机械设计加工中的问题分析

2015-03-26沈丽

河南科技 2015年18期

沈丽

（新乡职业技术学院，河南新乡 453006）

机械设计是应用新原理和新方法来创造或改进机械产品，以此来实现机器的某些特定功能。企业在面对愈发激烈的竞争环境时，以先进的设计理念和加工方法来提高机械产品的性能和质量，从而在增强企业实力的同时推动机械制造行业的稳步发展。

1 机械设计加工中常见的问题

机械设计加工中最关键的点是对工艺规程设计步骤的把握，通过对工作图的研究分析，根据零件的生产纲领确定零件的生产类型及毛坯额的种类，拟定零件加工的工艺路线，做好充分的加工前准备工作。在设计加工的整个过程中，机械设计的相关理念对于加工方法、技艺、步骤等具有科学的指导作用，因此，只有加强对机械设计加工的理论研究，明确各关键步骤的具体含义，才能确保机械设计加工的顺利实施［1］。

机械设计加工中应当注意的问题主要有：新出的图纸必须按照相关规定来执行，设计加工要符合机械通用技术条件，确保工件的加工表面不存在擦伤、碰伤、沟痕、烧伤等缺陷或划线，成品或半成品工件不应有毛刺和锐边等；充分了解常用材料机械加工的性能，根据实际需求选择适合的机械零件原材料；注意通用技术条件只需要在总图或部件、零件图上注明，如在总体技术要求中写明“未注明尺寸公差及形位公差按YC/T13-mK执行”；在新产品的设计阶段要对产品及其组成部分进行重要度分级（关键特性、重要特性、一般特性），从而将产品的适用性要求分解到产品的技术要求上以及零部件和部件特性上，从设计上将产品的质量提升一个档次。

此外，装配接触面过长、薄壁套零件变形、增加加工装卡台阶等也是在设计加工中应当注意的问题。

2 提高机械设计加工效率的策略

2.1 选择适合的机械零件原材料

要提高机械设计加工的效率、提高机械成品的性能和质量，首先要选择满足设计需求的机械零件材料，并充分了解零件材料在使用性能、经济性能、工艺性能等方面的性能及参数，从而选择适合的机械零件原材料，从零件原材料选择上做到制造成本的控制和提升机械产品的性能及质量。此外，选择合适的机械零件材料具有一定的方法，在充分考虑其使用周期的基础上来对其进行成本控制，从而降低其加工成本［2］。

2.2 建立统一的设计水平标准

建立统一的设计水平标准是有效提高机械设计标准化水平的重要措施，机械零件的标准化和设计阶段的标准化，都将在提升机械产品性能和质量的同时降低其生产成本。

2.2.1 实现机械零件的标准化

实现机械零件的标准化，就要在零件的尺寸、结构、性能、检验方法、设计方法、制图要求等方面制定出合理统一的标准，以此来实现对用途广泛零件的大批量生产和集中制造，实现材料和零件的性能指标统一，从而提高零件质量和性能，提升设计水平，简化设计工作，缩短设计周期，降低成本。

2.2.2 实现设计阶段的标准化

实现设计阶段标准化，一方面需要建立统一的零、部件标准化体系，另一方面需要企业密切关注市场信息，设计要根据市场需求进行创新和变革，从而研发设计出适合市场发展的新产品，这样才能增强企业的核心竞争力，促使企业更好更快地发展。

2.3 综合考虑相关联的物理因素

机械加工是与物理学联系紧密的过程，因此在设计加工的过程中要兼顾加工件表面层物理力学性能因素，综合考虑相关联的物理因素，完善加工工艺，提升产品的质量和性能。在实际设计加工中可以从以下几个方面来考虑。

2.3.1 切削力和切削热能

零部件表面层金相组织变化是切削力和切削热能对零部件加工时产生的表面物理力学性能影响，而过硬的砂轮可能会引发切削堵塞，因此在实际加工过程中可以选择软砂轮来进行作业，并通过加快工件速度和砂轮速度来避免零部件表面温度过高，同时依靠高压大流量冷却的方式来强化零部件的降温效果，尽可能地减少砂轮切削堵塞问题的出现。

2.3.2 加工表面冷作硬化

晶体间滑移、晶格变形、晶粒变长、晶粒破损、晶体纤维化状况等现象是部分零部件在加工过程中容易出现的表层金属塑性变形问题，因此，在加工过程中要综合考虑这些因素来进行切削作业，避免切削不当导致零部件强度与硬度的增加，从而增加了加工难度。

2.3.3 零件表面残余应力

在对零部件进行切削操作的过程中，冷态塑性变形、热态塑性变形和金相组织变化等会导致零部件表面组织产生形变，表层和基体衔接处由于相互平衡作用产生弹性应力，这也是在实际加工过程中应当注意的问题。

2.4 润滑剂的特性和应用

机械设计加工过程中对润滑剂的使用是为了对零部件进行润滑冷却，从而实现对工件的切削、冲压、研磨、拉拔、轧制等作业，让工件的形状、尺寸、精度、质量等更符合设计要求，因此，在设计加工前期要对润滑剂的特性和应用进行系统的分析。

2.4.1 润滑剂的作用

润滑剂的作用是在对工件进行切削时来延长刀具的使用寿命，实现设计对于工件的形状、尺度、精度、表面质量等的要求，通过润滑冷却及时带走切削热能，并及时排除切屑，保证切削顺利操作；此外，润滑剂还有提高切削效率、防止机床和工件腐蚀的效用，很大程度上起到了降低加工成本的作用。

2.4.2 润滑剂的性能

在对工件进行切削时，选择的润滑剂必须具备以下四个性能，即冷却性能、润滑性能、清洗性能、防锈性能，润滑剂只有具备了这四个主要性能，才能更好地对工件和刀具进行均匀降温冷却，减少阻力，提高切割效率，并让切口更加光滑平整，及时带走切削过程中的切屑，防止工件部分堵塞，提高了工件的质量，真正有助于提高机械产品性能，并起到降低成本的重要作用。

2.4.3 润滑剂的选择

润滑剂要根据切削时不同的需求来进行选择，比如，根据切削加工工艺条件来选用纯油性或水融性切削润滑剂，根据加工工件材质和精度、粗糙度要求来选用切削液类型等，从而尽可能减小机械磨损，延长机械的使用寿命。