Se hai fatto progettazione meccanica per diversi anni o più di dieci anni, allora leggi attentamente questo articolo, il riassunto dell'esperienza che vuoi scrivere è già qui.
Progettazione meccanica (progettazione della macchina), secondo i requisiti di utilizzo, concepisce, analizza e calcola il principio di funzionamento, la struttura, la modalità di movimento, la modalità di trasmissione della forza e dell'energia, il materiale, la forma e le dimensioni di ogni parte, il metodo di lubrificazione, ecc. del macchina e li converte in Una descrizione specifica viene utilizzata come base di produzione per il processo di lavoro.
La progettazione meccanica è una parte importante dell'ingegneria meccanica, il primo passo nella produzione meccanica e il fattore più importante che determina le prestazioni meccaniche.
L'obiettivo della progettazione meccanica è progettare il miglior macchinario in varie condizioni limitate (come materiali, capacità di elaborazione, conoscenze teoriche e metodi di calcolo, ecc.), ovvero realizzare progetti ottimali.
Una progettazione ottimale deve considerare in modo completo molti requisiti, generalmente tra cui: le migliori prestazioni di lavoro, il costo di produzione più basso, le dimensioni e il peso più piccoli, l'uso più affidabile, il consumo più basso e il minor inquinamento ambientale. Questi requisiti sono spesso contraddittori e la loro importanza relativa varia a seconda del tipo e dell'applicazione del macchinario. Il compito del progettista è quello di soppesare l'importanza in base alla situazione specifica e fare piani generali in modo che il macchinario progettato abbia il miglior effetto tecnico ed economico globale.
In passato, l'ottimizzazione del progetto si basava principalmente sulla conoscenza, l'esperienza e la lungimiranza del progettista. Con lo sviluppo di nuove discipline come la teoria di base dell'ingegneria meccanica, l'ingegneria del valore e l'analisi dei sistemi, l'accumulo di dati tecnici ed economici per la produzione e l'uso e la divulgazione e l'applicazione dei computer, l'ottimizzazione abbandona gradualmente i giudizi soggettivi e si basa su calcoli scientifici. (Nota del redattore: i "vecchi" ingegneri dovrebbero prestare attenzione, se non fanno progressi, verranno eliminati)
La progettazione di vari macchinari industriali, in particolare la progettazione meccanica dell'intero e dell'intero sistema, deve essere collegata a varie tecnologie industriali correlate ed è difficile formare una disciplina indipendente. Pertanto, sono emerse sottodiscipline di progettazione meccanica professionale come la progettazione di macchine agricole, la progettazione di macchine minerarie, la progettazione di pompe, la progettazione di compressori, la progettazione di turbine a vapore, la progettazione di motori a combustione interna e la progettazione di macchine utensili. (Nota del redattore: il vecchio detto dice che "l'intreccio è come una montagna", ma ora è "andare insieme come una montagna". È anche un progetto meccanico. Sei un esperto in questo campo. Se passi a un altro campo , potresti essere un laico)
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Classificazione del progetto
La progettazione meccanica può essere suddivisa in tre categorie: nuova progettazione, progettazione ereditata e progettazione variante.
1. Nuovo design
Applica la scienza e la tecnologia mature o le nuove tecnologie che si sono dimostrate fattibili attraverso esperimenti per progettare nuovi tipi di macchinari che non sono mai stati visti prima.
2. Progettazione ereditaria
Secondo l'esperienza d'uso e lo sviluppo tecnologico, il macchinario esistente è progettato e aggiornato per migliorare le sue prestazioni, ridurre i costi di produzione o ridurre i costi operativi.
3. Variante progettuale
Al fine di soddisfare le nuove esigenze, vengono apportate alcune modifiche o integrazioni e soppressioni ai macchinari esistenti per sviluppare prodotti varianti diversi dalla tipologia standard.
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processo principale
1. Formulare attività di progettazione in base alle esigenze del cliente, alle esigenze del mercato e ai nuovi risultati della ricerca scientifica.
2. Progetto preliminare. Compresa la determinazione del principio di funzionamento e della forma strutturale di base della macchina, l'esecuzione della progettazione del movimento, la progettazione strutturale e il disegno di un disegno generale preliminare e una revisione preliminare.
3. Progettazione tecnica. Compresa la modifica del progetto (secondo l'opinione della prima revisione), il disegno di tutte le parti e nuovi disegni generali e la seconda revisione.
4. Progettazione del disegno di lavoro. Compresa la modifica finale (secondo i pareri della seconda revisione), il disegno di tutti i disegni esecutivi (come i disegni delle parti, i disegni dell'assieme dei componenti e i disegni dell'assieme generale, ecc.) e la formulazione di tutti i documenti tecnici (come l'elenco delle parti, l'elenco di parti soggette ad usura, istruzioni per l'uso, ecc.).
5. Finalizzare il progetto. Macchinari per la produzione in lotti o in serie. Per la progettazione meccanica con compiti di progettazione relativamente semplici (come la nuova progettazione di macchinari semplici, la progettazione ereditaria o la progettazione di varianti di macchinari generici, ecc.), la procedura di progettazione preliminare può essere omessa.
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fase di progettazione
La qualità di una macchina dipende essenzialmente dalla qualità del progetto. Il ruolo svolto dal processo produttivo sulla qualità della macchina è essenzialmente quello di raggiungere la qualità specificata al momento della progettazione. Pertanto, la fase di progettazione della macchina è la chiave per determinare se la macchina è buona o cattiva.
Il processo di progettazione discusso si riferisce solo al processo di progettazione tecnica in senso stretto. È un processo di lavoro creativo, ma anche un lavoro che utilizza il più possibile l'esperienza di successo esistente. Solo combinando bene eredità e innovazione possiamo progettare macchine di alta qualità. In quanto macchina completa, è un sistema complesso. Per migliorare la qualità del design, ci deve essere una procedura di progettazione scientifica. Sebbene sia impossibile elencare un programma unico che sia efficace in ogni situazione, sulla base dell'esperienza pluriennale delle persone nella progettazione di macchine, il programma di progettazione di una macchina può sostanzialmente essere quello mostrato nella tabella.
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Ogni fase è brevemente descritta di seguito.
(1) Pianificazione
Nella fase di pianificazione, dovrebbero essere effettuate indagini, ricerche e analisi adeguate sulla domanda della macchina progettata (Nota dell'editore: come studiare attentamente la domanda del cliente e fornire informazioni pertinenti, comunicare ripetutamente con il cliente per chiarire le idee e le intenzioni del cliente, ecc.), attraverso l'Analisi, per chiarire ulteriormente le funzioni che la macchina dovrebbe avere, e proporre i vincoli determinati dall'ambiente, dall'economia, dall'elaborazione e dal limite di tempo per il futuro processo decisionale. Su questa base, scrivi chiaramente i requisiti generali e i dettagli dell'attività di progettazione e infine forma un libro delle attività di progettazione come riepilogo di questa fase.
Il task book di progettazione dovrebbe generalmente includere: la funzione della macchina, la stima dell'economia e della protezione ambientale, la stima approssimativa dei requisiti di produzione, i requisiti di utilizzo di base e il limite di tempo previsto per il completamento dell'attività di progettazione, ecc. , generalmente si può fornire solo un intervallo ragionevole per questi requisiti e condizioni, piuttosto che cifre esatte. Ad esempio, può essere determinato dai requisiti che devono essere soddisfatti, dai requisiti minimi e dai requisiti che si prevede di raggiungere.
(2) Progettazione dello schema
Secondo diversi principi operativi, è possibile elaborare una varietà di schemi specifici per le agenzie esecutive. Ad esempio, in termini di filettatura, il pezzo può essere solo ruotato e l'utensile può essere spostato linearmente per tagliare il filetto (come tagliare il filetto su un normale tornio), oppure il pezzo può essere tenuto fermo mentre l'utensile ruota e si muove per tagliare il filo (come l'elaborazione di fili con matrici). Vale a dire, anche per lo stesso principio di funzionamento, possono esserci diverse soluzioni strutturali diverse.
Anche lo schema della parte motore primo (n.d.r.: parte potenza) può ovviamente avere molte scelte. A causa dell'universalità dell'alimentazione e dello sviluppo della tecnologia di azionamento elettrico, si può affermare che la stragrande maggioranza delle macchine stazionarie ora preferisce il motore elettrico come motore primo. I motori primi termici sono utilizzati principalmente in aerei da trasporto, macchine edili o macchine agricole. Anche se il motore viene utilizzato come motore primo, ci sono anche opzioni per CA e CC, alta velocità e bassa velocità, ecc.
Lo schema della parte di trasmissione è più complesso e diversificato. Per lo stesso compito di trasmissione, può essere completato da una varietà di meccanismi e combinazioni di meccanismi diversi. Pertanto, se IV è usato per rappresentare il numero di possibili soluzioni della parte motrice, e N2 e N3 rappresentano rispettivamente i possibili numeri di soluzioni della parte di trasmissione e della parte esecutiva, allora il numero di possibili soluzioni IV della macchina come un intero è Ni×N2×N3. (Nota del redattore: le soluzioni efficaci sono realizzabili solo funzionalmente e quindi vagliate dal punto di vista tecnico ed economico)
Quanto sopra è discusso solo in termini di tre parti principali che compongono la macchina. A volte è necessario considerare la configurazione dei sistemi ausiliari.
Tra tante soluzioni, solo poche sono tecnicamente fattibili. Questi diversi schemi fattibili dovrebbero essere valutati in modo completo dagli aspetti della tecnologia, dell'economia e della protezione ambientale. Esistono molti metodi di valutazione e la valutazione economica è presa come esempio per illustrare brevemente.
Quando si valuta in termini di economia, è necessario considerare non solo l'economia di progettazione e produzione, ma anche l'economia di utilizzo. Se lo schema strutturale della macchina è più complicato, il suo costo di progettazione e produzione sarà relativamente aumentato, ma le sue funzioni saranno più complete e la sua produttività sarà maggiore, quindi anche l'economia di utilizzo sarà migliore. Al contrario, per una macchina con una struttura relativamente semplice e funzioni insufficienti, sebbene i costi di progettazione e fabbricazione siano bassi, il costo di esercizio aumenterà. Quando si valuta l'economia di progettazione e produzione di schemi strutturali, può anche essere espressa dal costo dell'efficacia unitaria. Ad esempio, il costo per unità di potenza in uscita, il costo di un singolo prodotto, ecc.
Quando si valuta la macchina, è necessario analizzare l'affidabilità della macchina e prendere l'affidabilità come indice di valutazione. Da un punto di vista dell'affidabilità, spesso non è saggio perseguire ciecamente strutture complesse. In generale, più complesso è il sistema, minore è l'affidabilità del sistema. Per migliorare l'affidabilità del sistema complesso, è necessario aumentare il sistema di backup parallelo, che aumenterà inevitabilmente il costo della macchina.
Anche la protezione dell'ambiente è un aspetto importante che deve essere attentamente considerato nella progettazione. Le soluzioni tecniche che hanno effetti negativi sull'ambiente devono essere analizzate in dettaglio e devono essere proposte soluzioni tecnicamente mature.
Attraverso la valutazione del programma, viene presa la decisione finale di determinare un diagramma schematico o un diagramma schematico del movimento del meccanismo per la fase successiva della progettazione tecnica.
Nella fase di progettazione dello schema, il rapporto tra riferimento e innovazione deve essere gestito correttamente. I precedenti di successo di macchine simili dovrebbero essere utilizzati come riferimento e gli anelli deboli originali e le parti che non soddisfano i requisiti delle attività esistenti dovrebbero essere migliorati o modificati radicalmente. È necessario innovare attivamente e opporsi al conservatorismo e alla copia del progetto originale, nonché opporsi alle due tendenze sbagliate di perseguire ciecamente l'innovazione e scartare la ragionevole esperienza originale. (Nota del redattore: la chiave per imparare è scoprire le carenze del calcolo originale)
(3) Progettazione tecnica
L'obiettivo della fase di progettazione tecnica è produrre uno schizzo di assieme generale e uno schizzo di assieme di componenti. Determina la forma e le dimensioni di base di ogni componente e delle sue parti attraverso la progettazione dello schizzo, inclusa la connessione tra le parti, la forma e le dimensioni di base di parti e componenti. Infine, disegna i disegni esecutivi, i disegni di assemblaggio dei componenti e i disegni di assemblaggio generale delle parti.
Per determinare la dimensione di base delle parti principali, è necessario eseguire il seguente lavoro:
(1) Progettazione cinematica della macchina.
Secondo lo schema strutturale determinato, determinare i parametri della parte mobile originale (potenza, velocità di rotazione, velocità lineare, ecc.). Quindi eseguire calcoli cinematici per determinare i parametri di movimento (velocità, velocità, accelerazione, ecc.) di ciascun componente in movimento.
(2) Calcolo dinamico della macchina.
In combinazione con la struttura ei parametri di movimento di ciascuna parte, vengono calcolate l'entità e le caratteristiche del carico su ciascuna parte principale. Il carico ottenuto in questo momento è solo il carico nominale (o nominale) che agisce sulla parte perché la parte non è stata progettata.
(3) La progettazione della capacità di lavoro delle parti.
La progettazione preliminare di parti e componenti può essere eseguita se sono note le dimensioni e le caratteristiche del carico nominale sulle parti principali. I criteri di capacità operativa su cui si basa la progettazione devono essere ragionevolmente elaborati con riferimento alle condizioni generali di guasto, alle caratteristiche di funzionamento e alle condizioni ambientali di parti e componenti. In generale, ci sono criteri come forza, rigidità, stabilità alle vibrazioni e durata. Mediante calcolo o analogia, è possibile determinare le dimensioni di base di parti e componenti.
(4) Progettazione di schizzi di assemblaggio di componenti e schizzi di assemblaggio generale.
In base alle dimensioni di base delle parti e dei componenti principali che sono stati determinati, vengono progettati lo schizzo dell'assieme del componente e lo schizzo dell'assieme generale. Il contorno e le dimensioni di tutte le parti devono essere progettate strutturalmente sullo schizzo. In questa fase, è necessario coordinare bene la struttura e le dimensioni di ciascuna parte e considerare pienamente la producibilità strutturale delle parti e dei componenti progettati, in modo che tutte le parti abbiano la configurazione più ragionevole.
(5) Controllo delle parti principali.
Per alcune parti, nel passaggio (3) di cui sopra, a causa della struttura specifica indecisa, è difficile eseguire un calcolo dettagliato della capacità di lavoro, pertanto è possibile eseguire solo il calcolo e la progettazione preliminari. Dopo aver disegnato lo schizzo dell'assieme del componente e lo schizzo dell'assieme generale, si conoscono la struttura e le dimensioni di tutte le parti e si conosce anche la relazione tra le parti adiacenti. Solo in questo momento è possibile determinare in modo più accurato il carico che agisce sulla parte e determinare vari fattori dettagliati che influiscono sulla capacità di lavoro della parte. Solo in questa condizione è possibile e necessario eseguire calcoli di controllo accurati per alcune parti importanti o parti con forme complesse e condizioni di stress. In base ai risultati del controllo, la struttura e le dimensioni delle parti vengono ripetutamente modificate fino a quando non sono soddisfatte.
In ogni fase della progettazione tecnica, la tecnologia di progettazione ottimizzata sviluppata negli ultimi 30-40 anni ha sempre più dimostrato la sua capacità di ottimizzare la selezione dei parametri strutturali. Alcuni nuovi metodi di calcolo numerico, come il metodo degli elementi finiti, possono ottenere eccellenti risultati di calcolo quantitativo approssimativo per problemi che in precedenza erano difficili da calcolare quantitativamente. Per un piccolo numero di parti molto importanti, complesse e costose, il metodo di prova del modello deve essere utilizzato per progettare quando necessario, ovvero il modello viene prodotto secondo i disegni preliminari del progetto e le parti strutturali deboli o le sezioni ridondanti vengono rilevate attraverso test. Dimensione, in base alla quale rafforzare o ridurre per modificare il design originale e raggiungere finalmente il livello di perfezione. La teoria dell'affidabilità meccanica viene utilizzata nella fase di progettazione tecnica. Dal punto di vista dell'affidabilità, può valutare se le parti progettate e le strutture dei componenti e i loro parametri soddisfano i requisiti di affidabilità e avanzare suggerimenti per migliorare il design, migliorando ulteriormente la qualità del design della macchina. . I nuovi metodi e concetti di progettazione sopra menzionati dovrebbero essere applicati e promossi nella progettazione, in modo che possano essere sviluppati di conseguenza.
Una volta completata la progettazione dello schizzo, è possibile progettare il disegno esecutivo della parte in base alla dimensione di base della parte determinata nello schizzo. A questo punto, ci sono ancora un gran numero di dettagli strutturali delle parti da affinare e determinare. Quando si progettano i disegni esecutivi, è necessario considerare appieno il processo di elaborazione e assemblaggio delle parti, i requisiti di ispezione e i metodi di implementazione delle parti durante e dopo la lavorazione. Se alcuni accorgimenti dettagliati hanno un impatto degno sulla lavorabilità delle parti, è necessario tornare indietro per ricontrollare la lavorabilità. Infine, disegnare i disegni esecutivi di tutte le parti tranne le parti standard.
Ridisegnare il disegno dell'assieme del componente e il disegno dell'assieme generale in base alla struttura e alle dimensioni sul disegno esecutivo della parte finalizzato. Attraverso questo lavoro, è possibile controllare gli errori dimensionali e strutturali che possono essere nascosti nel disegno di lavoro della parte. La gente chiama questo lavoro colloquialmente assemblea su carta. (Nota dell'editore: ora utilizzando il software di progettazione 3D, è molto conveniente modificare, quindi i passaggi della progettazione tecnica possono essere incrociati, ma è indispensabile. Naturalmente, alcuni controlli possono utilizzare le funzioni del software.)
(4) Compilazione di documenti tecnici
Esistono molti tipi di documenti tecnici e quelli comunemente usati includono la progettazione della macchina e le istruzioni di calcolo, le istruzioni operative e l'elenco delle parti standard (BOM).
Quando si compila la specifica di calcolo del progetto, deve includere tutti i contenuti conclusivi della selezione dello schema e del progetto tecnico.
Quando si compila il manuale di istruzioni della macchina per gli utenti, è necessario presentare agli utenti la gamma di parametri prestazionali, metodi operativi, manutenzione giornaliera e semplici metodi di riparazione, catalogo dei pezzi di ricambio, ecc. della macchina.
Altri documenti tecnici, come il certificato di ispezione, l'elenco delle parti acquistate e le condizioni di accettazione, ecc., devono essere preparati separatamente secondo necessità.
(5) Applicazione del computer nella progettazione meccanica
Con lo sviluppo della tecnologia informatica, i computer sono stati ampiamente utilizzati nella progettazione meccanica e sono emersi molti software di progettazione e analisi ad alta efficienza. Questi software possono essere utilizzati per confrontare più schemi in fase di progettazione e possono analizzare accuratamente la resistenza strutturale, la rigidità e le caratteristiche dinamiche di diversi schemi, inclusi schemi grandi e complessi. Allo stesso tempo, è anche possibile costruire un prototipo virtuale sul computer e utilizzare la simulazione del prototipo virtuale per verificare il progetto, in modo da valutare appieno la fattibilità del progetto in fase di progettazione. Si può affermare che la promozione e l'uso della tecnologia informatica nella progettazione meccanica ha e sta cambiando il processo di progettazione meccanica e che i suoi vantaggi nel migliorare la qualità e l'efficienza della progettazione sono difficili da prevedere.
Quanto sopra introduce brevemente la procedura di progettazione della macchina. In generale, nel processo di fabbricazione della macchina, è possibile modificare il design in qualsiasi momento per motivi di processo. Se è necessaria una modifica, è necessario seguire determinate procedure di approvazione (Nota dell'editore: modifiche tecniche, can
ge, CE). Dopo che la macchina ha lasciato la fabbrica, le indagini di follow-up dovrebbero essere eseguite in modo pianificato; inoltre, gli utenti segnaleranno anche i problemi al reparto di produzione o progettazione durante l'uso. Sulla base di queste informazioni, il reparto di progettazione può modificare o addirittura rimodellare il progetto originale dopo l'analisi. Queste attività, sebbene ampiamente parte del processo di progettazione, rappresentano un altro livello di problema. In qualità di designer, si dovrebbe avere un forte senso di responsabilità sociale, estendere la propria visione del lavoro all'intero processo di produzione, utilizzo e persino rottamazione e migliorare ripetutamente il design, in modo da migliorare continuamente la qualità della macchina e soddisfare meglio le esigenze della produzione e della vita.
descrizione della fase
(1) Fase di progettazione
Dopo l'emissione delle attività del progetto, la fase di pianificazione è solo una fase preparatoria. A questo punto resta solo una vaga idea della macchina da progettare.
(2) Fase di progettazione dello schema
Questa fase gioca un ruolo chiave nel successo o nel fallimento del progetto. In questa fase, dimostra anche pienamente le caratteristiche di molteplici soluzioni (schemi) nel lavoro di progettazione.
L'analisi delle funzioni della macchina consiste nel condurre un'analisi completa dei requisiti, dei requisiti minimi e dei requisiti attesi delle funzioni della macchina proposte nel libro delle attività di progettazione, ovvero se queste funzioni possono essere realizzate, se vi sono contraddizioni tra più funzioni, e se possono essere sostituiti l'uno dall'altro. Infine, i parametri funzionali sono determinati come base per l'ulteriore progettazione. In questa fase, i possibili conflitti tra bisogni e possibilità, ideali e realtà, obiettivi di sviluppo e obiettivi attuali dovrebbero essere adeguatamente gestiti.
Dopo aver determinato i parametri funzionali, possono essere proposte possibili soluzioni, ovvero possono essere proposte possibili soluzioni. Quando si cerca una soluzione, può essere discussa separatamente in base alla parte motrice, alla parte di trasmissione e alla parte esecutiva. È più comune iniziare prima la discussione con la parte operativa.
Quando si discute della parte esecutiva della macchina, si tratta innanzitutto della scelta del principio di funzionamento (ndr: cioè il metodo di implementazione). Ad esempio, quando si progetta una macchina per la produzione di viti, il suo principio di funzionamento può essere il metodo di tornitura di filettature con un utensile di tornitura su uno sbozzato cilindrico o il metodo di rullatura di filettature con uno stampo di laminazione su uno sbozzato cilindrico. Ciò presenta due diversi principi di funzionamento. I principi di funzionamento sono diversi e, naturalmente, le macchine progettate saranno fondamentalmente diverse. In particolare, va sottolineato che i nuovi principi di funzionamento devono essere continuamente studiati e sviluppati. Questo è un modo importante per progettare lo sviluppo della tecnologia.
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fasi di progettazione
Prima dell'inizio della progettazione, vengono formulate le attività di progettazione.
Quando l'attività di progettazione è più complicata, viene generalmente adottata la progettazione in tre fasi, vale a dire progettazione preliminare, progettazione tecnica e progettazione del disegno esecutivo; quando l'attività è relativamente semplice, come il nuovo design di macchinari semplici, il design dell'eredità o il design delle varianti di macchinari generali, il design sarà progettato all'inizio della progettazione tecnica in profondità e il progetto del disegno di lavoro verrà eseguito dopo revisione, modifica e approvazione, che diventa un progetto in due fasi.
Nella fase di progettazione preliminare del progetto in tre fasi, le fasi principali del progetto sono: determinazione del principio di funzionamento e del tipo strutturale di base, progettazione del movimento, progettazione delle parti e dei componenti principali, stesura di un disegno generale preliminare e revisione del progetto preliminare.
Nella fase di progettazione tecnica, i passaggi principali sono: modificare il progetto in base ai pareri della revisione, progettare tutte le parti e i componenti, disegnare un nuovo disegno generale e rivedere il progetto tecnico.
Nella fase di progettazione del disegno esecutivo, modificare il progetto in base alle opinioni di revisione, disegnare tutti i disegni esecutivi e formulare tutti i documenti tecnici. Per i prodotti in lotti o prodotti in serie, è richiesta anche una progettazione finalizzata.
In ogni fase della progettazione, è possibile scoprire che alcune decisioni nelle fasi precedenti sono irragionevoli, il che richiede di tornare alla fase precedente, rivedere le decisioni irragionevoli e ripetere il successivo lavoro di progettazione.
(1) Formulare compiti di progettazione
Questo è il lavoro preliminare del progetto. Le attività di progettazione si basano sugli ordini degli utenti, sulle esigenze del mercato e sui nuovi risultati della ricerca scientifica. Il dipartimento di progettazione utilizza varie tecnologie e informazioni di mercato, elabora possibili piani, confronta i loro pro e contro, discute con il dipartimento aziendale e gli utenti e formula obiettivi di attività di progettazione ragionevoli. Ciò è particolarmente importante per i nuovi progetti. Errori negli obiettivi della missione si tradurranno in gravi perdite economiche e persino in un fallimento totale.
(2) Determinare il principio di funzionamento e il tipo di struttura di base
Se l'attività di progettazione non è chiaramente definita, il primo passo nella progettazione è determinare il piano generale, ovvero determinare il principio di funzionamento da applicare e il tipo strutturale corrispondente.
Ad esempio, per progettare un motore diesel marino ad alta potenza, è innanzitutto necessario determinare se utilizzare un motore diesel a due tempi, a doppio effetto, con testa a croce, a bassa velocità o un motore a quattro tempi, a semplice effetto, a media motore diesel a velocità elevata.
Un altro esempio è il macchinario di frantumazione progettato per la frantumazione grossolana delle rocce. In primo luogo, occorre determinare se utilizzare un frantoio a mascelle o rotatorio con estrusione e piegatura come azione principale di frantumazione, oppure un frantoio ad urto a rotore singolo o doppio con impatto come azione principale.
(3) Progettazione del movimento
Dopo aver determinato il piano generale del progetto, è necessario utilizzare la conoscenza del meccanismo per selezionare il meccanismo appropriato per ottenere il piano di movimento richiesto. Il suddetto frantoio a mascelle fa affidamento sull'oscillazione della sua mascella mobile per frantumare la roccia che entra nella cavità di frantumazione schiacciando, piegando e spaccando, mentre l'oscillazione della mascella mobile può essere una semplice oscillazione di un meccanismo a doppia ginocchiera o un'oscillazione complessa di un unico meccanismo a ginocchiera. Nei nuovi progetti, potrebbe essere necessario sintetizzare un nuovo meccanismo per ottenere lo schema di movimento richiesto, compito spesso difficile. Pertanto, i progettisti generalmente cercano di applicare gli schemi di movimento proposti dai meccanismi esistenti e maturi.
(4) Progetto strutturale e disegno generale preliminare
Dopo la progettazione del movimento, il progettista avvia la progettazione strutturale, calcola la forza, la resistenza, la forma, le dimensioni e il peso delle parti principali della macchina e disegna gli schizzi delle parti e dei componenti principali. A questo punto, se si riscontra che la struttura originariamente selezionata non è fattibile, la struttura deve essere adattata o modificata. Occorre inoltre considerare la possibilità di surriscaldamento, usura eccessiva o vibrazioni.
In questa fase, il progettista troverà contraddizioni nella forma, dimensione, proporzione, ecc. di ciascuna parte disegnando uno schizzo. Rafforzare o migliorare un aspetto può indebolirne o peggiorarne un altro. In questo momento, è necessario soppesare l'importanza e coordinarsi per ottenere il miglior effetto globale. (Nota del redattore: l'essenza del design è il processo di costante ponderazione delle scelte). Dopo che lo schizzo è stato rivisto ripetutamente ed è ritenuto inizialmente soddisfacente, si può disegnare il disegno generale preliminare e il costo stimato (preventivo). Il disegno generale preliminare è disegnato rigorosamente in scala e vengono selezionate viste e sezioni sufficienti.
(5) Revisione preliminare
Dopo aver redatto il disegno generale preliminare, è necessario invitare personale esperto di progettazione, fabbricazione e utilizzatore di questo tipo di macchinario, nonché rappresentanti dell'utente o dell'unità di progettazione incaricata per condurre una revisione preliminare. Se i risultati della revisione indicano che il progetto non è applicabile (come peso e volume eccessivi, costo troppo elevato, dubbi sull'affidabilità della struttura, ecc.), il progetto del movimento deve essere riprogettato o addirittura sostituito con altri principi di funzionamento e tipi strutturali di base. Nella maggior parte dei casi, vengono apportati alcuni miglioramenti al design.
(6) Progettazione tecnica
Secondo i commenti della revisione preliminare, il progetto viene modificato e vengono disegnati tutti i disegni delle parti e dell'assieme. Eseguire un'accurata analisi delle sollecitazioni sulle parti e sui componenti principali, correggere la forma, le dimensioni e altri dettagli delle parti in base ai risultati dell'analisi e specificare il materiale e il trattamento termico. Determinare la precisione di lavorazione delle parti e le condizioni di assemblaggio dei componenti e degli assemblaggi finali. Progettazione completa della lubrificazione, progettazione elettrica (azionamento e controllo). Il disegno generale viene ridisegnato, e alcuni macchinari importanti e prodotti in serie devono talvolta realizzare dei modelli. Inviare il progetto tecnico completato per una seconda revisione.
(7) Disegna un diagramma di lavoro
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Dopo che la modifica finale è stata apportata in base alle opinioni della seconda revisione, è possibile disegnare i disegni delle parti formali, i disegni di assemblaggio dei componenti e i disegni di assemblaggio generale e si possono preparare documenti tecnici come l'elenco delle parti, l'elenco delle parti vulnerabili e la guida per l'utente. La persona incaricata della progettazione dovrebbe prestare attenzione al coordinamento delle dimensioni tra le parti, verificando l'adattamento delle tolleranze tra le parti del giunto e verificando la resistenza e la rigidità di alcune parti.
Dopo che il disegno della parte è stato completato, viene avviato il controllo del disegno, che è un lavoro molto importante. I disegni accuratamente riletti possono garantire un assemblaggio regolare dopo l'elaborazione. Il metodo di correzione di bozze più affidabile è ridisegnare un disegno di assemblaggio generale basato sul disegno delle parti disegnate (nota dell'editore: disegnare le parti progettate nel computer secondo il metodo di connessione dell'assieme per disegnare nuovamente l'assieme generale) e tutte le contraddizioni verranno visualizzate.
Due attività devono essere eseguite durante il disegno del disegno della parte: una è la revisione tecnica per rendere le parti facili da lavorare e ridurre i costi di produzione; l'altro è la revisione standard per rendere gli elementi strutturali, le dimensioni, l'adattamento alle tolleranze, le condizioni tecniche del trattamento termico, gli standard e le parti generali delle parti soddisfano i requisiti dello standard.
(8) Produzione di prova e design finalizzato
Per la produzione di macchinari in pezzi singoli o in piccoli lotti, i disegni di progetto completati attraverso le fasi precedenti possono essere messi in produzione formale. Per le macchine prodotte in lotti o in grandi quantità, i prototipi devono essere prodotti in prova prima della produzione formale e devono essere eseguiti test e valutazioni funzionali. Dopo il superamento, la produzione di prova in lotti verrà eseguita secondo il processo di produzione di massa. I problemi che sorgono durante la produzione di prova in lotti possono richiedere modifiche corrispondenti al progetto prima che possa diventare un progetto finalizzato che può essere utilizzato nella produzione formale.
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Vincoli (criteri di progettazione)
La progettazione di parti meccaniche ha molti vincoli e i criteri di progettazione sono i vincoli che il progetto deve soddisfare.
(1) Criteri di prestazione tecnica
Le prestazioni tecniche comprendono tutte le prestazioni, compresa la funzione del prodotto, la produzione e le condizioni operative, e si riferiscono sia alle prestazioni statiche che alle prestazioni dinamiche. Ad esempio, la potenza, l'efficienza, la durata, la resistenza, la rigidità, la resistenza all'attrito, le prestazioni all'usura, la stabilità alle vibrazioni e le caratteristiche termiche che il prodotto può trasmettere.
Il criterio della prestazione tecnica significa che la prestazione tecnica pertinente deve soddisfare i requisiti specificati. Ad esempio, la vibrazione genererà un carico dinamico aggiuntivo e uno stress variabile, specialmente quando la sua frequenza è vicina alla frequenza naturale del sistema o delle parti meccaniche, si verificherà una risonanza e l'ampiezza aumenterà bruscamente, il che potrebbe portare a un rapido danno alle parti o anche l'intero sistema. Il criterio di stabilità delle vibrazioni consiste nel limitare i parametri di vibrazione pertinenti del sistema o delle parti meccaniche, come la frequenza naturale, l'ampiezza, il rumore, ecc., all'interno dell'intervallo consentito specificato. Un altro esempio è il calore generato quando la macchina è in funzione, che può causare stress termico, tensione termica e persino danni termici. Il criterio delle caratteristiche termiche consiste nel limitare vari parametri termici correlati (come stress termico, deformazione termica, aumento di temperatura, ecc.) entro l'intervallo specificato.
(2) Criteri di standardizzazione
Le principali norme relative alla progettazione di prodotti meccanici sono grosso modo le seguenti:
Standardizzazione dei concetti: i termini, i simboli, le unità di misura, ecc. coinvolti nel processo di progettazione devono soddisfare gli standard;
Standardizzazione della forma fisica: la forma strutturale, le dimensioni, le prestazioni, ecc. di parti, materie prime, attrezzature e fonti di energia dovrebbero essere selezionate secondo regolamenti uniformi.
Standardizzazione del metodo: i metodi operativi, i metodi di misurazione, i metodi di prova, ecc. devono essere implementati in conformità con i regolamenti corrispondenti.
Il criterio di standardizzazione significa che tutti i comportamenti nell'intero processo di progettazione devono soddisfare i suddetti requisiti di standardizzazione. Gli standard pubblicati relativi alla progettazione di parti meccaniche possono essere suddivisi in tre livelli: standard nazionali, standard di settore e standard aziendali in termini di ambito di applicazione. In termini di utilizzo obbligatorio, può essere suddiviso in obbligatorio e consigliato.
(3) Criteri di affidabilità
Affidabilità: la probabilità che un prodotto o un componente possa completare la funzione specificata entro la vita prevista in condizioni d'uso specificate. Il criterio di affidabilità significa che il prodotto, componente o parte progettato deve soddisfare i requisiti di affidabilità specificati.
(4) Linee guida sulla sicurezza
La sicurezza delle macchine comprende:
Sicurezza delle parti: si riferisce al fatto che le parti non si verificano come frattura, deformazione eccessiva, usura eccessiva e perdita di stabilità sotto il carico esterno specificato ed entro il tempo specificato.
La sicurezza dell'intera macchina: si riferisce al requisito che la macchina garantisca che non ci saranno guasti nelle condizioni specificate e che le funzioni generali possano essere realizzate normalmente.
Sicurezza sul lavoro: si riferisce alla protezione degli operatori, garantendo la sicurezza personale e la salute fisica e mentale, ecc.
Sicurezza ambientale: si riferisce al non inquinamento e al danno per l'ambiente e le persone intorno alla macchina.
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metodologia progettuale
Lo scopo della metodologia di progettazione è elevare il pensiero progettuale a un processo razionale, in modo che il design possa essere eseguito secondo una certa logica, in modo che più designer possano realizzare buoni progetti. Generalmente comprende i seguenti contenuti:
(1) Dividi le fasi della progettazione in passaggi molto fini, rendendo ogni fase un'attività di pensiero con regole da seguire e prove da seguire.
(2) Archiviare progetti di successo o buoni e stabilire un database di progetti per riferimento o adozione in progetti futuri.
(3) Introdurre il concetto e il metodo dell'ingegneria del valore nel lavoro di progettazione e bilanciare la funzione e il costo della contraddizione nel progetto per ottenere un buon effetto d'uso.
(4) Utilizzare la conoscenza di discipline emergenti come tribologia, vibrazione, meccanica della frattura, metodo degli elementi finiti, progettazione dell'affidabilità, progettazione dell'ottimizzazione, ingegneria dei sistemi ed ergonomia nella progettazione per migliorare la natura scientifica della progettazione e ridurre la cecità.
(5) Espandere l'ambito del lavoro di progettazione, estendendosi alle previsioni di mercato e all'indietro fino al servizio post-vendita.
(6) Utilizzare la progettazione assistita da computer per ridurre il lavoro di progettazione, migliorare la velocità e la qualità del progetto.
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veduta
In futuro, la progettazione meccanica penetrerà in settori come la produzione di semiconduttori, la bioingegneria, la nanotecnologia e la robotica. Pur apportando contributi allo sviluppo sociale, continuerà a migliorarsi e ad innovare ulteriormente la sua teoria.
(1) Per realizzare ulteriormente la sistematizzazione
Cioè, partendo dal punto di vista del sistema, il prodotto meccanico è considerato come un sistema o un tutto, affidandosi alla tecnologia informatica per realizzare il coordinamento tra uomo, macchina e ambiente. Nello specifico, scompone il sistema totale in diversi sottosistemi, adotta varie teorie e metodi di progettazione moderni e persegue l'ottimizzazione del sistema come obiettivo per coordinare la progettazione e l'abbinamento di ciascun sottosistema.
(2) Approfondire il design intelligente
Con il progresso e lo sviluppo della scienza e della tecnologia, nel design dovrebbero essere considerati sempre più fattori di intelligenza. È possibile descrivere una grande quantità di contenuti di progettazione stabilendo modelli per descrivere il comportamento di varie condizioni di lavoro dei prodotti meccanici e risolvendo i modelli è possibile prevedere le prestazioni del prodotto, la razionalità e l'ottimalità del progetto. Ad esempio, nello sviluppo e nella progettazione di nuovi veicoli sono stati applicati sistemi decisionali intelligenti per varie valutazioni delle prestazioni del veicolo, sistemi esperti di progettazione del cambio e sistemi di diagnosi dei guasti.
(3) Prestare maggiore attenzione al pensiero ecologico
La tecnologia di progettazione verde è una tecnologia per la progettazione di prodotti nel loro ciclo di vita secondo i requisiti di protezione ambientale, massimo utilizzo delle risorse e minimo consumo energetico. I designer sono tenuti a considerare gli attributi ambientali e gli attributi di base dei prodotti dell'intero ciclo e basano sempre i loro progetti sulla salute fisica e mentale delle persone e sulla protezione dell'ambiente. Allo stesso tempo, i prodotti progettati devono essere riciclabili e causare danni minimi all'ambiente.
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metodo di progettazione moderno
1. Professionale e moderno
Il software per computer sviluppato congiuntamente da professionisti della progettazione meccanica e dei computer può riflettere e descrivere vari meccanismi di danno, guasto e distruzione di prodotti meccanici in condizioni di lavoro effettive. Può analizzare quantitativamente e calcolare il comportamento dinamico di parti meccaniche e macchinari e formare un programma di progettazione fisso. Questo è un metodo di progettazione moderno e professionale, come l'analisi e la progettazione delle vibrazioni, la progettazione tribologica, la progettazione del trasferimento di calore termodinamico, la resistenza, la progettazione della rigidità, l'analisi del campo di temperatura, ecc. Questi software sono tutti sviluppati sulla base di metodi di progettazione tradizionali e utilizzando la tecnologia informatica . Ad esempio: l'utilizzo del software Pro/M per l'analisi delle caratteristiche dinamiche dei dispositivi meccanici e l'utilizzo del software ANSYS per l'analisi delle sollecitazioni sono buoni esempi in tal senso, ponendo le basi per giudicare accuratamente l'affidabilità del dispositivo e selezionare i parametri di progettazione.
2. Moderno universale
Al fine di soddisfare gli elevati requisiti delle prestazioni meccaniche del prodotto, la tecnologia informatica è ampiamente utilizzata nella progettazione meccanica per la progettazione assistita e l'analisi del sistema, che è un metodo di progettazione moderno comune. I metodi comuni includono ottimizzazione, elementi finiti, affidabilità, simulazione, sistemi esperti e CAD. Questi metodi non sono solo per la ricerca di prodotti meccanici, ma hanno anche le proprie teorie e metodi scientifici.
1) Design ottimizzato
La progettazione di ottimizzazione meccanica è il trapianto e l'applicazione della tecnologia di ottimizzazione nel campo della progettazione meccanica. La sua idea di base si basa sulla teoria della progettazione meccanica.
