掌握机械设计的六大核心技能，让你在行业中脱颖而出！
掌握机械设计的六大核心技能，让你在行业中脱颖而出！
在当今科技飞速发展的时代，机械设计领域不断迎来新的挑战与机遇。机械工程师作为机械设计的主力军，需要具备多方面的知识与技能，方能在这个充满竞争的领域中脱颖而出。
工程制图：设计的语言基石
工程制图是机械工程师沟通和交流的重要语言，它如同设计世界的通用密码，确保技术人员之间、设计者与操作者之间能够准确理解设计意图。
投影原理和三视图是工程制图的基础。正投影是当投影光线互相平行，并与投影面垂直时，物体在投影面上所得的投影。三视图由主视图、俯视图、左视图组成，能够正确反映物体长、宽、高尺寸的正投影工程图。主视图应选择反映物体特征最明显的方向作为投影方向，俯视图和左视图与之相互配合，严格遵循“长对正，高平齐，宽相等”的投影规律。物体上的平面和直线在投影时具有收缩性、积聚性和真实性三种特性，这取决于它们与投影面的关系。
此外，机械工程师还需熟练掌握基本视图、斜视图、局部视图、旋转视图和剖视图等零件的各种表达方法。基本视图包括主视图、俯视图、左视图、右视图、仰视图、后视图，在图纸上放置时，若按基本视图的展开位置放置，各视图名称一律不加标注，否则应在视图的上方标出视图名称“X 向”，并在相应的视图附近用箭头指名投影方向，并注上同样的字母。斜视图用于零件表面与投影面倾斜的情况，局部视图将零件的某一部分向基本投影面投影，旋转视图适用于零件倾斜部分具有明显回转轴线的情况，剖视图则用于展示零件内部结构复杂的情况。
严格遵循工程制图标准和表示方法，是机械工程师准确传达设计意图的关键。只有熟练掌握这些知识和技能，才能为后续的设计工作奠定坚实的基础。
熟悉金属材料：选材的智慧宝库
对于机械工程师来说，熟悉常用金属材料的性能、试验方法及其选用，是设计出优质产品的重要保障。
机械工程师要知道的 20 种常用金属材料包括 45 号钢、Q235A(A3 钢)、40Cr、HT150、35 号钢、65Mn、0Cr18Ni9、Cr12、SKD1、SKD11、D2、SKH-9、ASP-23、718、S136、H13、SKD61、8407 等。
以 45 号钢为例，它是优质碳素结构钢，是最常用的中碳调质钢，综合力学性能良好，但淬透性低，水淬时易生裂纹。小型件宜采用调质处理，大型件宜采用正火处理，主要用于制造强度高的运动件，如透平机叶轮、压缩机活塞、轴、齿轮、齿条、蜗杆等。Q235A(A3 钢)是最常用的碳素结构钢，具有高的塑性、韧性和焊接性能、冷冲压性能，以及一定的强度、好的冷弯性能，广泛用于一般要求的零件和焊接结构。40Cr 是使用最广泛的钢种之一，属合金结构钢，经调质处理后，具有良好的综合力学性能、低温冲击韧度及低的缺口敏感性，淬透性良好，但焊接性不好，易产生裂纹，焊前应预热到 100~150℃，一般在调质状态下使用，还可以进行碳氮共渗和高频表面淬火处理。
掌握钢的热处理原理及常用金属材料的热处理方法，也是机械工程师必备的知识。了解常用工程塑料、特种陶瓷、光纤和纳米材料的种类及应用，则能为设计提供更多的创新思路。
产品设计：创意与技术的完美融合
机械工程师进行产品设计需要掌握机械产品设计的基本知识与技能，能熟练进行零、部件的设计。
在设计过程中，要熟练运用机械原理、机械机构、机械设计及国家标准和国际标准，按设计任务要求创造性地设计出效果好、成本低的产品。熟练运用电脑辅助设计，包括 2D 软件工程图、3D 软件设计产品和造型效果图，会画效果图，能把产品的整体协调感、质感、色彩变化、设备的主体感、整体效果和谐感等正确地表现出来。
同时，要提高机械各种方面的知识与修养，熟悉各种的基本特征与变体，了解各种设备的历史发展和采用的机械机构、结构方式、方法。只有不断积累知识，拓宽视野，才能在设计中融入更多的创新元素，满足市场的多样化需求。
工艺过程：制造的关键环节
掌握制订工艺过程的基本知识与技能，是机械工程师确保产品可制造性的重要保障。
机械零件加工工艺过程由许多工序组合而成，每个工序又由工位、工步、走刀和安装组成。工序指在一台机床上或在同一个工作地点对一个或一组工件连续完成的那部分工艺过程，划分工序的依据是工作地点是否变化和工作是否连续。工步指在一个工序中，当工件的加工表面、切削刀具和切削用量中的转速与进给量均保持不变时所完成的那部分工序，加工表面较多的工序，可分为若干工步。走刀是刀具从被加工表面每切去一层余量，就称作一次走刀。待切除的余量太大而不可能或不适合一次切下时，可分成几次切削完成。
制订机械加工工艺过程，必须确定该工件要经过几道工序以及工序进行的先后顺序，仅列出主要工序名称及其加工顺序的简略工艺过程，称为工艺路线。工艺路线的拟定是制定工艺过程的总体布局，主要任务是选择各个表面的加工方法，确定各个表面的加工顺序，以及整个工艺过程中工序数目的多少等。工艺路线拟定须遵循先加工基准面、划分加工阶段、先面后孔、光整加工等原则。
熟悉铸造、压力加工、焊接等机械制造工艺的基本技术内容、方法和特点，了解生产线设计和车间平面布置原则和知识，能让机械工程师在设计过程中充分考虑制造的可行性和效率，提高产品的竞争力。
材料热处理：性能优化的法宝
机械工程师需要了解的热处理方法有很多，比如退火、正火、淬火、回火、调质、表面渗碳/渗氮/氰化、发黑（发蓝）、固溶处理、时效处理等。
退火是将钢加热至适当温度保温后炉冷，目的是降低硬度，提高塑性，为切削加工做准备，消除内应力，细化晶体，为后续热处理做准备。正火是将工件加热至 Ac3 以上 30 - 50 度保温后取出空冷/喷水/吹风冷却，使晶粒细化和碳化物分布均匀化。淬火是将钢加热至临界点以上保温一段时间快速冷却，提高钢的强度、硬度、耐磨性、韧性、疲劳强度甚至铁磁性、耐腐蚀性。回火是工件淬火后重新加热保温空冷/水冷/油冷，清除淬火产生的应力，改善零件综合性能，调整工件的强度、硬度、塑性和韧性，稳定尺寸，保证精度。调质是淬火加高温回火，调节材料高强度和高韧性，获得综合性能好的零件。表面渗碳/渗氮/氰化是将工件加热在零件表面渗入相应的原子，获得表面硬度高，芯部韧性好的零件。发黑（发蓝）是加热后在碱性药业浸泡形成氧化膜，起到表面防腐蚀、防锈的作用。固溶处理是将材料加热保温过剩相充分溶解后快速冷却，改善钢和合金钢的塑性、韧性。时效处理分为人工时效和自然时效，人工时效是低温回火后，精加工前加热材料至 100 - 150 度保温 5 - 20 小时，稳定精密制件的尺寸，消除残余应力；自然时效是工件在室温条件长时间放置。
熟悉各种材料热处理方法，能优化材料性能，提高产品质量，为机械设计增添更多的可能性。
综合素养：设计的软实力
机械工程师做设计不仅需要专业的知识和技能，还需要具备一定的综合素养。
具备测绘的知识与技能，能准确获取物体的尺寸和形状信息，为设计提供可靠的依据。熟悉各种加工工艺和装配工艺，能确保设计的产品在制造和装配过程中顺利进行。掌握一定的电气、液压、气动等方面的知识，能为机械设计提供更多的动力选择和控制方式。
具备专业调查的技巧，会独立制作高质量的模型，掌握测量、分析问题和综合误差运算的技能，能让机械工程师在设计过程中更加科学、严谨。拥有广博的文化知识与修养，会善于做设计资料的搜集与积累工作，掌握专业调查的技巧，了解新技术、新工艺，研究社会学，了解机械科学发展趋势等，能为设计带来更多的创新灵感和发展方向。
总之，机械工程师做设计需要具备多方面的知识与技能。在工程制图方面，要严格遵循标准，确保设计意图准确传达；熟悉常用金属材料能为产品设计提供合适的材料选择；熟练进行产品设计需要掌握多种设计方法和工具，同时注重设计的创新性和成本控制；掌握工艺过程知识可以保证产品的可制造性；熟悉各种材料热处理方法则能优化材料性能，提高产品质量；提升综合素养则能为设计注入更多的软实力。只有不断学习和实践，提升自己的综合能力，机械工程师才能在不断发展的机械设计领域中立足，创造出更多优秀的设计作品。