机械设计加工中应注意的几个问题

蔡燕华+韩杰

摘 要 机械设计是机械工程的中重要组成部分，设计水平的高低关系到产品的性能研发时间的长短和产生的效益等。机械加工要合理选择材料这样才能满足工业生产的要求，可以有效的提高产品质量。

关键词 机械设计加工；注意问题；材料选择

中图分类号：TH12 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）02-0071-01

随着经济的不断发展，企业要想在激烈的市场竞争中立于不败之地，就要提高产品的质量，在生产过程中还要不断降低企业的生产成本。机械设计工作的重要性，不仅体现在生产技术上，而且还会影响到产品的质量。

1 现代机械设计与传统设计特点比较

随着科技的不断的发展，计算机应用的领域越来越广泛。现在机械设计会融会多领域的知识，它是一种综合交叉学科，与传统机械设计相比，现代机械设计有很多优点。

1）传统机械设计思维比较被动，现代机械设计有较强的自主性。传统的机械设计依靠的以往的设计经验，思维方式比较落后。随着科学技术的不断发展，人们需要不断更新自己的观念，要运行科学技术创造出新的产品。

2）传统设计注重机械本身的预定功能。现代机械设计要置身在大系统中，而且要对系统做出合理设计，并将系统功能进行合理分配。在机械设计中要考虑到人的心理因素，做好最好的机械设计方案。

3）现代机械设计强化了传统机械设计强度要求。在机械设计中有限单元的断裂的研究成果在现代机械设计中得到了广泛的应用。在现代机械设计领域中设计者要不断强化自己的设计能力。

4）传统设计周期长、耗费大，现代机械设计周期短、对能源耗费小。传统机械设计要根据预先设计的方案进行设计，然后制定设计方案。传统的设计方法耗费的时间的比较长，耗费的资金比较多。现代的机械设计方法要结合一定的条件，运用科学的优化方法和原理设计出最佳方案。

5）传统的设计受思维约束，在现代的设计中利用计算机改变了这种现状。传统的机械设计需要很长的时间，现代机械设计可以减少时间，提高工作效率。在做出设计方案时利用计算机可以完善后续工作，设计师可以及时修改方案。通过计算机技术可以对设计方案进行优化。

2 影响工件表面层物理力学性能因素

机械加工中零件容易受到切削力的作用，表面的力学性能会发生很到的改变。造成材料使用性能降低。产生这一现象的主要原因表面层的硬度发生变化导致材料表面出现残余应力。

2.1 表面层组织发生变化

在机械加工的过程中，受温度的影响在加工过程中会消耗大量的热量，这些热量会转换成热能是表面的温度不断升高，当温度超过物体表面的临界点后，物体相应的组织就会发生变化，一般在切削中产生的热量都会被切屑带走，对组织的影响会比较小。在加工过程中由于表面产生的热量会很多，切削时引起表面层的变化。影响切削的因素有：

1）砂轮材料硬度高，造成钝化的颗粒不易脱落，砂轮容易堵塞，所以在加工中一般要选取软砂轮。

2）当磨削深度加大时，零件表面的温度就会上升，会导致烧伤的情况发生，零件纵向增量变大时，切削区的温度会不断上升，但一部分热量会被带走，不会造成严重的烧伤。但提高生产速度会增大零件表面的粗糙程度，提高砂轮的转速会避免这种情况的发生。事实证明，提高砂轮的转速可以减轻零件表面的烧伤程度。

3）冷却方式的才用磨削去热量过高而引起的灼伤，由于在砂轮的表面会产生大量的气流层，不利于切削液的形成，所以切削液不能进入切削区。在零件的加工过程中可以采用大流量的冷却方式增加零件表面的冷却效果，可以对砂轮的表面进行冲洗，使砂轮不被切削屑所堵塞。

2.2 加工表面冷却硬化

在对零件的加工过程中会导致金属表面变形，是晶体切块下滑严重的会导致扭曲，使颗粒变得纤维化，材料的强度和硬度都会有所提高，零件表面就会发生硬化现象。零件加工的表面的硬化指标以硬化层的深度，表面层的硬化程度表示。硬化程度越大，硬化层的深度也就越深。影响硬化的主要因素有：

1）切削速度增大，刀具与零件接触的时间比较短，塑性小。速度在增大的时候温度也会跟着升高，有利于硬化的恢复，切削力增加，塑性变形的程度也会增加。硬化程度会加深。当进给量减少时，零件被挤压的次数会增多，硬化程度也会加大。

2）刀具半径的增加，对零件表面的挤压程度会增大，冷却程度会增加，从而使刀具的磨损程度增加，可以使工件的可塑性减少。

3）工件材料硬度越低，塑性变形就越大，切削后的硬化现象越严重。

3 机械设计加工材料的选择

3.1 机械零件要满足设计的要求

机械零件的选择要满足实用性和经济性的特点。在性能方面要根据零件的使用情况进行选择。还要考虑到零件强度和耐磨性。在工艺性能方面要考虑到加工工艺的要求，采用热加工的方式对材料进行锻造和焊接处理，在经济方面要尽可能的降低采购成本，提高材料的利用率。

3.2 机械零件的选择方法

机械材料的选择对产品的影响很大，在选择零件时，要保证材料价格低廉。使用的周期长，节能效果好。所以在材料选择时要综合考虑，要选择性价比高的材料，降低生产成本。

4 润滑剂的特点和使用

为了保证零件的形状和质量，需要对零件进行研磨切割处理。润滑剂是对零件进行处理时不可缺少的材料，合理使用润滑剂可以提高零件的精度减少对刀具的磨损，排除切割过程中的金属屑。能够提高零件的加工效率，降低企业的生产成本。润滑剂要具备以下功能。

1）润滑剂的冷却功能。在零件的加工过程中消耗的能量会转变成热能，这会加大刀具的磨损程度，还会使零件发生灼伤，这会对零件的精度造成影响。。想要解决这种问题就要使用润滑剂来减少摩擦产生的热量。

2）润滑剂的润滑性能。刀具在进行切割时会承受切割力的作用，使用润滑剂可以减少刀具和金属屑的摩擦，可以降低能耗从而延长刀具的使用寿命。

5 结束语

随着市场经济的不断发展，机械行业的发展呈现多样化的特点。因此在机械加工过程中要综合考虑各种情况，在对材料进行选择时要选择性价比高的材料，在机械加工的过程中要合理使用润滑剂，这样可以提高设备的使用寿命，提高企业的经济效益。

参考文献

[1]刘程.关于机械加工中标准化的研究[J].科技促进发展，2010（4）.

[2]于兴芝.常用机械零件材料的选择[J].科技资讯，2007（12）.

[3]胡家秀.机械设计基础[M].机械工业出版社，2011.

作者简介

蔡燕华（1983-），女，讲师，硕士研究生，研究方向：数控加工、机械加工。

韩杰（1978-），男，讲师，本科，研究方向：机械加工、机床夹具。endprint