试论机械设计加工中应注意的几个问题

胡凌峰，唐建勇

（秦皇岛方华埃西姆机械有限公司，河北秦皇岛066000）

近年来，随着市场经济的发展和改革开放的深入，各类机械企业也得到了迅速的发展，对于机械企业而言，要想在激烈的市场竞争中拓宽自己的市场份额，提高生产效率，必须要提高产品生产的质量。提高产品质量的前提因素就是对产品进行科学合理的设计，因此，机械设计工作对于企业发展的重要作用也是不容小觑。机械设计工作的科学性，不仅影响着产品的成本和制造的质量，也影响着企业长远的发展，以下针对机械设计加工过程中需要注意的几个问题进行深入探讨。

1 机械设计中对材料的选择

在机械零件的设计与制造过程中,材料选择是否得当,直接影响到零件的使用性能、使用寿命及制造成本。其具体包括以下几方面内容。

第一，材料必须要能够满足使用性能的要求。材料的使用性能是选材工作的首要分析要素，不同零件对于材料的使用性能有着不同的要求，有的零件注重材料的耐磨性能，有的零件注重材料的抗压性能，有的零件需要高强度的材料，有的零件仅仅需要材料能够满足美观性能即可。因此，在选材的过程中，首要的工作就是明确零件对于材料有何种要求，再根据不同的要求，选择最为适宜的材料。

第二，材料必须要能够满足工艺性能的要求。材料的工艺性能反应材料是否能够适宜不同加工工艺的能力，即材料必须要能够满足质量和制造的双重要求，材料的工艺性能包括热加工工艺性能、切削加工性能等，与使用性能类似。不同类型的零件对于材料工艺性能的要求不同。

第三，材料必须要满足生产经济效益的要求。材料除了要满足使用性能和工艺性能以外，还要能够满足生产的经济性能，即材料的价格、加工费用、维护费用等要控制在合理的范围内，同时要使用组合结构，提升材料的利用率，对于生产批量较大的零件，可以选择物美价廉的材料来代替，降低生产的成本。

第四，材料的选择方式。在工程的设计过程中，在保证产品前提的条件下，虽然可以使用价格低廉的材料，但是也要注意到，有时，材料的价格虽然相对较高，但是却有着优越的使用性能，使用这种材料制造出的产品使用寿命较长，维护费用低廉，也可以降低产品对能源的消耗，从产品寿命周期成本角度而言，有着经济性的特征。因此，在选择材料的过程中，需要综合地考虑各种因素，将加工路线中涉及的各种成本进行选择性对比，选择性价比更高的材料。

2 影响机械加工件表面层物理力学性能的因素

2.1 表面层金相组织的变化

在零件加工的过程中会消耗大量的热量，这些热量会导致零件表面出现温度升高的情况，当温度突破临界点时，零件表面层金就会发生一定的变化。一般的切削加工会带走大量的热能，对表面层金的影响不大。但是在磨削加工过程中，其产生的热能较大，会给零件层金相组织带来较大的影响。

2.2 加工表面的冷作硬化

零件在加工时表面层的金属会出现塑性变形的情况，在该种因素的影响下，晶体间就会出现剪切滑移和严重扭曲的情况，同时也会出现晶体破碎、拉长和纤维化的情况，进而导致材料的硬度和强度发生变化，这就是冷作硬化。导致材料加工表面出现冷作硬化的因素包括切削用量、刀具以及工件材料等。

2.3 零件表面层的残余应力

在切削的过程中，零件表层金属材料会出现组织和形状的变化，在基体材料与表层的金属之间会出现一种弹性应力，该种应力就是零件表面层的残余应力，导致该种应力出现的原因有三种，即由于冷态塑性变形导致的残余应力、热态塑性变形导致的残余应力以及金相组织变化导致的残余应力。

3 润滑剂的特性及应用

为了使工件得到所期望的几何形状、尺寸精度和表面质量，需要对工件进行切削、研磨、冲压、轧制和拉拔等，金属加工润滑剂是金属在加工工艺过程中所使用的润滑冷却材料。其具体包括以下几方面。

第一，润滑剂的冷却性能。零件的加工消耗的能量90%以上.均转化为切削能，这种切削能不仅容易使刀具出现磨损，情况严重时，甚至会导致零件出现局部烧伤的情况，这就会对零件的加工质量和加工精度产生不良影响，为了解决这类问题的发生，必须要使用润滑剂来减少摩擦热量的产生，也可以使用切削液对汽化、对流和热传导来进行散热。

第二，润滑剂的润滑性能。刀具在进行切削时，常常会承受切削力的作用，使用切削润滑剂能够有效地减少后刀面和零件、前刀面与切屑之间的摩擦力，从而降低功率的消耗，达到延长刀具使用寿命的作用，也能够有效提升零件表面光滑度，减少积屑瘤的产生。

第三，润滑剂的清洗性能。在对零件进行切割的过程中，会出现细小的切屑，这些切屑会附着在刀具、工件和机床上，会对工件的加工质量产生不良的影响，导致砂轮和刀具的使用寿命降低，也会对机床的精度产生不良影响。润滑剂具有的清洗性能可以有效减少金属粉末和切屑对工件和机床的粘连，起到清洗的作用。

4 结语

随着经济条件的发展，机械产品的品种呈现出多元化的发展趋势，因此，在机械设计的加工过程中，必须综合考虑各种情况，选择性价比高的材料，同时，合理使用润滑剂，将加工的成本降低至最小化，提高设备的使用寿命，不断地提升企业生产的经济效益。此外，要加强对设计过程中的管理工作，加强对设计人员的培训工作，提高设计人员的专业技能水平和责任意识，保证其在设计的过程中能够综合考虑到各方面的制约因素，从根本上提升设计的质量。

［1］梁耀能.机械工程材料［M］.焦作：河南理工大学出版社，2012.

［2］胡家秀.机械设计基础［M］.北京：机械工业出版社，2013.