1、形成设计理念，完善总体策略
机械设计的过程往往是一个从整体到局部细化的过程。所谓整体，是指总体的总体看法。例如，当你得到某个主题（设计具有某种功能的机器）时，你首先必须在头脑中形成一个整体的模糊设计概念（此时，你需要考虑一些全局因素）。例如，我们需要考虑客户想要加工的材料的材质（各种物理性能、硬度、强度、屈服点、耐磨性、韧性、比热、密度等）、形状（板材或型材或又如：您要设计的机床的一般尺寸、总高、总长、总宽（考虑实际车辆和道路运输条件再决定是否运输）散装或整机）。
在考虑这些通用方向性基本要素的同时，还应考虑机床功能的初步实现。也就是说，采用什么样的工艺或方法来成型？就目前的成型方法而言，可分为不去除材料的方法、去除材料的方法和添加材料的方法。
不去除材料的方法包括：铸造、锻造、挤压、冷轧、弯曲、轧制、倒圆、弯管和旋压。
去除材料的方法包括：车削、铣削、钻孔、刨削、磨削、拉削、锯切、开槽、冲压、切割、激光切割、水切割、火焰切割、等离子切割、火花腐蚀。
添加材料的方式包括：焊接、分层轮廓加工（3D打印机）
在如此多的成型方法中，我们可以借鉴和确定最合适的成型方法作为所要设计的机床最基本的理论结构。
2、确定机床的初步结构
根据上述内容，初步确定了机床结构布局方案。例如，如果客户提供的要由您设计的机器加工的材料是工字钢等长型材，则必须考虑客户在机床加工过程中装卸材料的方便性和安全性等因素。综合考虑。同时，考虑客户是加工单个带材还是同时加工成捆的多个带材。在这种情况下，我们可能倾向于确定总体的设计思路，即固定工件（静止）并在加工过程中移动刀具和刀具组件（类似于激光切割机）。
当然，根据实际情况，也可以采用工作台（材料）移动（如龙门铣床）。有了粗略的初步策略后，接下来必须考虑机床的生产效率和精度要求。
这两项要求必须结合设备成本来确定。例如是否采用多工位结构、是否采用多机头结构、是否需要加快各部分的工作或快速前进速度等。速度越高，对驱动器的功率要求就越大。还需要考虑到速度越高，机构的惯性就越大。 ，定位精度下降。如果采用大功率、高惯量的电机，将直接意味着成本的增加。这时还必须考虑机床的整体刚性和重心，或者必须考虑必要的结构共振频率。同时，还必须考虑人体工程学要求。对于操作位置或一些需要经常调整和操作的位置，必须考虑正常人操作的方便性。
3、确定各零部件或总成的结构形式和功能
确定机床的成型方法和整体结构后，必须对各部分进行初步规划。这个时候各个部分的功能就必须是比较清晰和明确的，要通过什么机制来实现这些部分的功能。制定这些计划的前提是首先考虑这个部件或部件的安装和拆卸。例如，对于易损件或消耗品，或者对于一些需要经常调整的装置和机构，需要考虑合理的拆装和维护的方便性。比如要更换V带，就得像牛一样把机器拆下来换掉，剥下来，这不是一个好的设计。
例如，当我们决定使用常用的直线进给机构时，需要考虑以下问题： 根据实际的效率和精度要求，定义某种实现形式。当然，常用的形式是导轨加丝杆。至于滑动摩擦的螺杆还是滚动摩擦的螺杆要根据实际情况来确定。必须综合考虑传动效率、定位精度、动态响应、载荷条件、速度特性、螺纹导程角、丝杠所能承受的轴向载荷、导程、成本等因素。另一个例子是间歇运动机构。在电机控制技术完善之前，实现这种机构的方式确实有很多种（滑轮形式、不完全齿轮形式）。
我个人认为机械设计最难的就是如何把复杂的问题简单化。对于那些辛辛苦苦创造出一些精妙复杂的机构，如气缸、盘形凸轮机构、诡异莫测的空间机构、变化无穷的四杆机构，以及一些试验加工制造人员的不完整齿轮机构和异形齿轮机制等
我不同意那些刻意让普通人玩起来困难、搞不清楚情况的设计。当然，前提是我们能够利用一维直线运动或者二维平面插补或者三轴联动来彻底解决问题。利用伺服电机和线性滚动摩擦特性来驱动和引导装置，可以完美解决那些需要间歇、加速、行程放大和特殊运动曲线的功能需求。为什么我们要处理那些复杂的、难以制造的、非通用的功能呢？ ，让维修和装配人员眼花缭乱，莫名其妙，而且大部分都是与滑动摩擦有关的机构？也许有人会说，一套二维直线插补运动平台抹杀了许多前人留下的真正可以称为机械设计精髓的机构。
对此，有一个非常讽刺的笑话：一名新兵在接受荒野生存训练时，饿着肚子蹭了几个小时的木头。然而，他仍然没有像他的祖先那样钻木取火。筋疲力尽后，他就擦木生火。拿出打火机和香烟，坐在石头上，抽根烟，吸口气，继续琢磨钻木取火的技巧……当然，对于一些必须的、必须的机构来说，还是不可能的。完全采用现代快餐风格设计。文化来充实和实现。例如，采用偏心装置来获得振动特性或在夹具上采用快速锁紧装置，或者采用超越离合器来获得反转故障等工况。
4. 零件设计
首先，考虑零件的制造批量大小。如果是大批量制造零件，就必须充分考虑机床夹具所使用的定位基准、工艺孔等“冗余”因素。
其次，考虑零件形成方式的特征。例如，铸造高速旋转的圆盘零件时，不可避免地会出现组织疏松或气孔等缺陷。此类工艺特点如果不进行后动平衡处理，必然会导致高速运转时振动过大。离心力会间接导致轴承发热、异响、使用寿命缩短。又如，气割中碳钢或高碳钢原材料获得零件毛坯时，切割区域很容易被“淬火”。
第三，考虑零件的原材料特性。例如，对于片状的薄板零件，我们首先想到用铁板来提取材料。当然，提取材料的方法可以是激光切割、水切割、火焰切割，甚至线切割，或者冲压。这应根据零件的最佳经济效益来确定。当然，无论是板材还是线材，无论是锯切、火焰、激光还是水切割，都要注意放电问题。 （追求材料的最大利用率）
第四，考虑零件的加工夹具。对于单件、小批量制造，设计时应尽量避免出现无法在通用机床上加工而必须采用专用夹具进行生产加工的情况。
第五，考虑用于制造零件的工具。设计零件时，应充分考虑市场上现有的、适合自己机床装夹和使用的刀具。尽量避免定制非标准工具。这部分需要了解一些切削工具国家标准的知识。比如你在一个零件上设计一个孔，这个孔的圆柱度和光滑度要求比较高。一般来说，我们的孔技术是钻孔或车削——铰孔或镗孔——或内圆磨削。但如果你的孔的直径值与第一系列或第二系列刀具不接近，在标准刀具市场上买不到相应的钻头和铰刀，那就很麻烦了。
第六，考虑加工该零件的机床的加工范围。机床有固定的加工能力范围参数。例如C6132表示卧式车床能达到的最大零件回转直径为320。M7130*1000表示卧式矩形台式平面磨床一次装夹可磨削宽度为300mm、长度为1000mm的平面。因此，在设计零件时，需要根据这些机床参数来考虑母机的夹紧性或切削加工性。
第七，考虑测量工具。零件制造出来后，需要使用通用的检具和量具进行测量。例如，在设计一组锥面配合时，如果您不选择标准莫氏系列或常用锥度如7：24锥度或1：50，而是想要获得7：23或1：47锥度，则使用量具市场上没有的标准通用标准锥杆和锥套。当然，采用二维投影检测或三维坐标检测的零件不属于这种情况的范围。
第八，考虑热处理要求。对于一些刚进入行业的朋友来说，在处理要求耐磨性高或者综合机械性能好的零件时，图纸上经常会出现这样的技术要求。 Q235材料淬火后硬度为HRC60，必须保证淬透性和硬度均匀。材质：45#钢——回火后达到58HRC。对于这种现象，我只能建议你多读读金属材料和热处理方面的内容。
5、工程图纸相关问题
考虑到我国许多“山寨”小作坊式工厂的实际情况，设计图纸的规范化和规范化是一个相对矛盾的问题。按照规范、规范、严谨、科学的方法和方法，生产机械设备厂的技术部门应有专职制图人员、审图人员、工艺规划人员、工装夹具制作人员、专职电气人员。工程师、液压气动工程师或程序员。在“小农意识”的引领下，经过凝结压缩，往往沦落到一两个人的地位。此外，在完成上述岗位的同时，一两个人可能还要做设备使用说明书的发放、产品样品的更新和整理、投标文件的准备等技术人员的“工作”。
在此，我们仅基于上述一人多能的情况，讨论与图纸实用性有关的相关问题。
（以上可能不适用于在标准化公司工作、分工明确、各人职责的朋友。）
首先，作为一名设计师，在保持谦虚好学的同时，还要有自我主张和独立判断力。对于这种情况，相信很多朋友都深有体会。老板这么说，车间主任这么说，生产经理另有想法，客户可能会提出“合理”的要求。当这些传入的意见或建议处理不好时，图纸文件包的名称就会逐渐从Design Version 1变成Design Version 11……对此，我们的设计师如果处理不好这一点，往往会形成思维惯性和依赖性。久而久之，我们就会进入一个永远无法逃脱的死循环。老板、车间主任、生产经理总认为你只是腰间的老鼠，冒充猎人。而且你感觉自己没有设计的自由，和这些泥腿子胡说八道是完全无法形容的。你被束缚了，太受限制了，完全被囚禁在手指的戳戳和无数的事后诸葛亮之中。
其次，我们需要知道绘图元素是什么以及为什么它们是这样的。很多新手画出来的图往往都是“干净”、极其“工整”的。无粗糙度标记，无形位公差要求，无注释技术要求。所有线条粗细一致，存在尺寸缺失和冗余。链条是封闭的，加工和测量基准、N多个虚线像素等都没有在图纸中体现。在行业工作了一段时间后，我发现图纸上标注的尺寸公差和形位公差要求可能让人一看就麻痹，再看就直接麻痹。
举个简单的例子，当你设计一个轴（轴承布置在中间）时，我们需要了解这个轴的最终磨削工艺的加工参考是两个轴端的中心孔，我们使用装配后的百分表检测某一轴段跳动时的测量标准是以中间轴承位A和轴承位B之间的中心轴线为基准。因此，您认为标记任何轴的跳动公差时的测量标准图纸上的部分是 我可以任意标记它吗？再比如，当你设计的两个类似法兰连接的零件无法实现理想对接时，请不要立即质疑加工或工艺安排人员的过错。您应该拿起您发出的图纸并仔细查看。没有集合站吗？ “合拍”的技术要求是否缺失？螺丝孔位置要求是否缺失？
6.设计的灵魂——计算与验证
(1)支持PLC或数控系统或运动控制卡等所需的程序逻辑算法。一个简单的例子就是解决一个N轴联动机械臂的算法问题。需要考虑的是，臂关节平面运动时，臂关节旋转，肘关节平面运动，肘关节旋转，腕关节旋转，手指关节摆动。所有运动遵循的运动轨迹方程。 （这类计算可以归为纯数学计算，不涉及物理的东西。）
(2)与物理现象密切相关的计算。如静力学、材料力学、弹性力学、流体力学等。
设计零件时，必须首先考虑零件要承担或完成哪些任务，然后结合这些任务来确定零件的形状。确定需要满足的运动关系的形状和尺寸后，您就可以关注零件的应力状态。在综合考虑转速、热变形、设计寿命以及受力特性和材料等诸多因素后，最终可以确定各零件的形状和位置尺寸。
(3)零部件加工或装配过程中的工时和各种工艺参数的计算。例如，制造某台设备时，铁板下料部分需要计算铁板出料量。金属加工件针对不同的加工特性，有不同的加工参数计算和不同加工方法的安排，以及在该工艺参数下每一步所需的加工时间的计算。
就像习武一样，如果没有内功修炼，外功再强，也永远达不到宗师的境界。所以所谓真正的机械设计师必须是内在和外在兼具的。那么我们缺乏逻辑思维的机械设计同事该怎么办呢？
是的，逆转！只要从后往前看就可以了。当今的软件技术和传感技术如此先进，很多情况下我们可以避免复杂的计算和验证步骤。举个简单的例子，比如你想知道某个输出轴在不同转速下的输出扭矩。只需将扭力计直接连接到输出轴并读取每个速度的扭力计即可。我们充分考虑了电机的功率因数、传动部件之间的摩擦力、不同传动部件之间不同质量和速度引起的加速度，这样读取的数值会比前面的数值要好后视模式。计算出的数据更加准确、有效。
当然，前提是我们需要了解和理解那些物理性质的基本概念。关于CAE分析问题，我也尝试过并联系过他们。因为我总觉得CAE分析对材料物性数据的准确性以及网格划分和建模的规范性非常敏感。更重要的是，影响最终计算结果的不确定因素太多，如约束条件、荷载安排的合理性等。 ，无法对理论和实践进行有效的验证，并且由于工作节奏和自身领悟能力的限制未能对此进行深入的研究，因此不予讨论。
