《圖解機械設計：制定工程規格→零件組裝→查核→導入量產，以設計創意突破瓶頸的*高製造法》

作者： 西村仁  

譯者： 蘇星壬

出版社：易博士出版社  

出版日期：2023/02/09

語言：繁體中文

ISBN：9789864802579

叢書系列：Art BASE

規格：平裝 / 224頁 / 23 x 17 x 1.42 cm / 普通級 / 單色印刷 / 初版

出版地：中国台灣

本書分類：藝術設計> 設計> 設計方法> 產品設計

（页面参数仅供参考，具体以实物为准）

內容簡介

工學×材料×加工×標準化×設計審查

從制高點整合品質、成本、交期，依據需求達成完美CP值

「MTBF（平均故障間隔時間）1,000小時、MTTR（平均修復時間）10小時的機械」與「MTBF10小時、MTTR10分鐘的機械」，哪一種符合實際生產效益？

設計出沒有調整空間的機械設備最為理想，不僅可減輕作業員的操作負擔，即使被對手廠商拆解零件也難以複製模仿。

實務上的機械設計步驟包含：決定規格、製作設計圖、製圖（零件圖及組裝圖）。在設計過程中，需要動員設計者全部的機械設計知識及經驗，除了仰賴機械構造和機能的專業知識，還需要考量每個零件的形狀、材質、尺寸、公差、表面粗糙度，以及加工法和組裝調整的難易度、維護方式。也就是說，機械設計在創意構思發想階段就必須思考生產製造的可行性與效益，綜合評估符合品質、成本、交期三面向需求的完整解決方案。而要能夠製造出兼顧美學與機能的世界*商品，不僅得根基於上述各項眉角面面俱到，還需進一步發揮獨特的創意和設計力。

作者西村仁於東證上市公司村田製作所株式會社生產技術部門任職長達21年，將所累積深厚豐富的自動組裝機、測量儀等機械設計的實務開發經驗凝縮於本書中，提供機械設計所需最扎實的機械工學知識，以及工作現場最有用的降低成本設計訣竅和提升效率的標準化案例。

打開本書你將學會：

．必備的機械知識：結構零件（螺絲、彈簧等）、傳動（機械機構及連桿機構）、控制機構（感測器）、動力源（馬達、汽缸等）

．掌握材料特性與加工訣竅：包括材料的機械性質、物理性質、化學性質等三大特性；切削加工、成形加工、接合加工、特殊加工、熱處理及表面處理等五大訣竅

．製作品質數值化：以良品率、標準差、可靠性、整備性、製程、維護性、耐久性等方法檢核

．提升機械設計效率的標準化：以材料、表面處理、採購商品（廠商、系列、規格）、設計步驟（如流用圖面）4大面向範例解說

日本讀者這樣說：

「不僅適合自學，也能拿來傳授教學的好書。」

「無論入門者或是技術純熟的設計人員都適用。」

作者簡介

西村仁

Jin Consulting 代表、生產技術顧問。1962 年生於神戶市。1985 年立命館大學理工學部機械工學科畢業。2006 年立命館大學研究所經營學研究科碩士課程結業。於東證上市公司村田製作所株式會社生產技術部門任職長達21 年，負責開發電子零件組裝裝置以及測量儀等新設備，並且導入多款設備至村田製作所集團。除了工程設計、工程改善外，也擔任社內技術講師。持有多項專利。2007 年起從事製造業與服務業的現場改善，協助提升生產性，並且以技術研討會講師的身分支援教育訓練。

另外，也曾擔任過日本經濟產業省（相當於我國經濟部）的專案小組成員、中小企業廳委員等。著有《圖解看懂工業圖面》、《圖解加工材料》、《圖解機械加工》、《圖解工業製圖》、《圖解治具設計》。

譯者簡介

蘇星壬

日文譯者，現居仙台。就讀中興土木時參訪日本東北災區，而後立志成為譯者。

目錄

前言

必要的設計知識及挑選知識／本書的特色／獻給閱讀本書的各位讀者／本書的構成及閱讀方式／機械設計的樂趣／機械設計是否需要創造力／關於單位

第1章 機械設計的目的

製造機械是為了什麼

做為產品的機械及為了製造產品的機械／製造機械的目的／何謂理想的機械

機械的構成

從機能看機械／從組裝看機械／使用市售機械零件的好處／從機械機構及控制機構來看機械

自動化程度

4種自動化程度／思考削鉛筆的自動化程度／自動化並非總是最好的選擇

機械開始量產前的流程

從3個步驟看流程／步驟1：「思考」製造怎樣的機械／步驟2：按照構思「製造」／步驟3：把完成的機械「導入」生產現場

機械設計的流程

機械設計的步驟／提升構想及設計品質的設計審查DR／提升製圖品質的驗圖／關於申請專利／花費多少費用*值得

第2章 可傳動的機械機構

連桿機構

直線運動及旋轉為運動的基礎／何謂連桿機構／搖擺及旋轉的曲柄搖桿機構／雙搖桿機構及雙曲柄機構／滑塊曲柄機構及縮放機構

凸輪機構

何謂凸輪機構／上一個世代的主角是凸輪機構／凸輪的種類／凸輪線圖及凸輪曲線／間歇運動機構的凸輪分割器

齒輪

旋轉運動的傳動／齒輪的種類／齒輪的大小及軸間距／表示齒*大小的模數／齒輪的傳動速度比／何謂背隙／齒輪挑選順序的範例

傳動帶

傳動帶傳達的特徵／傳動帶的種類／傳動帶的張力調整

鏈條

鏈條傳動的特徵／滾柱鏈條的構造／滾柱鏈條的張力調整／自行車的變速機構

滾珠螺桿

滾珠螺桿的構造及特徵／導程是挑選關鍵

專欄 設計審查DR的訣竅

第3章 連接零件

螺絲

螺絲的用途／螺絲的原理／用螺紋牙頂形狀來分類

公制螺紋

何謂公制螺紋／螺距不同的粗牙螺絲及細牙螺絲／公制螺紋表示方式／不完全螺紋部

螺絲及螺栓的種類

螺絲及螺栓的分類／小螺絲的特徵／ 螺栓的特徵／常使用內六角孔螺栓的原因／不用工具的螺栓／特殊螺絲的特徵

螺絲大小的挑選方式

選擇螺絲大徑的方法／決定螺絲鎖入深度的方式／內螺紋的螺絲鎖入深度及鑽孔深度／選定螺絲大小的流程

螺絲相關零件

內螺紋的六角螺帽／提升內螺紋強度的螺紋護套／使用普通墊圈的目的／彈簧墊圈的防鬆脫效果／防止螺絲鬆脫的方式

連接的機械零件

決定位置的平行銷及椎形銷／簡易的彈簧銷／防止脫落用的開口銷

軸相關的連接零件

連結軸與軸的聯軸器／防止旋轉誤差的鍵／保護過度負載的扭力限制器／防止鬆脫的扣環

第4章 機械零件

往復直線運動的導引機構

導引機構全貌／線性滑軌／直線軸承與止轉／附滑軌直線軸承

旋轉運動的導引機構

軸承／主要的軸承種類／內輪及外輪的配合／軸承的安裝方法／滑動軸承的襯套

彈簧

彈簧的特徵及用途／挑選彈簧的關鍵／壓縮線圈彈簧／張力線圈彈簧／準備彈簧的訣竅

其他機械零件

凸輪從動件及滾柱從動件／能輕鬆搬運的萬向滾珠／組裝彈簧的定位珠／緩衝用的減震器／維持密封性的O形環／水平螺栓、腳輪及吊環螺栓

供給零件的機械要素

零件供給的狀態／整列供給的零件的送料機／振動送料機及線性送料機／利用凹凸的整列治具板／整列狀態下的供給

第5章 驅動器

通用馬達

何謂驅動器／馬達的分類／DC馬達／直流馬達／無刷DC馬達／AC馬達／交流馬達

控制位置的馬達

兩種位置控制／步進馬達的概要／步進馬達的特徵／高精度的伺服馬達／直線傳動的線性馬達／個別馬達的特徵

汽缸

使用流體的汽缸特徵／空壓系統的構造／空氣壓力的單位／汽缸的分類／雙動氣壓缸的動作循環／汽缸的推進力／隨汽缸徑變化的推進力及衝程／擺動式驅動器／具有機械機能的汽缸

電磁閥

電磁閥／用配管接口數來分類／用螺線管數來分類／用停止位置數量來分類

空壓機的相關零件

消音器及岐管／速度控制器的構造／速度控制器的連接方式／去除異物的空氣過濾器／調整氣壓的調節器／感測器及浮動接頭／配管接頭／配管／一般配管的範例

真空機

真空的用途／真空機系統的構造／真空壓的單位／真空吸盤／三口電磁閥引發的真空破壞／真空用過濾器／數位式壓力開關／製造真空的真空噴射氣

專欄 深入思考及勇於嘗試

第6章 材料的性質

材料的機械性質

材料的3種性質／彈性、塑性、破裂／從剛度來看材料的強度／伸長的變形量／撓度／由斷面形狀決定斷面二次力矩／實務上講究斷面形狀／在彈性範圍內使用／不需要檢驗降伏點／硬度及韌性強度

材料的物理性質及化學性質

表示重量的密度／表示熱膨脹時的線膨脹係數／表示熱傳導的熱傳導率／表示電子流動容易程度的導電率／良性的黑鏽及惡性的紅鏽

材料的主要特徵

掌握材料的全貌／碳鋼、合金鋼、鑄鐵／含碳量／JIS規格的種類設定／SPCC （冷軋鋼薄板）／SS400（一般結構用鋼板）／S45C（機械結構用碳鋼）／SK95（碳工具鋼）／不鏽鋼（SUS材）／FC250（灰口鑄鐵）／鋁材／銅材／塑膠材

改變性質的熱處理及表面處理

熱處理及表面處理的目的／何謂熱處理／淬火‧回火／退火和正火／高頻淬火／浸碳淬火／何謂表面處理／鋼材電鍍／鋁材電鍍／高精度的電鍍方式／防止生鏽的方式

專欄 彌補CAD的弱點

第7章 機械加工的關鍵

切割塑形的切削加工

機械加工應該要知道什麼／切削加工的分類及特徵／切割成圓柱的車床加工／圓柱是加工效率最好的形狀／切割成四角柱的銑削加工／開鑽孔及螺絲孔的鑽孔加工／何謂鑽孔／何謂沉頭孔／何謂鉸孔／內螺紋加工／用砂輪加工的研磨加工／研削加工的種類／精加工成完整平面的鏟花

利用模具塑形的成型加工

成型加工的分類及特徵／板金的剪力加工及彎曲加工／板金的深抽加工及抽牙加工／先熔解再成型的鑄造特徵／砂模鑄造法及壓鑄法／塑膠加工的射出成型／敲打金屬成型的鍛造／加壓延展的壓延加工／擠出加工、抽出加工

材料間的接合加工

接合加工的種類／熔接的優點／熔接的種類／使用焊條的電弧熔接159／不需要焊條的電阻熔接／硬焊及接著

局部熔解的特殊加工

不施加外力的加工／使用光能的雷射加工／使用電能的放電加工／雕形放電加工／線切割放電加工／蝕刻及3D列印

專欄 製作自己的設計機密文件

第8章 降低成本的設計訣竅

考量到加工的設計

切削加工會轉寫工具形狀／一旦夾住就不放開的設計／嵌合的溝槽加工延著軸進行／軸上R角半徑、孔上C倒角／口袋形狀內角R角半徑的尺寸／側面附近的孔加工尺寸／板金的*小彎曲半徑／彎曲造成的膨脹量／去毛邊適合C倒角／鑄造品可向鑄鐵廠製造業者商量

逃槽加工

高精度的嵌合／高精度軸的固定1／無法同時對齊／確保直角的逃槽加工／四角必須是R角半徑時／孔的深度不可超過直徑的5倍／外螺紋與內螺紋的逃槽加工

考慮組裝的設計

重要基準的思考法／螺絲固定時提高位置精度的方法／壓入銷時需要開通孔／固定螺絲時全部都從上方進行／同時加工使誤差*小化／組裝圖的完成度

考量到調整的設計

何謂調整的容易度／用間隔柱調整位置／用螺絲調整位置／用分厘卡測頭調整位置／比對實際零件來調整位置／按照數值調整／擋片的拆卸

第9章 感測器及順序控制

感測器

收集資訊的感測器／人擁有卓越的感測功能／檢測目標物的感測器187／微動開關／光電感測器／光纖感測器／雷射感測器／近接感測器／影像感測器／其他的感測器

順序控制及控制裝置

何謂順序控制／回饋控制／3個邏輯閘／何謂可程式化邏輯控制器195／PLC的構造及連接／PLC的程式語言／程式設計的流程／程式設計的範例

專欄 思考的訣竅

第10章 機械的品質及標準化

機械的品質

從2種面向看機械的好壞／將製作良品的能力數值化／表示誤差程度的標準差／標準差的使用方式／表示可靠性的MTBF ／表示整備性的MTTR ／MTBF與MTTR的關係／交換不同種類零件的製程／線外製程與線上製程／確保安全的失效安全／防止人失誤的防呆裝置

標準化的目的

為什麼需要標準化／縮短設計時間及提高可靠性／降低成本及減少排程／減少備用零件的庫存／標準化是為了彰顯個性／必須要重新評估標準品

標準化的範例介紹

什麼是標準化／挑選材料的著眼點／鋼材標準化／鋁材標準化／ 外形配合市售品的尺寸／表面處理標準化／商品標準化／向2間廠商採購的好處／組件標準化／螺絲種類標準化／螺絲大徑標準化／深沉頭孔的參考尺寸／棧板尺寸標準化／何謂標準數／標準化由上而下來進行

今後的精進方法

為了增加知識／參加廠商主辦的研討會／必要的基本知識及專門知識／為了增加實踐經驗／製作自己的知識集／一邊在紙上描繪一邊思考／相信自己的直覺／為了遵守設計的日程／享受機械設計

結語

中日英文對照表及索引