much research and development. Many Concepts of an idea must be studied, tried, and then either used or discarded. Although the content of each engineering problem is unique, the designers follow the similar process to solve the problems. Product liability suits designers and forced in material selection, using the best program. In the process of material, the most common problems for five (a) don't understand or not use about the latest application materials to the best information, (b) failed to foresee and consider the reasonable use material may (such as possible, designers should further forecast and consider due to improper use products. In recent years, many products liability in litigation, the use of products and hurt the plaintiff accused manufacturer, and won the decision), (c) of the materials used all or some of the data, data, especially when the uncertainty long-term performance data is so, (d) quality control method is not suitable and unproven, (e) by some completely incompetent persons choose materials. Through to the above five questions analysis, may obtain these questions is does not have the sufficient reason existence the conclusion. May for avoid these questions to these questions research analyses the appearance indicating the direction. Although uses the best choice of material method not to be able to avoid having the product responsibility lawsuit, designs the personnel and the industry carries on the choice of material according to the suitable procedure, may greatly reduce the lawsuit the quantity. May see from the above discussion, the choice material people should to the material nature, the characteristic and the processing method have comprehensive and the basic understanding. Finally, a design based upon function, and a prototype may be built. If its tests are satisfactory, the initial design will undergo certain modifications that enable it to be manufactured in quantity at a lower cost. During subsequent years of manufacture and service, the design is likely to undergo changes as new ideas are conceived or as further analyses based upon tests and experience indicate alterations. Sales appeal. Some Rules for Design In this section it is suggested that, applied with a creative attitude, analyses can lead to important improvements and to the conception and perfection of alternate, perhaps more functional, economical, and durable products. To stimulate creative thought, the following rules are suggested for the designer and analyst. The first six rules are particularly applicable for the analyst. 1. A creative use of need of physical properties and control process. 2. Recognize functional loads and their significance. 3. Anticipate unintentional loads. 4. Devise more favorable loading conditions. 5. Provide for favorable stress distribution and stiffness with minimum weight. 6. Use basic equations to proportion and optimize dimensions. 7. Choose materials for a combination of properties. 8. Select carefully, stock and integral components. 9. Modify a functional design to fit the manufacturing process and reduce cost. 10. Provide for accurate location and noninterference of parts in assembly. Machinery design covers the following contents. 1. Provides an introduction to the design process , problem formulation ,safety factors. 2. Reviews the material properties and static and dynamic loading analysis , Including beam , vibration and impact loading. 3. Reviews the fundamentals of stress and defection analysis. 4. Introduces fatigue-failure theory with the emphasis on stress-life approaches to high-cycle fatigue design, which is commonly used in the design of rotation machinery. 5. Discusses thoroughly the phenomena of wear mechanisms, surface contact stresses ,and surface fatigue. 6. Investigates shaft design using the fatigue-analysis techniques. 7. Discusses fluid-film and rolling-element bearing theory and application 8. Gives a thorough introduction to the kinematics, design and stress analysis of spur gears , and a simple introduction to helical ,bevel ,and worm gearing. 9. Discusses spring design including compression ,extension and torsion springs. 10. Deals with screws and fasteners including power screw and preload fasteners. 11. Introduces the design and specification of disk and drum clutches and brakes. Machine Design The complete design of a machine is a complex process. The machine design is a creative work. Project engineer not only must have the creativity in the work, but also must in aspect and so on mechanical drawing, kinematics, engineerig material, materials mechanics and machine manufacture technology has the deep elementary knowledge. One of the first steps in the design of any product is to select the material from which each part is to be made. Numerous materials are available to today's designers. The function of the product, its appearance, the cost of the material, and the cost of fabrication are important in making a selection. A careful evaluation of the properties of a. material must be made prior to any calculations. Careful calculations are necessary to ensure the validity of a design. In case of any part failures, it is desirable to know what was done in originally designing the defective components. The checking of calculations (and drawing dimensions) is of utmost importance. The misplacement of one decimal point can ruin an otherwise acceptable project. All aspects of design work should be checked and rechecked. The computer is a tool helpful to mechanical designers to lighten tedious calculations, and provide extended analysis of available data. Interactive systems, based on computer capabilities, have made possible the concepts of computer aided design (CAD) and computer-aided manufacturing (CAM). How does the psychologist frequently discuss causes the machine which the people adapts them to operate. Designs personnel''s basic responsibility is diligently causes the machine to adapt the people. This certainly is not an easy work, because certainly does not have to all people to say in fact all is the most superior operating area and the operating process. Another important question, project engineer must be able to carry on the exchange and the consultation with other concerned personnel. In the initial stage, designs the personnel to have to carry on the exchange and the consultation on the preliminary design with the administrative personnel, and is approved. This generally is through the oral discussion, the schematic diagram and the writing material carries on. If front sues, the machine design goal is the production can meet the human need the product. The invention, the discovery and technical knowledge itself certainly not necessarily can bring the advantage to the humanity, only has when they are applied can produce on the product the benefit. Thus, should realize to carries on before the design in a specific product, must first determine whether the people do need this kind of product Must regard as the machine design is the machine design personnel carries on using creative ability the product design, the system analysis and a formulation product manufacture technology good opportunity. Grasps the project elementary knowledge to have to memorize some data and the formula is more important than. The merely service data and the formula is insufficient to the completely decision which makes in a good design needs. On the other hand, should be earnest precisely carries on all operations. For example, even if places wrong a decimal point position, also can cause the correct design to turn wrongly. A good design personnel should dare to propose the new idea, moreover is willing to undertake the certain risk, when the new method is not suitable, use original method. Therefore, designs the personnel to have to have to have the patience, because spends the time and the endeavor certainly cannot guarantee brings successfully. A brand-new design, the request screen abandons obsoletely many, knows very well the method for the people. Because many person of conservativeness, does this certainly is not an easy matter. A mechanical designer should unceasingly explore the improvement existing product the method, should earnestly choose originally, the process confirmation principle of design in this process, with has not unified it after the confirmation new idea.