机械行业基础知识大纲

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机械行业是制造业最基础的行业,生产设备、生活用品都是依靠机器生产的。对于从事这个行业的人员,基础的知识是必备的。

1、测量和绘图

不论学习还是做设计,都是从模仿开始的。恐怕没有人是生而知之的。

拆解已经存在的设备,然后进行创新,从国家到企业都是这样的。

所以最基础的是会使用游标卡尺、千分尺、直尺、卷尺来测绘零件和设备。

测绘的时候一般都是先画草图,然后再转为CAD图,草图能提高测绘效率。

对于图纸,都是有国家标准的,大家都按这个标准作图,就能够互相交流合作了,否则相互看不懂,就没有意义了。

对于制图标准,大学有专门的课程和书籍,后面会有文章单独总结。

2、认识常见的标准件、通用件

像螺栓螺钉等螺纹紧固件、键销等连接件、轴承、弹簧等零件,是几乎任何设备上都会有的零件,所以已经系列化标准了,可以直接选用。

还有其他像同步带、链条、联轴器、电机、减速机等通用件,厂家都有系列化选型手册。选型手册几乎都有选型方法,根据所需工况按步骤就可以选取合适的零件。

现在的设备几乎普遍模块化了,零件都是尽量选用已经存在的系列化的,从而降低成本,提高设计效率,尤其在非标自动化领域,有零件选购平台,几乎可以找到任何通用的零件,设计的工作就像搭积木一样,从而将更多时间用在计算校核上,大大提高了设计速度。

3、公差配合的选取

任何零件都是用机床或是其它工艺加工出来的,现实制造出来的产品尺寸不可避免的和理想的理论的尺寸存在差距,0.1mm,0.01mm,0.mm看似差别不大,但是在高速、重载情况等工况下,细微的差别会显著影响设备的精度、可靠性和寿命。

所以要对零件的实际尺寸规定一定的范围,例如20±0.1mm,在这个范围内的是符合设计要求的,这个范围就是公差。而且这个范围也系列化了,可以根据情况选用。

两个零件的尺寸范围的相互选择,就是配合。可以有间隙,可以没间隙,还可以是负间隙,完全根据工况选择。这种相互之间的配合也有经验化的图表来供选择。

当今时代,机械设备已经越来越精密、速度越来越快、负荷越来越大,这对零件的加工精度、之间的配合程度提出更高要求。大学有这个课程。

3、材料的选用

在古代,机械基本是用木材制作的,配以少量的铁制零件,比如纺纱机、织布机、水车等。

第一次工业革命之后,因为有了人类史上第一个真正的机器动力——蒸汽机,大大提高了各行各业的生产效率和生产能力,从而对钢铁的冶炼、加工、制造开始变得相对容易一些,钢铁时代就此来临。

铁因为资源丰富、强度较高而被广泛使用。直到现在,机械设备的大部分零件都是钢铁件。

设备的框架、轴、齿轮、轴承、螺栓最常用的都是钢铁制品。

在一些特殊或专用领域,材料就不仅限于钢铁。有色金属、塑料、橡胶、陶瓷、玻璃等都各有优点。

各种物理性能、化学性能、电学性能各有不同,都要根据实际需要来选用。如食品行业与食品接触的材料必须是不锈钢;飞机外壳使用的是钛合金,质轻强度高耐腐蚀;家电外壳多用塑料注塑而成,重量轻外观美易于批量制造。

零件的性能最基本的就是强度和刚度,这是力学的内容。材料的选用还要考虑加工制造的可行性和成本。

对材料的各种性能的研究已经非常深入,工程材料有专门的论述。

4、机构的识别和原理的应用

机构通俗的说就是各种零件通过各种接触连接形式实现各种有规律的特定的运动。

最普遍的就是齿轮传动机构,小到手表大到变速箱,齿轮传动有它独特的优点,可以传递精确的运动,也可以传递较大的力,还可以通过各种变形实现速度加减。

机械表的内部

不要小看齿轮,在当前机器人领域,高精度高负载大传动比的RV减速机始终由日本占据大半市场。小小齿轮难倒国产一众企业。难就难在材料的特性选择、加工装配的工艺保证、设计的合理性。

RV减速机

机构的另一个大类就是连杆了。顾名思义,就是将零件简化为杆件,杆与杆通过各种连接,实现了一定的运动轨迹。比如常见的曲柄滑块机构在发动机中的应用,双摇杆机构在飞机起落架上的应用等等。

内燃机活塞的运动

机构的第三大类就是凸轮机构了。凸轮就是在圆形轮边的部分位置增加一个圆滑过渡的凸起,实现末端有规律的运动轨迹。在自动化生产线上应用较多,老外最擅长。

还有就是复合机构了。关于机构,可以看机械原理或者机构学。

5、熟悉常见的加工工艺和设备

零件是将原材料通过一定的设备和流程制作出来的。

比如常见的金属切削加工工艺(车、铣、刨、磨、钻),金属铸造工艺,金属冲压折弯工艺(俗称钣金工艺),塑料的注塑工艺,橡胶的成型工艺,陶瓷的成型工艺,木材的切削加工,每种材料都有不同的成型工艺,也就有了不同的结构设计要求。

好的设计肯定是加工方便、强度合适、尺寸合理的。

6、了解常用的检验工具和装配工具

零件制作完要按图纸检验,尺寸是否达标,表面处理是否合格,热处理硬度是否足够。这些都是检验人员的日常工作内容。硬度检测仪、三坐标测量仪是比较专业的检验设备了,不重要的零件一般只检测尺寸公差和外观。

总之,机械人打交道的就是各种机器,或者各种铁家伙,所以首要保证的是人身安全,对于机器的操作要按照规章,切不可马虎,因为机器是没有感情的大部分也是没有眼睛的,只是按照人的设定程序执行简单的动作。

相信不久的将来,无人工厂、熄灯工厂、智慧工厂会越来越多,那时候人们终于不用近距离接触冰冷的机器,只需要远程操控就行了。




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