非标设计感悟（未来中国非标制造业如何发展？）

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机械 设计人才良莠不齐， 浑水摸鱼沽名钓誉之徒太多； 大多数设计人员毕业后很少再学习， 甚至平均下来每月还不看一本专业书籍，所以其水平也不敢恭维。 想成为一个优秀的设计师，要经历一下几个阶段：

1. 婴儿级 这个级别就是能掌握设计所需的工具； 熟练操作 CAD ，ProE ，SW ，ANSYS 、Mathcad 等软件，深刻理解材料力学，工程力学，机械设计理论，机加工工艺，金属工艺学等 基础理论；熟练掌握公差配合，工程材料等基础知识。当然什么叫做熟练操作，经常 见那些自称用某种软件很熟练的小伙子们实际操作软件的时候是那么生疏， 熟练程度 不好界定，如果必须量化那么只能给个近视量，如果用某个软件绘制工程图不到 500 张，如果三维模型画够上千个就别说自己是熟练。深刻理解力学理论也一样，不说对 那些要点如数家珍，最起码说对一个学科能系统地从头到尾穿起来。熟练掌握是更进 一步的要求，举个例子，对于公差配合熟练掌握就是对基准基准体系、形状公差、位 置度公差、延伸公差带、等知识熟记于心，对这些公差的应用，公差的检测，以及加 工过程中保证这些公差的工艺等有初步了解。达到了这些要求，具备了机械设计的基 础知识。

2. 幼儿级 图纸是工程师的语言，作为幼儿就应该学会说话了；国标就是语法，常用的三五十个 制图国标应该倒背如流，如果有企业标准和规范会稍多一点，这些倒没这么难绘制两 三千张工程图这些标准就会形成一种习惯；关于制图之前也曾说过“现在好多工作多 年的机械设计人员连张像样的图纸都画不出来”学会工程师的普通话。三维图也是有 语法的，并不是按照尺寸画出三维图就行了：是采用自上而下、还是自下而上，如果 自下而上从零件时候就必须为下一步装配，方针，修改做准备；基准面怎么选，用什 么特征都不是随便选的；零件图绘制顺序还要结合零件的加工工艺顺序一致，是先拉 伸切除还是先旋转切除都要结合零件的加工工艺；三维图装配也一样，根据装配规范 的总成逐级装配。

3. 儿童级 儿童级是最为漫长的一个阶段，这个阶段可以在师傅的指导下完成简单的零件设计。 既然是设计肯定要对这个零件的功能要求力学性能了如指掌， 然后进行适当的力学计 算；不要依靠分析软件，因为当没搞明白本质之前，靠软件就是盲目的；在这里需要 强调的就是在机械设计中任何软件都是工具，真正宝贵的是设计者的思想和创意，而 并非软件。

分析的目的在于获得符合要求的工作性能的同时，做到重量轻巧，加工简 单，降低成本，其实归根结底就是钱的问题；那么设计就可以理解为在某事某地某工 况下为某以技术任务给出一个尽可能好的解决办法所必须的一切综合和分析的活动， 在儿童级别可以狭义地理解设计即： 确定一个零件部件机器的尺寸结构及材料特性等。

这个阶段应该很清楚设计的每一个零件是怎么加工出来的，用到什么机床，采用什么 样的表面处理工艺，每个公差存在的意义，只有这样才能保证你设计的零件在当今的 加工条件下能制造出来。然后就是装配问题，心中应该比较明确自己设计的部件，机 器，是怎么安装的，采用什么工具安装，需不需要吊装孔，要不要定位。然后维修， 使用，易损件更换是否方便。

这个阶段应该深刻认识到对加工工艺了解远比理论更有 意义， 这个阶段你会慢慢感觉到那些每天炫耀三维软件制作三维动画和生成红黄绿网 格的最多只能算是个制图员。 当终于把这个阶段走完的时候， 发现作为设计师终于可以自己设计一些简单的结构了。 这时候也慢慢发现有人在骂你， 或者说有机会挨骂了。 因为生产、 采购、 使用、 维修、 运输、所有的错误都可以归结为设计的错误，的确如此，因为设计的时候都可以避免 的。 首先车间的工人会骂你，理由如下。你设计的一个零件某个工序会让他们更换 20 把 刀具；因为你设计的零件某个公差要求导致加工合格率只有 50% ；因为你设计的零 件加工时候需要翻来覆去折腾好几次， 甚至不得不为了加工一个零件而做了一堆工装， 因为你设计的一个零件质检人员检测时必须用三坐标才能检验。 当然也会有一些科研 单位不在乎，实现同样的功能难度越大越能证明研究所的技术水平高，甚至成为炫耀 的资本，可以吹牛我这个零件必须用电火花，必须采用激光，必须采用特种复合材料 喷涂。简单就是科学是设计的通用思想，据说国外设计师完成一个零件设计后都要问 自己两句话公差精度可不可以再低一些，结构可不可以再简单一些；但是在国内一切 皆有可能， 以后我把某研设计院特聘专家们让人作呕的设计跟同行们作为反面教材分 享一下，因为这是我迄今为止见过犯错误犯的最全面的设计。 其次就是产品使用者会骂，理由更多。设计出的设备难以操作，或者你写的使用说明 书密密麻麻 50 页，让操作者难以掌握，操作者是反应问题最多的，所以你的设计必 须把使用产品的人想的足够笨。然后就是误操作，不要怀疑，误操作也是设计者的设 计失误造成的，如果你把两个按钮设计的一样，操作者肯定会不小心按错啊。然后就 是舒适度，如果你了解操作者手操作的最佳高度是 1~1.2 米，一般人手操作 50N 左 右的时候最舒适，低于 20N 的操作件要考虑误操作的可能性，大于 130N 的操作件 人会感觉费力。

严谨的统计计算可以解决这个问题：一个操作手柄在多高的位置需要 多大的力量可以扳动这个是可以计算的， 一个普通工人在指定工况下所能轻松扳动的 力量也是可以统计的，人在什么高度下操作最舒适也是可以统计的，手握手柄的时候 当手柄做成什么形状什么尺寸最舒服，所有的这些问题都要想到。 如果这些都满足了，也许客户依然会感觉你的设计不太舒服，或许操作者自己也说不 出是哪设计的不合理； 这些设计者依然可以避免， 《机械设计心理学》 和《设计美学》 这是设计者的必修课。例如你在一个仪表盘上的数据显示了 8 位数字，但是一般人的 记忆的最佳长度是不大于 7 位；例如你某个结果设计的足够坚固，可以别人看起来总 感觉你这结构弱不禁风；例如本来一个具有亲和力的产品，经过你设计后却让人感觉 不敢触摸，等等这些问题，你都可以在心理和美中找出答案解决。 接下来就说说包装运输及维修，这些因素也应该是设计者需要考虑的。产品采用什么 样的包装方式，怎么运输，采用公路运输时候长宽高的限制，如果需要出口产品还要 考虑集装箱因素， 等等一系列问题。 维修更是一门学问， 还是那句话 “简单就是科学” ； 同样的产品别的设计师设计的需要取得麻省理工学士学位的才能维修， 你设计的只需 要一个农民工便可维修，这就是设计的境界；同样别家的产品维修售后人员带两把扳 手两种配件就搞定了， 而你设计的产品需要带一套呆扳手一套套筒扳手一套内六角扳 手，外加 20 种规格配件，这肯定是你设计的失败。 所以要做一个少挨骂的设计师，还要树立终身学习的决心。设计是一份充满挑战的工 作，所以不要抱怨有多少人骂你，也不要想原来我的设计水平是这么烂。

4. 少年级 最漫长的儿童级终于熬过去了 ,接下来就是少年级。所谓年少轻狂，这时候感觉自己 水平面面俱到，设计也比较轻浮、狂妄，不会深思熟虑，感觉自己经验丰富，总是想 当然。 到了这个阶段可以用爱去形容，深深地爱着自己的每一个产品，深深地爱着自己的行 业。每一个产品都是设计师的孩子；引用一句名言“付出才会爱”，那么付出太多才 会爱的痴狂。因为为机械设计付出过那么多辛勤的汗水；为了设计某个产品而彻夜难 眠，甚至为设计中的一个失误而在梦中惊醒；注重每个细节甚至为了某个螺栓的取舍 而费尽心思；为了攻读某个学科而熬过的无数个夜晚；为了未知领域自己一个人与枯 燥的专业书为伴；最好的年华献给了机械，所以轻狂一些可以理解因为你已经具备了 一些可以轻狂的基础。 工艺方面。这个阶段不但清楚地知道每一个零件是怎么加工出来的，而且知道这个零 件有多少种加工方法，每道工序在机床上装卡几次，需要什么样的机床附件，需要用 到什么规格的刀具等；拿螺纹为例：车削内外螺纹各需要什么的车刀，常见螺纹刀有 多少种，螺纹刀进刀方式有多少种，梯形螺纹锯齿形螺纹矩形螺纹各怎么加工。 总之，一切错误都是设计者的错，机械设计者是可怜的。设计出好的产品并非是件容 易的事情。厂商希望尽量降低成本，销售商希望产品能吸引客户。客户在采购时候领 导会注重产品的价格、外观和品牌；一线使用人员更在乎产品的功能和操作。售后维 修人员所关心的则是产品拆装、检查和维修的难易度。与产品相关的各方面有不同的 需求，而且这需求还经常相互冲突。

即便如此，一个优秀的设计师依然能够设计出让 各方面都能接受或都能满意的产品 自己一番牢骚写了这么多字，毛爷爷说过“牢骚太盛防肠断 ,风物长宜放眼量”。看 来我的废话是有点多了，言归正传。钱学森临死之前给教育部长写信说：”为什么我 们的学校就培养不出杰出人才呢 “，著名的钱学森之问。 民国时期培养的知名科学家： 邓稼先、侯德榜、梁思成、吴有训、陈建功等，建国后就再也没出过国际公认的什么 家了。 机械领域也是一样， 1949 年建国， 经过 9 年义务教育 8 年高等教育， 1949+9+8=1966 年新人才开始写书，事实也正是如此， 1966 年以后出版的机械书籍中很难找到一本 好书，大都是为了职称积分等拼凑的专业书。 1985 年教育改革开始，随着电脑的推 广，扫描及复制粘贴水平迅速提高，专业书籍的数量与日俱增，这时候就会想，同样 是复制粘贴为什么还会有错的呢，难道是盖茨的程序错咯。 如果不凑书，不拼对教材，其实复制黏贴的水平高低对于机械设计来说并不重要 。

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