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工学×材料×加工×标准化×设计审查
从制高点整合品质、成本、交期，依据需求达成完美CP值
“MTBF(平均故障间隔时间)1，000小时、MTTR(平均修复时间)10小时的机械”与“MTBF10小时、MTTR10分钟的机械”，哪一种符合实际生产效益?
设计出没有调整空间的机械设备最为理想，不仅可减轻作业员的操作负担，即使被对手厂商拆解零件也难以复制模仿。
实务上的机械设计步骤包含:决定规格、制作设计图、制图(零件图及组装图)。在设计过程中，需要动员设计者全部的机械设计知识及经验，除了仰赖机械构造和机能的专业知识，还需要考量每个零件的形状、材质、尺寸、公差、表面粗糙度，以及加工法和组装调整的难易度、维护方式。也就是说，机械设计在创意构思发想阶段就必须思考生产制造的可行性与效益，综合评估符合品质、成本、交期三面向需求的完整解决方案。而要能够制造出兼顾美学与机能的商品，不仅得根基于上述各项眉角面面俱到，还需进一步发挥独特的创意和设计力。
作者西村仁于东证上市公司村田制作所株式会社生产技术部门任职长达21年，将所累积深厚丰富的自动组装机、测量仪等机械设计的实务开发经验凝缩于本书中，提供机械设计所需最扎实的机械工学知识，以及工作现场最有用的降低成本设计诀窍和提升效率的标准化案例。
打开本书你将学会:
必备的机械知识:结构零件(螺丝、弹簧等)、传动(机械机构及连杆机构)、控制机构(感测器)、动力源(马达、汽缸等)
掌握材料特性与加工诀窍:包括材料的机械性质、物理性质、化学性质等三大特性;切削加工、成形加工、接合加工、特殊加工、热处理及表面处理等五大诀窍
制作品质数值化:以良品率、标准差、可靠性、整备性、制程、维护性、耐久性等方法检核
提升机械设计效率的标准化:以材料、表面处理、采购商品(厂商、系列、规格)、设计步骤(如流用图面)4大面向范例解说
日本读者这样说:
“不仅适合自学，也能拿来传授教学的好书。”
“无论入门者或是技术纯熟的设计人员都适用。”
前言
必要的设计知识及挑选知识/本书的特色/献给阅读本书的各位读者/本书的构成及阅读方式/机械设计的乐趣/机械设计是否需要创造力/关于单位
第1章 机械设计的目的
制造机械是为了什么
做为产品的机械及为了制造产品的机械/制造机械的目的/何谓理想的机械
机械的构成
从机能看机械/从组装看机械/使用市售机械零件的好处/从机械机构及控制机构来看机械
自动化程度
4种自动化程度/思考削铅笔的自动化程度/自动化并非总是的选择
机械开始量产前的流程
从3个步骤看流程/步骤1:“思考”制造怎样的机械/步骤2:按照构思“制造”/步骤3:把完成的机械“导入”生产现场
机械设计的流程
机械设计的步骤/提升构想及设计品质的设计审查DR/提升制图品质的验图/关于申请专利/花费多少费用最值得
第2章 可传动的机械机构
连杆机构
直线运动及旋转为运动的基础/何谓连杆机构/摇摆及旋转的曲柄摇杆机构/双摇杆机构及双曲柄机构/滑块曲柄机构及缩放机构
凸轮机构
何谓凸轮机构/上一个世代的主角是凸轮机构/凸轮的种类/凸轮线图及凸轮曲线/间歇运动机构的凸轮分割器
齿轮
旋转运动的传动/齿轮的种类/齿轮的大小及轴间距/表示齿轮大小的模数/齿轮的传动速度比/何谓背隙/齿轮挑选顺序的范例
传动带
传动带传达的特征/传动带的种类/传动带的张力调整
链条
链条传动的特征/滚柱链条的构造/滚柱链条的张力调整/自行车的变速机构
滚珠螺杆
滚珠螺杆的构造及特征/导程是挑选关键
专栏 设计审查DR的诀窍
第3章 连接零件
螺丝
螺丝的用途/螺丝的原理/用螺纹牙顶形状来分类
公制螺纹
何谓公制螺纹/螺距不同的粗牙螺丝及细牙螺丝/公制螺纹表示方式/不完全螺纹部
螺丝及螺栓的种类
螺丝及螺栓的分类/小螺丝的特征/ 螺栓的特征/常使用内六角孔螺栓的原因/不用工具的螺栓/特殊螺丝的特征
螺丝大小的挑选方式
选择螺丝大径的方法/决定螺丝锁入深度的方式/内螺纹的螺丝锁入深度及钻孔深度/选定螺丝大小的流程
螺丝相关零件
内螺纹的六角螺帽/提升内螺纹强度的螺纹护套/使用普通垫圈的目的/弹簧垫圈的防松脱效果/防止螺丝松脱的方式
连接的机械零件
决定位置的平行销及椎形销/简易的弹簧销/防止脱落用的开口销
轴相关的连接零件
连结轴与轴的联轴器/防止旋转误差的键/保护过度负载的扭力限制器/防止松脱的扣环
第4章 机械零件
往复直线运动的导引机构
导引机构全貌/线性滑轨/直线轴承与止转/附滑轨直线轴承
旋转运动的导引机构
轴承/主要的轴承种类/内轮及外轮的配合/轴承的安装方法/滑动轴承的衬套
弹簧
弹簧的特征及用途/挑选弹簧的关键/压缩线圈弹簧/张力线圈弹簧/准备弹簧的诀窍
其他机械零件
凸轮从动件及滚柱从动件/能轻松搬运的万向滚珠/组装弹簧的定位珠/缓冲用的减震器/维持密封性的O形环/水平螺栓、脚轮及吊环螺栓
供给零件的机械要素
零件供给的状态/整列供给的零件的送料机/振动送料机及线性送料机/利用凹凸的整列治具板/整列状态下的供给
第5章 驱动器
通用马达
何谓驱动器/马达的分类/DC马达/直流马达/无刷DC马达/AC马达/交流马达
控制位置的马达
两种位置控制/步进马达的概要/步进马达的特征/高精度的伺服马达/直线传动的线性马达/个别马达的特征
汽缸
使用流体的汽缸特征/空压系统的构造/空气压力的单位/汽缸的分类/双动气压缸的动作循环/汽缸的推进力/随汽缸径变化的推进力及冲程/摆动式驱动器/具有机械机能的汽缸
电磁阀
电磁阀/用配管接口数来分类/用螺线管数来分类/用停止位置数量来分类
空压机的相关零件
消音器及岐管/速度控制器的构造/速度控制器的连接方式/去除异物的空气过滤器/调整气压的调节器/感测器及浮动接头/配管接头/配管/一般配管的范例
真空机
真空的用途/真空机系统的构造/真空压的单位/真空吸盘/三口电磁阀引发的真空破坏/真空用过滤器/数位式压力开关/制造真空的真空喷射气
专栏 深入思考及勇于尝试
第6章 材料的性质
材料的机械性质
材料的3种性质/弹性、塑性、破裂/从刚度来看材料的强度/伸长的变形量/挠度/由断面形状决定断面二次力矩/实务上讲究断面形状/在弹性范围内使用/不需要检验降伏点/硬度及韧性强度
材料的物理性质及化学性质
表示重量的密度/表示热膨胀时的线膨胀系数/表示热传导的热传导率/表示电子流动容易程度的导电率/良性的黑锈及恶性的红锈
材料的主要特征
掌握材料的全貌/碳钢、合金钢、铸铁/含碳量/JIS规格的种类设定/SPCC (冷轧钢薄板)/SS400(一般结构用钢板)/S45C(机械结构用碳钢)/SK95(碳工具钢)/不锈钢(SUS材)/FC250(灰口铸铁)/铝材/铜材/塑胶材
改变性质的热处理及表面处理
热处理及表面处理的目的/何谓热处理/淬火‧回火/退火和正火/高频淬火/浸碳淬火/何谓表面处理/钢材电镀/铝材电镀/高精度的电镀方式/防止生锈的方式
专栏 弥补CAD的弱点
第7章 机械加工的关键
切割塑形的切削加工
机械加工应该要知道什么/切削加工的分类及特征/切割成圆柱的车床加工/圆柱是加工效率的形状/切割成四角柱的铣削加工/开钻孔及螺丝孔的钻孔加工/何谓钻孔/何谓沉头孔/何谓铰孔/内螺纹加工/用砂轮加工的研磨加工/研削加工的种类/精加工成完整平面的铲花
利用模具塑形的成型加工
成型加工的分类及特征/板金的剪力加工及弯曲加工/板金的深抽加工及抽牙加工/先熔解再成型的铸造特征/砂模铸造法及压铸法/塑胶加工的射出成型/敲打金属成型的锻造/加压延展的压延加工/挤出加工、抽出加工
材料间的接合加工
接合加工的种类/熔接的优点/熔接的种类/使用焊条的电弧熔接159/不需要焊条的电阻熔接/硬焊及接着
局部熔解的特殊加工
不施加外力的加工/使用光能的激光加工/使用电能的放电加工/雕形放电加工/线切割放电加工/蚀刻及3D打印
专栏 制作自己的设计机密文件
第8章 降低成本的设计诀窍
考量到加工的设计
切削加工会转写工具形状/一旦夹住就不放开的设计/嵌合的沟槽加工延著轴进行/轴上R角半径、孔上C倒角/口袋形状内角R角半径的尺寸/侧面附近的孔加工尺寸/板金的最小弯曲半径/弯曲造成的膨胀量/去毛边适合C倒角/铸造品可向铸铁厂制造业者商量
逃槽加工
高精度的嵌合/高精度轴的固定1/无法同时对齐/确保直角的逃槽加工/四角必须是R角半径时/孔的深度不可超过直径的5倍/外螺纹与内螺纹的逃槽加工
考虑组装的设计
重要基准的思考法/螺丝固定时提高位置精度的方法/压入销时需要开通孔/固定螺丝时全部都从上方进行/同时加工使误差最小化/组装图的完成度
考量到调整的设计
何谓调整的容易度/用间隔柱调整位置/用螺丝调整位置/用分厘卡测头调整位置/比对实际零件来调整位置/按照数值调整/挡片的拆卸
第9章 感测器及顺序控制
感测器
收集资讯的感测器/人拥有卓越的感测功能/检测目标物的感测器187/微动开关/光电感测器/光纤感测器/激光感测器/近接感测器/影像感测器/其他的感测器
顺序控制及控制装置
何谓顺序控制/回馈控制/3个逻辑闸/何谓可程式化逻辑控制器195/PLC的构造及连接/PLC的程式语言/程式设计的流程/程式设计的范例
专栏 思考的诀窍
第10章 机械的品质及标准化
机械的品质
从2种面向看机械的好坏/将制作良品的能力数值化/表示误差程度的标准差/标准差的使用方式/表示可靠性的MTBF /表示整备性的MTTR /MTBF与MTTR的关系/交换不同种类零件的制程/线外制程与线上制程/确保安全的失效安全/防止人失误的防呆装置
标准化的目的
为什么需要标准化/缩短设计时间及提高可靠性/降低成本及减少排程/减少备用零件的库存/标准化是为了彰显个性/必须要重新评估标准品
标准化的范例介绍
什么是标准化/挑选材料的着眼点/钢材标准化/铝材标准化/ 外形配合市售品的尺寸/表面处理标准化/商品标准化/向2间厂商采购的好处/组件标准化/螺丝种类标准化/螺丝大径标准化/深沉头孔的参考尺寸/栈板尺寸标准化/何谓标准数/标准化由上而下来进行
今后的精进方法
为了增加知识/参加厂商主办的研讨会/必要的基本知识及专门知识/为了增加实践经验/制作自己的知识集/一边在纸上描绘一边思考/相信自己的直觉/为了遵守设计的日程/享受机械设计
结语
中日英文对照表及索引
