机械设计加工中应注意的问题探讨

杨 毅 齐 蕊

沈阳沈飞集团铝业幕墙工程有限公司

一、科学选择机械零件材料

1、机械零件材料选择的主要方法

机械零件材料的选择对于产品周期成本方面影响较大，有些产品零件在选择材料时候，保证性能的前提下选用相对廉价的材料，但是使用周期缩短，有些材料成本较高，但是质量更优，使用周期长、维修费用低、节能效果更好，经济性反而提高。因此，在材料的选择上要结合具体情况综合考虑，选取性价比最高的材料，压降成本。在机械零件材料选择方面，还要兼顾到制造与生产工艺，结合加工生产方式进行综合考虑，既要核算不同材料加工成本，还要考虑到与此相关联的全部工序成本，选取最为科学的材料。

2、机械零件材料要保证满足设计要求

确定为机械零件加工材料应当满足使用性能、工艺性能以及经济性能要求。在使用性能方面，要依据零件使用要求选择材料，依据零件对强度、耐磨性等方面性能指数进行研究，确定与此相吻合的性能材料；在工艺性能方面，要结合加工工艺需求，采用热加工工艺的材料要具有符合标准的铸造、锻造、焊接以及热处理方面的性能，符合加工条件，运用切削加工工艺的材料要具有较好的切削性；在经济性能方面，要尽可能在保障质量的基础上降低采购成本，发挥可利用率高的材料作用，以普通、性能相似的材料取代稀缺或者进口材料，提高生产经济性。

二、有效提高机械设计标准化水平

1、机械零件是机器的基本组成要素，对于机械零件设计工作来说，标准化的作用是很重要的。所谓零件的标准化，就是通过对零件的尺寸、结构要素、材料性能、检验方法、设计方法、制图要求等，制定出各式各样的大家共同遵守的标准。标准化带来的优越性表现在：

(1)能以最先进的方法在专门化工厂对那些用途最广的零件进行大量的、集中的制造，以提高质量、降低成本。

(2)统一材料和零件的性能指标，使其能够进行比较，并提高零件性能的可靠性。

(3)采用标准结构及零、部件，可以简化设计工作，缩短设计周期，提高设计质量。

2、搞好设计阶段的标准化工作是降低产品成本的重要途径在市场经济体制下，生产厂家应根据市场的需求变化，不断更新产品品种，提高产品质量，降低物资消耗，提高经济效益。要达到这些目的，都离不开标准化，必须用标准化手段，从严把好产品设计这一关，才能使企业在市场竞争中求得生存和发展，加快新产品开发。

三、兼顾到机加工件表面层物理力学性能因素

在机械零部件加工生产的过程中，切削力和切削热能够对零部件表面物理力学性能产生影响。首先是表面层金相组织发生变化。磨削加工导致工作部位温度升高导致表面层金相组织发生变化，过硬的砂轮会引发切削堵塞，建议使用软砂轮，还要通过同时加大工件速度以及砂轮速度的方式避免工件表面温度过高，辅之以高压大流量冷却的方式提高降温效果以及消除砂轮切屑堵塞现象。另外，零部件表面层残余应力也要引起注意，在对零部件材料进行切削过程中，其表面组织因为出现了形状或者组织上的变化，表层和基体衔接处因相互平衡作用出现弹性应力，主要为冷态塑性变形、热态塑性变形、金相组织变化等方面因素导致。

四、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。

1、润滑剂的作用和技术要求

我们使用的金属切屑润滑剂的主要目的是：①延长刀具的使用寿命；②保证和提高工件的加工尺寸精度；③改善工件表面的光洁度；④及时排除金属屑，确保切削过程顺利进行；⑤及时带走切屑热，迅速均匀冷却刀具和工件等；⑥防止机床和工件产生腐蚀和锈蚀；⑦提高切削加工效率，降低成本。为实现上述目的，要求金属切屑润滑剂必须具备以下几方面主要性能：

(1)润滑性能。刀具在切削工件的瞬间，通常承受着极大的切削力作用，金属切削润滑剂良好的润滑性可以减小刀具前刀面与切屑、后刀面与工件表面之间或砂轮与材料间的摩擦与磨损，降低摩擦系数，防止刀具与切屑或工件间的粘着。减少功率消耗，延长刀具的使用寿命，从而使工件获得良好的表面光洁度；更重要的是减少切削过程中产生积屑瘤(即刀瘤)的机会。

(2)冷却性能。在金属切削加工过程中，所消耗的能量，绝大部分(90%以上)都转变成切削热，它不但使刀具容易磨损，而且使工件容易产生局部烧伤或发暗，影响工件表面的加工精度及加工质量。因此，要求金属切削润滑剂能够首先通过减轻摩擦来减少热量的产生。二是通过切削液的热传导、对流和汽化进行散热。

(3)清洗性能。金属在切削(或磨削)过程中，油污、细小的切屑、金属粉末和砂轮砂粒等互相粘结，并粘附在工件、刀具和机床上，影响工件的加工质量，降低刀具和砂轮的使用寿命，影响机床的精度。因此，金属切削润滑剂应具有良好的清洗作用，减少细小的切屑及金属粉末等的粘结以利清洗，同时迅速将细小的切屑及金属粉末等及时冲走。

(4)防锈性能。水基型金属切削润滑剂在使用过程中大部分是水(约占80%—98%)，为锈蚀的产生提供了有利的环境，其中的极压剂和某些表面活性剂往往会加剧金属的锈蚀；所以要求水基型金属切削润滑剂必须具备一定的防锈性能，使工件在加工过程中和加工后的短时间内不产生锈蚀。

五、总结

机械设计加工中应注意的问题应该具体问题具体分析，积极引进先进的机械设计加工设备，选择合适的刀具和机床，充分考虑到多种影响因素，综合运用管理、技术、经济等手段，规范机械设计加工流程，不断提高机械设计加工产品的质量和使用性能。

[1]齐萍萍，薛洪理.节能降耗在机械设计加工中的应用解析[J].商品与质量，2017(7).

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