论文部分内容阅读
到底是“没有做不到、只有想不到”，还是“没有想不到、只有做不到”？这两句话中，我认为后者是合适的表述。就是说“想到”是事情的前半段，稍微容易一些；而“做到”是事情的后半段，比较困难、也比较关键，决定了事情的成败。因此可以说，在设想与实施之间，实施具有对设想的否决权。
一个没办法实施的设想，在目前来说只能是个设想而已，还不能成为现实。在机械设计与制造领域，不能实现的设计属于不可用的设计，评价为“失败”。
没有想不到，只有做不到的典型例子是对雷电的利用。自然界的雷电是一种极好的能源，具有几亿伏特的高电压，具有几十万安培的大电流，据说一次雷暴相当于一个小型核电站的输出功率。而这样的雷电现象，全球每秒钟发生的数量会超过500次。收集和存储雷电作为不竭之能源，早就被“想到”了，但是至今也没人能“做到”。
因为装雷电的容器还没有搞定，所以也仅仅是想想而已……
实施和工艺性
在机械设计与制造的领域，任何能“想到”的设计都必须考虑实施的可能性。具体来说，就是“工艺性”的问题。我们常常听见评价某设计的“工艺性好不好”，说的就是这件事。
所说的“工艺性”，是指针对设计所要用到的材料，是否易于加工成型和改变组织性状。具体内容包括：毛坯制备（铸造或锻造）、焊接、切削加工、成型（冲压、拉拔或折弯等）和热处理等项。大多数设计的结果，都需要考虑上述细节，才能落实该设计实施的可能性。
工艺才是机械设计与制造的关键
工艺有多重要呢？
您到一汽去参观，虽然这并不是世界上最先进的汽车制造企业，但是也不是随便什么车间都可以去看的，尤其是关键零部件的制造车间和生产线。这几乎是常规。
一个机器，是一定要卖出去的。别人买了这台机器，自然可以大卸八块，于是您的设计就完全暴露在光天化日之下，对方也并不外行，自然全能看懂；经过测绘，您的设计几乎完全被别人了解了。如果没有专利和法规的限制，对方就可以不经过研发阶段，稍加改动即可制造和销售，当然要便宜的多——这种事情发生得可不算少了。
但是，如果其中有些零部件，甚至仅仅是某零件上的一个结构，需要高超的工艺技术和设备才能制造，可以想象，情况立刻就不同了——这就是工艺的重要性。一个经典的例子是：光学玻璃生产过程中的关键在于熔炼过程中的“搅拌”工艺，这个过程据说沙俄用了25年才真正“学会”。
即便别人能制造的东西，我们也能制造。但是双方制造的成本和质量的稳定性还是有差别的。同样的设计，同样能制造，各自的工艺则决定了制造成本的高低。较低的工艺成本，能在足够多的利润的前提下，有更低的市场价格，更好的竞争能力。
德国的机器产品不容易被仿制，主要就是因为这个工艺方法的问题。有一个纪录片《德国工艺》，虽然是为普通老百姓拍摄的，专业程度不怎么深，但是可见其工艺优良之一斑。
熟悉自己领域的工艺，是设计的基础条件之一
为了使设计能用良好的工艺状态进入制造，在设计过程中就需要追求工艺能力现状下能做到“保质、保量、低成本”。于是，熟悉自己领域的工艺现状和主要细节，实在是一个成熟的机械设计师无论怎样也必须具有的基本功之一。
笔者曾经在一次软件应用培训的结业练习中，发现某学员设计了一个长度100mm，用于某结构位置调整用的M1的螺杆。虽然他是在职机械设计师，我还是很惊讶地询问对方打算怎样制造这个零件，他的回答很肯定：车外圆然后用板牙攻丝。这个工艺属于经典，并不错。但是到这个具体零件上，会有许多问题，太长、太细……这样设计在制造中会有许多的麻烦。所以，为了能顺畅地“做到”，需要对我们“想到”的结果做许多的限制，这个是没办法的事情。
怎样才能熟悉工艺
因为我国的工科大学普遍缺少相关的专业训练和实习，造成大学生对制造工艺的理解和掌握，还不如职业学校的毕业生。
目前只有在工作中尽力去补充了。方法倒是很简单：到制造现场，向工人师傅请教。
可能的条件下（当然这是可遇而不可求的），能亲手加工自己设计的零件，效果就最好了。笔者早年就几次亲手车、铣、装配自己设计的机器，其中的感触极深，对自己设计能力的提升，具有无可替代的作用。
一个需要克服的主要心理障碍：工程师向工人请教技术问题，丢面子。
我以为，工程师的设计被工人直接发问：请你告诉我，你设计的这个东西怎样才能制造合格？而工程师答不上来，这才是真的没面子。正所谓：不怕不知道，就怕不知道自己不知道。
工艺对设计创新的促进作用
设计上的创新，可能因为工艺成本降不下来，造成难以在市场上立足而失败。
工艺上的创新甚至突破，将解放一大批设计，使这些尘封的设计从仅仅是设想转变为可实施。
老的例子：铝，在 1827年被发现，而铝矿极为普遍。但是据说拿破仑在宴会上自己用铝制餐具，别人都是金银。因为当时铝比金子还贵重。而现在呢？这个变化就是因为从铝矾土中电解铝的工艺获得了突破和广泛的应用。于是，一时间铝及其合金，在制造业中得到大量、广泛的应用，造成机械设计领域的又一次扩展，以前能想到而做不到的设计，现在能做了。
新的例子：三维快速成型工艺与装备。读者想必听说过，其对复杂毛坯制造产生的许多突破。
当然，工艺与装备的设计，也属于机械设计与制造的范畴。
不熟悉工艺的负面影响
我在大学教书时，学生的毕业设计曾经碰到一个问题：某型发动机的气门挺杆支架，试制的时候有 50%以上的不良品。最后学生们的分析说明，因为设计者不熟悉制造，没有考虑好工艺，造成所设计的结构没办法加工得到足够精确的第一个精基准，导致后边的工序普遍装夹变形，尺寸超差。仅仅在铸造毛坯结构中添加3个工艺凸台，问题就能解决。
类似这样的例子不胜枚举，而且笔者的感觉是，因为我国大学的教育滑坡，机械设计与制造业也不景气，大量的中小企业缺乏合适的技术管理合传承，不熟悉工艺的现象有增无减。
可见，要敢于 “想到 ”，去创造性地做设计；也要善于 “做到 ”，使得自己的设计具有良好的工艺性而能够合理地制造出来。这是一名机械设计师的两条腿。
一个没办法实施的设想，在目前来说只能是个设想而已，还不能成为现实。在机械设计与制造领域，不能实现的设计属于不可用的设计，评价为“失败”。
没有想不到，只有做不到的典型例子是对雷电的利用。自然界的雷电是一种极好的能源，具有几亿伏特的高电压，具有几十万安培的大电流，据说一次雷暴相当于一个小型核电站的输出功率。而这样的雷电现象，全球每秒钟发生的数量会超过500次。收集和存储雷电作为不竭之能源，早就被“想到”了，但是至今也没人能“做到”。
因为装雷电的容器还没有搞定，所以也仅仅是想想而已……
实施和工艺性
在机械设计与制造的领域，任何能“想到”的设计都必须考虑实施的可能性。具体来说，就是“工艺性”的问题。我们常常听见评价某设计的“工艺性好不好”，说的就是这件事。
所说的“工艺性”，是指针对设计所要用到的材料，是否易于加工成型和改变组织性状。具体内容包括：毛坯制备（铸造或锻造）、焊接、切削加工、成型（冲压、拉拔或折弯等）和热处理等项。大多数设计的结果，都需要考虑上述细节，才能落实该设计实施的可能性。
工艺才是机械设计与制造的关键
工艺有多重要呢？
您到一汽去参观，虽然这并不是世界上最先进的汽车制造企业，但是也不是随便什么车间都可以去看的，尤其是关键零部件的制造车间和生产线。这几乎是常规。
一个机器，是一定要卖出去的。别人买了这台机器，自然可以大卸八块，于是您的设计就完全暴露在光天化日之下，对方也并不外行，自然全能看懂；经过测绘，您的设计几乎完全被别人了解了。如果没有专利和法规的限制，对方就可以不经过研发阶段，稍加改动即可制造和销售，当然要便宜的多——这种事情发生得可不算少了。
但是，如果其中有些零部件，甚至仅仅是某零件上的一个结构，需要高超的工艺技术和设备才能制造，可以想象，情况立刻就不同了——这就是工艺的重要性。一个经典的例子是：光学玻璃生产过程中的关键在于熔炼过程中的“搅拌”工艺，这个过程据说沙俄用了25年才真正“学会”。
即便别人能制造的东西，我们也能制造。但是双方制造的成本和质量的稳定性还是有差别的。同样的设计，同样能制造，各自的工艺则决定了制造成本的高低。较低的工艺成本，能在足够多的利润的前提下，有更低的市场价格，更好的竞争能力。
德国的机器产品不容易被仿制，主要就是因为这个工艺方法的问题。有一个纪录片《德国工艺》，虽然是为普通老百姓拍摄的，专业程度不怎么深，但是可见其工艺优良之一斑。
熟悉自己领域的工艺，是设计的基础条件之一
为了使设计能用良好的工艺状态进入制造，在设计过程中就需要追求工艺能力现状下能做到“保质、保量、低成本”。于是，熟悉自己领域的工艺现状和主要细节，实在是一个成熟的机械设计师无论怎样也必须具有的基本功之一。
笔者曾经在一次软件应用培训的结业练习中，发现某学员设计了一个长度100mm，用于某结构位置调整用的M1的螺杆。虽然他是在职机械设计师，我还是很惊讶地询问对方打算怎样制造这个零件，他的回答很肯定：车外圆然后用板牙攻丝。这个工艺属于经典，并不错。但是到这个具体零件上，会有许多问题，太长、太细……这样设计在制造中会有许多的麻烦。所以，为了能顺畅地“做到”，需要对我们“想到”的结果做许多的限制，这个是没办法的事情。
怎样才能熟悉工艺
因为我国的工科大学普遍缺少相关的专业训练和实习，造成大学生对制造工艺的理解和掌握，还不如职业学校的毕业生。
目前只有在工作中尽力去补充了。方法倒是很简单：到制造现场，向工人师傅请教。
可能的条件下（当然这是可遇而不可求的），能亲手加工自己设计的零件，效果就最好了。笔者早年就几次亲手车、铣、装配自己设计的机器，其中的感触极深，对自己设计能力的提升，具有无可替代的作用。
一个需要克服的主要心理障碍：工程师向工人请教技术问题，丢面子。
我以为，工程师的设计被工人直接发问：请你告诉我，你设计的这个东西怎样才能制造合格？而工程师答不上来，这才是真的没面子。正所谓：不怕不知道，就怕不知道自己不知道。
工艺对设计创新的促进作用
设计上的创新，可能因为工艺成本降不下来，造成难以在市场上立足而失败。
工艺上的创新甚至突破，将解放一大批设计，使这些尘封的设计从仅仅是设想转变为可实施。
老的例子：铝，在 1827年被发现，而铝矿极为普遍。但是据说拿破仑在宴会上自己用铝制餐具，别人都是金银。因为当时铝比金子还贵重。而现在呢？这个变化就是因为从铝矾土中电解铝的工艺获得了突破和广泛的应用。于是，一时间铝及其合金，在制造业中得到大量、广泛的应用，造成机械设计领域的又一次扩展，以前能想到而做不到的设计，现在能做了。
新的例子：三维快速成型工艺与装备。读者想必听说过，其对复杂毛坯制造产生的许多突破。
当然，工艺与装备的设计，也属于机械设计与制造的范畴。
不熟悉工艺的负面影响
我在大学教书时，学生的毕业设计曾经碰到一个问题：某型发动机的气门挺杆支架，试制的时候有 50%以上的不良品。最后学生们的分析说明，因为设计者不熟悉制造，没有考虑好工艺，造成所设计的结构没办法加工得到足够精确的第一个精基准，导致后边的工序普遍装夹变形，尺寸超差。仅仅在铸造毛坯结构中添加3个工艺凸台，问题就能解决。
类似这样的例子不胜枚举，而且笔者的感觉是，因为我国大学的教育滑坡，机械设计与制造业也不景气，大量的中小企业缺乏合适的技术管理合传承，不熟悉工艺的现象有增无减。
可见，要敢于 “想到 ”，去创造性地做设计；也要善于 “做到 ”，使得自己的设计具有良好的工艺性而能够合理地制造出来。这是一名机械设计师的两条腿。