機械設計製造加工等過程中最重要的概念有哪些？

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例如配合制、互換性等。

感謝邀請。剛加完班回來看到問題（知道有多苦逼了吧~~~）

注意到了題主的問題是：機械設計製造加工等過程中最重要的概念有哪些。。

/***理工漢子拿慣了扳手，擰慣了螺絲，不會組織語言，我就隨便想到了什麼就說些什麼***/

首先題主你的問題其實是兩個問題，我就根據個人工作經驗簡單分兩部分來聊一聊。

一、機械設計中需要注意的問題：

機械設計包含很多方面，很多行業，因為我是做自動化機器的，我就針對這個來說，要注意的簡直太多，我看到了題主提到了公差配合和零件互換性，是很好的，說明題主關注到了比較本質的方面。下面我就說說我個人淺顯的認識，以及在設計整機結構中需要注意的問題。

1、各處傳動機構選擇（成本意識）

當客戶提出他的要求，你開始設計這台機器的時候，需要很多傳動機構來實現各種功能，達到客戶指定的生產動作，但是達到同樣的動作，是有很多種方法的，例如最簡單的直線運動，你可以用絲桿傳動、可以用皮帶傳動、還可以用齒輪齒條傳動等等很多方法，但是每一種傳動方式並不都是最好的，因為有不同的精度要求，所以在滿足要求的前提下，應該設計最合理的方案，會減低整機製造的成本，例如絲桿傳動精度高，但是可能我用同步帶傳動就可以達到可行的效果，兩者的成本是不一樣的，自然精度也是不同，一台機器中會有很多很多這種機構，一個比價合理的設計，可以節約很多資源。即使同一種傳動，選擇不同品牌的零配件也是有很多講究的，這就涉及一個選型的問題，選型是設計中一個相當重要的環節，在大致的方案設計好了之後，你就需要去細化方案，例如：選用什麼品牌、什麼精度等級的絲桿？選用什麼電機？選用什麼氣缸，導軌精度等級等等各種基礎的標準件。這是很重要的一步。

2、機構中零件的設計

零件設計比較重要的大概有以下幾點：零件的材料、零件配合處需要的公差、零件受力情況、零件固定方式、零件互換性、零件拆裝容易程度、零件定位。

零件的材料：作為設計者，你應該清楚你的每一個零件工作在什麼地方，考慮到溫度、振動、工作頻率、加工出零件形狀可能產生的變形等等問題，這就要求你要選擇合適的材料，以及熱處理工藝，還有表面處理。例如在溫度高的地方，你需要選用耐高溫的材料，振動大的地方需要安全可靠的固定方式，工作頻率高，必然就涉及一個耐磨的問題，需要選擇硬度高的材料，以及全部或者局部熱處理，有些表面處理也可以提升表面的耐磨特性，加工產生的變形需要經驗來判斷，各種材質帶來的影響都不一樣，需要選擇合適的材料。

公差配合：作為機械從業人員，你應該知道一個常識：所有自然界中的尺寸，都不會是理想中剛好的完美尺寸；不管多麼精密的加工設備加工出來的零件，必然會有尺寸的誤差，你要知道每一處的需要多少公差等級的配合，給定公差可以有兩種方法，根據經驗給定合適的公差，還有根據機械手冊的公差表查出公差範圍。

零件受力情況：根據零件工作時承受的負荷，需要選擇合適的材料，合適的強度，受不受力這跟零件設計很有關係。

互換性：每一款非標機械，如果運用的很好，在不斷優化之後，都會慢慢做成標準機械，或者企業內部的標準機，工作中的零件是存在失效的可能的，將零件或者機構儘可能做成通用，這應該是設計者要特別注意的地方，正是因為互換性，所以有了方便使用的各種標準軸承，標準的螺絲釘，卡簧等等方便使用的零件，將零件設計成標準化，首先是在失效時方便替換，然後是極大的降低了加工成本。意義重大，就不一一闡述了。

方便拆裝：設計者設計時，應該考慮到安裝的情況，儘可能要方便安裝，合理的設計可以達到又方便安裝，方便拆卸，又保證精度的效果。

3、類似需要注意的地方太多太多，例如機構效率問題，選型時需要計算帶動負荷需要多大的力矩，安全問題。。。等等好多好多，我比較懶，就不一一詳細闡述了，有些也一時想不起來，題主在運用的過程中應該知道。

二、在機械零件加工中需要注意的問題

本人不是專業做加工，不如加工師傅的感觸多，只是工作中也離不開，多少有些感觸，加工一個零件有很多種方法，加工設備就有車銑鑽磨鏜刨，基本上是根據設計圖紙來進行加工，圖紙需要的是最終的效果，以及精度，你需要自己想出一個合理的工藝來一步步加工完成，清楚各種工藝加工出來會有多少精度，加工中一個重要問題是夾持零件，有很多種加工方法，例如車床車軸類零件會用到的雙頂加工法，一樣的設備，不同的加工師傅會做出不同的效果，這個需要很豐富的經驗，加工中需要注意的大概就是要達到圖紙中標註的公差範圍，因為整個機器的誤差會根據每一個精度不好的零件累加起來。

/*全部手動碼字手都酸了，希望對題主有幫助，當然我說的只是其中的一小部分而已，機械的水很深呀，很有很多需要去發掘，去體會，好了，，，，就寫這麼多了，機械其實挺累，要學的太多太多。。。*/

題主的問題涵蓋面非常廣：設計、加工、製造，這三個方面每一個都繁瑣複雜，需要注意的東西視個人的修為程度不盡相同。

（插幾句無關的話：為什麼機械沒有軟體編程，電控之類的好玩？主要的一點是機械整個過程複雜，不是依靠一人就能完成的，外購件，材料，安裝調試，結構設計，布線，工件容差等等環環相扣，隨便一個點出問題，都能把人玩死，在這個「不拘小節」的大行業環境下，許多人就是這樣被玩殘了。而軟體編程之類的就不同了，平台，工具都是開發好的，整個軟體的開發過程牛逼的都可以一個人搞定，不需要其他環節，真正做到所見即所得。搞機械的就沒有這個條件了，必須無條件的信任供應商，機加，組裝，沒有偷工減料，但這真的就是奢望！）

細的方面，樓上幾位總結的很好。

我主要從這個過程的源頭-設計，做一點補充說明。

一個項目成敗的重中之重是設計，這個環節有許多問題是致命的，尤其是對大型設備而言。

在設計這個環節，容易忽視的有：

1.使用條件。

一般上講，注意到效率與負載就可以了，但還要需要考慮到工作環境的影響，如重力不平衡將導致傾覆（船舶和航空尤為重要，對一些設備和機構而言，也需要注意，尤其是高度與長寬比例明顯過大的），抗風能力（對戶外設備尤為重要，其他一些場合如施加正壓或負壓，容易出現文丘里效應，使工件發生移動），空氣濕度（濕度變化過大在使用壓縮空氣的場合會導致一些元器件失效，濕度太小會會產生嚴重的靜電），電磁干擾（對使用電機較多或檢測儀器較多的場合，以及電焊過程中產生的磁場會使一些元器件或儀錶失效），熱效應（除了加速非金屬零件的老化，降低密封效果，亦會使元器件失效），振動（這個對一些檢測設備是致命的，單個零件或機構的振動容易解決，設備中各機構振動的相互影響，以及外部振動對設備的影響較難解決）其他等等不一而足。

2.可行性。

這個包括兩個方面，一個是理論上推導計算是否成立，一個是按照實際條件的可實現性，包括成本控制範圍、原材料可獲得性，人員素質匹配性，後期維護保養可持續性。後一方面較易被忽視，許多設備不能處於最好的工作狀態都與其有關。

3.潛在的風險。

這點主要是從設計階段上來考慮，一個設計方案是各方面妥協的產物，在設計之初就必須考慮到降低某一方面的權重可能造成的後果，以及是否可維修可更換。這點二戰時德國的虎式坦克就做得相當好，通過後期的快速維修來彌補數量上的損失，現在的汽車、電子產品也都借用了這些方面的經驗，比較登峰造極的就是航母等船舶的戰損管理了。

公差和標準（主要是中國、日本、德國）

稍微詳細一點

加工零件時很多尺寸公差往往對最後裝配效果起決定作用、但是如果設計人員對公差設計不夠熟練很可能會有很多問題

比如有些面要求太高、加工困難導致廢品率高、或者加工條件限制根本做不到這個精度

感覺經驗是絕對重要、但是配合加工技術的改進還有形狀設計的改良可以一定程度做到合理設定加工公差。

標準涉及方方面面、

很多時候設計都是盡量使用標準零件、不同標準規格下對各基本零件和要素（這詞好像是日語說法）的內容是有區別的

如果一個設計要使用不同規格零件要考慮到位

謝邀。個人認為機械設計製造行業里重要的概念還是很多的。這裡說一些我覺得重要的。

一.機械，機器，機構，構件，零件的概念。

零件：機械中最小單元，不可拆分。

構件：獨立運動單元

機構：由構件組成

機器：1.組合體 2.確定運動機構 3.能量信息傳遞

機械：機器和機構的統稱。

這五個概念簡單地寫了一下，看起來基礎，可是在實際運動分析中，都是以這幾個為標準，從局部到整體進行設計和分析的。

二.齒輪機構

齒輪機構的分類，漸開線及漸開線齒廓，尺寸計算以及嚙合傳動等在設計過程中定義比較多，比較繁雜。希望特別注意。

三.軸承的設計概念

軸承的設計部分在草圖階段還是比較複雜的。需要邊校核邊進行設計修改。因此在進行軸承的設計時一定要特別注意軸承配合和尺寸的修改。

四.力學知識概念的儲備

只要機械設計就要用到力學。

重要的事情說三遍。

例如疲勞強度，受力分析，強度計算，許用應力，安全範圍等等。都是在設計過程中設計者標註計算出來的。因此材料力學以及理論力學中大量的力學只是概念是非常重要的。

暫時先寫到這裡，因為時間原因後面慢慢補充。

學了機械這麼多年，實踐經驗還不多。但機械太大，概念太多，很難說哪個概念在機械領域最重要，要說哪個概念重要還是要看具體工作內容，我個人覺得按照學科來說更為合理一點。就這個問題我來談談我的理解吧。

1.具體工作分為機械設計和加工製造（我的認為就是設計與工藝），工作內容偏重不同所應用的知識重點也是不一樣的。

但是作為機械的技術人員，很多知識是基礎，不管是做設計還是做製造都是要有更好的理解的，如下：

1.1 工程製圖，製圖和讀圖的能力應該是最基本的。製圖要合理清晰，易讀不歧義，根據圖紙完整表達所有特徵。在讀圖時候根據特徵構建重新模型，去遇到根據圖紙不能確定的一定要及時與設計溝通。

1.2 工程材料，在工程實際中可能應用到的多種多樣。不同的材料特性不同，應用與不同的場合，對材料的處理方式也就不同。金屬材料、塑料、複合材料、以及不斷湧現出來的新材料，諸多的材料類型不可能掌握所有的特性，但都應有基本的了解，結合工作實踐熟悉自己工作中的材料。

1.3 工藝設備，即實現製造的工具機。比如機床、模具，或者是現在火熱的3D印表機，應了解大致的工藝設備，目的在於實現精確、快速、經濟的加工方式。有時候很難兼顧，要根據實際需求選擇最合理的設備。

1.4 軟體工具，CAD/CAE/CAM工具，既有機械設計又有製造的工具，通過設計軟體實現快速結構設計，通過分析軟體對設計進行驗證，並通過模擬製造優化加工過程。通過這個流程可以極大的提高設計開發與製造效率與周期，提高產品競爭力。當然，任何的模擬都離不開實踐的指導與驗證，模擬作為工具只是為實踐提供指導，不可本末倒置。

2.再來具體談談加工製造。

技術人員主要是針對零件圖紙進行生產，將設計概念變成實物。具體的來說，就是針對圖紙中零件的尺寸、公差以及批量進行生產。

所以用到的相對較多知識是工藝過程的實現：針對已有圖紙，採購適當的原材料，根據精度要求採取相應的加工設備，根據批量以及時間制定相應的加工工序步驟。

針對手機外殼、汽車外殼這類的大批量生產，常常使用模具來提高生產效率；但有時為提高精度，也會採用機加工的方式，如小米的「一塊奧氏體不鏽鋼的藝術之旅」；也有針對複雜造型的製造，傳統製造工藝則難以勝任，便採取增材製造的方式，也就是3D列印技術。

總之，整個製造工藝過程涉及的相關知識太廣，需要多年的工程實踐積累。

3.接下來再說說設計中的偏重的知識。

首先，在設計之前要對產品具有很好的了解，產品是什麼，有什麼功能，現在是如何實現的，需要怎樣的改進，我要怎麼去做？這些都是在設計之前必須要去考慮的。在設計過程中，我所接觸應用到的知識主要包括以下：

結構設計，為完成某項特定的功能，採取相應的機械結構，就是機械中的連桿、齒輪、等這些。通常不同的結構可以實現同一功能，實際設計中要根據產品特點確定的約束條件，在設計中採取對應的結構形式與尺寸等參數。

各種力學知識，如理論力學、材料力學等。相應的力學知識為不同場合的設計提供指導。利用理論力學，分析對應運動條件下的運動規律、速度、加速度等，看能否滿足需求；通過材料力學，對在載荷下工作的零件進行校核，主要保證零件的強度、剛度和可靠性。當然也有很多其他力學在對應領域有其各自應用，如結構力學、流體力學、振動力學等。

傳熱學知識，在很多場合必須要考慮機器使用的溫度情況，傳熱學的知識是不可缺少的。有專門的器件的散熱或者隔熱的設計，如機箱散熱；也有高溫下零件的優化設計，如考慮到高溫下的變形，發動機的活塞做成橢圓形狀。

基本的電學知識，因為現在大多機器都是電驅動的，關於電機的選擇、安裝、布線、隔振，這些都是在機械設計中必然會遇到的。

4.說了這麼多，並不是要將設計與製造隔離開來。

尤其是到了現在對於產品多樣化，市場要求快速響應，設計與製造的牆日益被打破。在設計的時候必須要考慮是否可製造、如何製造、如何快速製造、是否好裝配等等這些問題。

因此，總結來說，機械太大，很難用某幾個概念說最重要來概括，應根據實際工作需要，在自己的細化領域做專，之後往相關的上下游延伸。

不得不說一句，傳統機械領域設備及原材料佔了很大的成本，利潤也太低，搞機械的待遇也難以望互聯網項背（唉～）。只希望我們早日轉型到高端製造，實現高附加值的設計與製造，大大改善國內的製造業環境。

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（微信公眾號：機械思）

我補充一下，根據我十幾年的工作經驗，好的設計時師是根據工廠工藝水平或者外協廠水平合理的設計產品，好的工藝師是思路很開闊的人，利用現有人和物，在現有設備的基礎上，做出更高要求的產品，好的操作工人，對基準極其重視，設計基準工藝基準加工基準其實細分可以說幾天幾夜。呵呵

機械設計大致分為這幾類：運動設計，結構設計，強度剛度設計，精度設計(應該是，書不在身邊，望補充指正)。

看名稱就知道每個步驟注重什麼。

運動設計注重參數滿足功能性要求；結構設計合理設計零件形狀；但往往結構設計需要和強度剛度設計結合，(所以往往後期做優化設計時主要是這兩方面)；精度設計受製造水平影響。

製造加工注重基礎，看再多的書做再多的工藝也不如你現場體驗。

先說零件，對於零件來說，最重要的是批量。一個生產10件的零件和一個生產10000件的零件所採用的生產工藝是完全不同的；再說設計，一定要考慮生產條件，設計出來的東西不能生產出來或者自己目前有的條件下不能生產出來跟沒設計是一樣的；公差配合，下周就考試了，無感。

以上。