浅谈机械设计加工

薛献存+李玉杰

摘要：在机械设计加工中，要注重对材料进行科学选择，满足使用性能、工艺性能以及经济性能的需求，以标准化设计有效降低生产成本和提升产品质量，对影响机加工件表面物理力学性能的因素进行全面分析，有效发挥润滑剂作用，实现机械设计加工质量的成效。

关键词：机械制造；现状；发展趋势

在市场经济中，企业要在竞争中处于不败之地，靠的就是高质量、低成本的产品。机械设计工作的重要性，不仅在于它是生产技术准备工作的第一步，而且还在于它将严重影响产品的质量和成本，虽然影响产品成本的因素很多，但主要与设计、制造和原料有关。[1]在当前的市场竞争中，质量是核心竞争力，对于机械产品而言，企业应当提高设计加工水平，从科学选择材料、提高设计生产标准化水平以及合理运用润滑剂等方面综合入手，提升机械设计加工水平。

1 有效提高机械设计标准化水平

在机械设计加工中，标准化是当前发展的重要趋势，标准化主要通过设置共同标准，规范机械零件尺寸、性能与结构等，为提高生产质量和降低生产成本奠定基础。要从设计环节就着手提高标准化水平，运用标准化手段把好产品设计关口，对使用较多的零件实施标准化生产，生产中对性能指标以及原材料等方面进行统一规范，所生产的零部件要在尺寸、结构等方面进行规范，进一步简化设计与生产，降低成本，提高质量，提升机械产品的综合竞争力。[2]

2 CAD/CAM技术在机械设计与加工中的应用

2.1CAD/CAM技術在机械设计的应用

2.1.1零件的建模设计

零件的建模就是考虑如何采用合适的特征，通过正确的组合方法形成零件模型的过程。零件与特征之间的关系主要呈现层次关系，这需要设计者除了具有清晰的空间思维能力外，还要掌握和积累一些必要的零件建模技巧，使建模的灵活性得到增强，从而提高零件建模的效率。另一方面，在零件建模过程中还应充分考虑零件模型的可调整性。当代产品市场竞争十分激烈，用户的品位和要求千变万化，因此厂商必须不断改进或者调整产品设计以适应市场需求。为此，在零件设计过程当中必须兼顾今后调整的需求，在零件设计中添加适当的控制因素，提高零件设计的可调整性。

2.1.2装配建模设计

在机械产品生产过程中，需要将零件装配成部件，再将部件装配成机器。一个复杂机器可以看成是由多个部件所组成，复杂部件可以看成是由多个组件所组成，组件则由多个零件组成。这是对机器的一种层次描述，采用这种描述可以为机器的设计、制造和装配带来很大方便。同样，机器的计算机装配模型也可以表示成这种层次关。在计算机上将装配体的层次各种零、部件组合在一起形成一个完整装配体的过程即装配建模或称装配设计，回转、直线运动机构（装配钩是由两个子装配（驱动部分和传动部分）以及一个零件（活塞缸）组成。一个装配体系记录了零部件之间的全部结构关系，以及零部件之间的装配约束关系。

2.2CAD/CAM技术在机械加工中的应用

目的是进行产品加工制造所必需的所有准备工作，主要包括工艺设计、用于零件加工的数控编程、用于零件装配的机器人编程等的准备工作。工艺设计，即研究和确定产品的零件加工所应采用的加工方法、加工顺序和加工设备等。工艺设计是经验性较强的工作，以往必须由经验丰富的人员来完成，而现在可将加工的经验数据存储在计算机数据库中，通过与计算机对话，即使经验很少的操作者也能进行工艺设计。数控编程，即在数控机床上进行加工零件的程序编制工作。目前计算机在NC程序编制中的应用也在不断发展，使编程工作比以前要简单得多。机器人编程，即编制机器人驱动控制程序以完成零件装配工作。由于目前在大中型企业甚至中小企业大多数加工是由数控机床来完成的，很多零件部件的装配工作由机器人来完成，因此数控编程和机器人编程显得非常重要。利用计算机编程，可以使编程工作得到大大简化。

3科学选择机械零件材料

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。

3.1机械零件选择的使用性能要求

材料在使用过程中的表现，即使用性能，是选材时应考虑满足的根本要求。不同零件所要的使用性能是很不一样的，有的零件主要要求高强度，有的则要求高的耐磨性，有的甚至无严格的性能要求，仅仅要求有美丽的外观。因此，在选材时，首要的任务就是准确地判断零件所要求的主要使用性能。

3.2机械零件选择的工艺性能要求

材料的工艺性反映的是材料本身能够适应各种加工工艺要求的能力，即要求所选材料在加工制造时首先能够造出成品来，并且能够便于制造、同时必须保证质量。

（1）热加工工艺性能。热加工工艺性能主要指铸造性能、锻造性能、焊接性能和热处理性能。（2）切削加工性能。金属的切削加工性能一般用刀具耐用度为60min时的切削速度V60

来表示，V60越高，则金属的切削性能越好。

3.3机械零件选择的经济性能要求

零件材料的选择要以最小的耗费取得最大的经济效益。同时，在满足使用性能的前提下，选用材料还应注意尽量降低零件的总成本。

（1）材料价格。材料价格在产品总成本中占较大比重，达30%～70%。（2）提高材料的利用率。如用精铸、模锻、冷拉毛坯，可以减少切削加工面材料的浪费。（3）零件的加工和维修费用等要尽量低。（4）采用组合结构 如蜗轮齿圈采用减磨性好的贵重金属，而其他部分采用廉价的材料。（5）材料的合理代用 对生产批量大的零件，要考虑我国资源状况，材料来源要丰富，尽量避免采用我国稀缺而需进口的材料；尽量用高强度铸铁代替钢，用热处理方法等强化的碳钢代替合金。

综上所述，在机械设计与加工领域，要想提高产品竞争力，必须要在质量方面下功夫，企业应当在材料科学选择、实施标准化生产模式以及统筹考虑表面层物理力学性能因素、科学运用润滑剂等方面着手，进一步压降成本、提高质量，获得更大的效益。

作者简介：薛献存，身份证号码：410425197109186011

李玉杰，身份证号码：410425197210223016