機(jī)械設(shè)計(jì)的過程往往是從整體到局部細(xì)化的過程。所謂整體,就是指一個(gè)總的全局觀。比如拿到某個(gè)課題(設(shè)計(jì)某樣功能的機(jī)器),首先要在頭腦里形成一個(gè)總體的模糊性的設(shè)計(jì)概念(這時(shí)要考慮的是一些全局性因素)。比如要考慮客戶要加工的料的材質(zhì)(各項(xiàng)物理性能/硬度/強(qiáng)度/屈服點(diǎn)/耐磨性/韌性/比熱/密度等),形狀(板材還是型材還是鑄件鍛件等)。
再比如要考慮你所將設(shè)計(jì)的機(jī)床的大體尺寸,總高,總長,總寬(考慮到實(shí)際車輛和道路運(yùn)輸情況再決定該機(jī)是散裝運(yùn)輸還是整機(jī)運(yùn)輸)。在考慮這些大致方向性的基礎(chǔ)要素的同時(shí),也要同時(shí)考慮初步的機(jī)床功能實(shí)現(xiàn)方式。也就是采取何種工藝或方法來成型,就目前的成型方式來說,可分不去除材料的方式和去除材料的方式以及增加材料的方式。
不去除材料的方式有:鑄造/鍛造/擠壓/冷軋/折彎/滾壓/卷圓/彎管/旋壓等
去除材料的方式有:車削/銑削/鉆削/刨削/磨削/拉削/鋸削/插削/沖壓/裁剪/激光切割/水切割/火焰切割/等離子切割/火花電蝕等
增加材料的方式有:焊接/分層輪廓加工(3D打印機(jī))
在如此多的成型方式里借鑒和確定某一種最合適的成型方式作為所要設(shè)計(jì)的機(jī)床的最基礎(chǔ)理論架構(gòu)。

② 確定機(jī)床初步結(jié)構(gòu)方式

基于上述內(nèi)容確定一個(gè)初步的機(jī)床結(jié)構(gòu)布置性方案。比如客戶提供的要由你所設(shè)計(jì)的機(jī)器加工的料是類似工字鋼一類的較長型材(此時(shí)要綜合考慮在機(jī)床加工時(shí)客戶上料以及下料的便捷性,安全性等因素,同時(shí)考慮客戶是單條加工還是成捆多條同時(shí)加工。
在此狀況下,我們可能就會傾向于確定大概設(shè)計(jì)思路,是在加工時(shí)候采取被加工件固定(靜止)而采取刀具以及刀具總成移動的初步策略(類如激光切割機(jī))。
當(dāng)然,結(jié)合實(shí)際情況也可以采取工作臺(物料)移動形式(類如龍門銑床)。有了個(gè)大致性的初步策略后,再接著就要考慮機(jī)床的生產(chǎn)效率和精度要求。對于此兩項(xiàng)要求肯定是要結(jié)合設(shè)備造價(jià)來確定。例如是否采用多工位結(jié)構(gòu),是否采用多機(jī)頭結(jié)構(gòu),是否需要加快各部位工進(jìn)或快進(jìn)的速度(速度高了對于驅(qū)動的功率要求就大了,又要考慮速度高了機(jī)構(gòu)慣性大了,定位精度下降了,若采用大功率大慣量的電機(jī)就直接意味著成本的上升。)
此時(shí)也要兼顧機(jī)床整體的剛性以及重心問題,或考慮必要的結(jié)構(gòu)共振頻率問題。同時(shí)還要兼顧人體工程學(xué)要求。(對于操作位或某些需要經(jīng)常調(diào)整和操作的位置要考慮正常人操作時(shí)的便利性。)