机械设计加工中的注意点分析

曹名亮

摘 要：对机械设计加工而言，机械设计加工是集技巧、流程、技术于一体的系统性工作，注意事项非常多。文章首先探讨了如何合理选取材料，以保证符合使用性能及经济性能的需求，规范设计，减少生产成本消耗作了分析阐述；其次对影响机加工件表面物理力学性能的因素作了充分分析，最后就润滑剂功能及如何选取作了阐述，以此提高机械设计加工水平及质量。现着重分析机械设计加工中主要注意点，以此优化机械设计加工。

关键词：机械；设计加工；注意点

中图分类号：TP3 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2018）07-0102-02

Abstract： Mechanical design and machining is a systematic work that integrates skills， processes and technologies， and there are many matters needing attention. This paper first discusses how to select materials reasonably， in order to meet the requirements of performance and economy， standardize the design， and reduce production cost consumption. Secondly， the factors affecting the physical and mechanical properties of the workpiece surface are fully analyzed. Finally， the function of lubricant and how to select the lubricant are described， so as to improve the level and quality of mechanical design and processing. This paper focuses on the analysis of the main points of attention in mechanical design and processing， so as to optimize the mechanical design and processing.

Keywords： machinery； design and processing； attention point

出色的机械设计加工者能够结合问题缺陷，分析问题深层次原因，在此基础上，制定问题解决对策。所以，针对机械设计加工问题情况，设计者应整体分析问题各类因素，有效把控加工中不同影响因素，制定相应的对策，因势利导，致力于打造良好的产品[1]。

1 机械零件材料的合理选取

1.1 满足经济性能的需求

当选取的零件较高，便能保障设备工作性能，延长使用周期，节省设备成本[2]。在符合使用性能条件下，零件材料的选取需要消耗最少的成本，以获得最大经济效益。在材料总成本中，材料价格所占比例较大，通常为总成本的30%～70%；零件的加工及维修所需的费用需要尽量降低；高效使用材料，如用精铸及冷拉毛坯等都能减少加工切削材料不必要的损耗，使材料利用率更高；如蜗轮齿圈其余部分使用低价的材料，而材料自身所用金属贵重，且减磨性良好；在对大批量零件生产中，便需要结合材料的合理代用，最好使用性能较高的铸铁，经过热处理的碳钢来取代合金。

1.2 满足工艺性能的需求

材料的工艺性指是材料自身符合不同加工工艺需求的能力，也就是选取的材料于加工制造过程中，容易制造，且保证质量，最后制成成品。通常金属的切削加工性能所用刀具的耐用度需要为60min时的切削速度，这种速度越高，则金属的切削性能越出色；材料的热加工工艺性能往往涵盖铸造性能及焊接性能等。

1.3 满足使用性能的需求

使用性能的要求也就是材料使用當中性能的表现，其为选材过程中需要考量的本质要求。各零件需求的使用性能是有差异的，一些零件需求的强度较大，部分零件需要的耐磨性较高，还有一些零件需要保证美好的外观，但对性能无要求。所以，需要正确评判零件需求的大致使用性能，保证材料选取的合理性。

1.4 满足设计的需求

机械零件加工材料需符合多项要求，如经济性能、工艺性能及使用性能。在经济性能上，在确保质量前提下，减少采购成本消耗，凸显利用率较高的材料功能，使用普通、性能相似的材料以此提升生产经济性；在工艺性能上，考虑到加工工艺要求，使用热加工工艺的材料需满足多项性能需求，如符合标准的锻造及热处理等，满足加工条件，使用切削加工工艺的材料要满足良好的切削性；在使用性能上，结合零件使用需求，选取材料，参照零件探究其强度、耐磨性等，明确相符的性能材料。

1.5 选取的主要方法

机械零件材料的选取很大程度上影响产品周期成本，在对一些产品零件材料的选取在确保性能条件下，选用成本低的材料，而使用周期不长，部分材料花费较高成本，而质量更好，可长时间使用，便于维护，节能出色，经济性较高。所以，在对材料进行选取时，需要考虑大体情况，选取高性价的材料，节省成本。在选取机械零件材料时，还需将制造与生产工艺考虑在内，根据加工生产方式进行整体考量，不但要计算各材料加工成本，还需结合有关工序成本，选择合适的材料。

2 提升机械设计标准化水准

对机械设计加工而言，标准化是目前发展潮流，标准化以设立共同标准的形式保证机械零件性能及尺寸等规范化，节省生产成本，提升生产水平及质量。在设计过程中注重提升标准化水平，通过标准化手段把控产品设计，规范生产经常使用的零件，集中规范生产中的原材料及性能指标等，生产出的零部件一定要规范尺寸及结构，逐步精简设计及生产，节省成本，提升水平及质量，整体提高机械产品竞争实力。endprint

3 兼顾机械设计加工中工件表面层物理力学性能因素

第一，表面层金相组织发生改变。磨削加工引起工作部位温度变高，使得表面层金相組织产生改变，砂轮太硬，将阻碍切削，提倡采用软砂轮，需要增加工件及砂轮的速度防止工件表面温度过高，配合使用高压大流量冷却，获得良好的降温效果避免出现砂轮切屑堵塞的情况。

第二，零部件加工表面冷作硬化，在加工中，部分零部件产生了表面层金属中塑性形状发生改变情况，使得晶体间产生滑移，晶格发生形变及损坏，使得强度和硬度的增加[3]。

第三，需要留意零部件表面层残余应力，在切削零部件材料时，因为其表面组织产生组织上的改变，基体与表层连接位置由于受到相互平衡影响而产生弹性应力，往往因为多种因素影响所致，如冷态塑性变形及金相组织变化等。

4 制定合理加工流程

某航空制造企业担负涡轴、活塞及涡桨等的研发，但传统的生产组织方式比较滞后，自2003年起，企业引入SAP生产管理系统，尽管实现了以生产计划及库存管理为中心的ERP应用，而合理加工流程尚未形成，基于此，为了完善ERP系统在车间现场管理功能弱的情况，采取如下解决方案：基于往期机械设计加工经验，制定适当加工流程，完善加工产品性能，尽量缩短产品加工周期，降低设计加工成本。尽量一次性完成机械设计的加工操作。针对相同的零件加工，记录调整后的产品加工结果，分析机械设计加工过程中注意点，适当调整各加工工艺流程，降低各因素对产品加工产生的影响。

5 润滑剂的选取

5.1 润滑剂的作用及性能

加工金属材料，生成符合要求的零部件，在此中间，需通过金属加工润滑剂实施冷却。金属润滑剂在切削及轧制等过程中均有使用，可延长刀具使用周期，保证工件良好的生产精密度，获得出色的零部件表面光洁效果，迅速清理金属碎屑，散去热量，延缓工件腐蚀，有助于高效生产及节省生产成本。使用的金属润滑剂需要满足冷却与防锈防腐蚀等的要求：一般冷却功能以降低刀具与工件二者间的摩擦，将热量散去；润滑剂的使用能充分洁净切屑与金属粉末等，确保工件较高的质量，提高精密度，便于提升刀具及砂轮的使用寿命；优质的润滑剂能够减少这种摩擦，减少能量损耗，在延长刀具使用周期及规避积屑瘤等起到很重要的作用；水会引起腐蚀，为此，水基型金属切削润滑剂还要能避免出现腐蚀。在300～800℃挤压温度内水基石墨润滑剂会发挥良好的润滑作用，冷却模具表面，延长使用周期[4]。

5.2 金属切削润滑剂的正确选取

合理选取金属切削润滑剂很重要，结合具体情况做出决定选取时一定要充分考虑，要结合零部件加工生产中工艺流程来进行考虑，决定使用水溶性润滑剂或纯油性润滑剂，按照使用机床厂家给出的意见来考量。选取还需考虑积累的经验及实际操作的情况通过高速钢刀具进行低速切削往往提倡采用纯油性润滑剂，如果切削液无法彻底达至切削区域时，提倡采用纯油性金属切削液，但通过硬质合金刀具进行高速切削操作过程中最好使用水溶性润滑剂，其他类型的可以采用水溶性润滑剂。先要明确有关类型润滑剂，且考虑相关性能及技工精密度情况来定，让润滑剂品牌更详细。于现阶段进行机械设计及加工时，零部件精密度越来越高，润滑剂的作用较大，科学合理选取润滑剂，便于延长刀具和机床使用寿命，提高精密度。

总之，机械设计加工需结合具体情况做出针对性分析，因时而异。机械设计加工企业考虑自身实际情况，提倡采用先进的机械设计加工设备，优选刀具及机床，把多种因素考量在内，联合使用管理手段及经济手段等，逐步完善机械设计加工流程，以此提升机械设计加工产品性能，生产高质量的产品[5]。

参考文献：

[1]周雪峰.机械设计加工中的注意问题分析[J].电子制作，2013（24）：238.

[2]马明国，马玉清.机械零件材料在选用过程中应注意的问题[J].科技创业家，2011（2）：107.

[3]戴华丽.对机械设计加工过程中注意点的分析[J].电子世界，2012（23）：83.

[4]徐健，庞学慧，张治民.水基润滑剂在温挤成形中的应用[J].锻压技术，2015，40（1）：104-107.

[5]魏海龙.机械设计加工中应注意的问题分析[J].科技创新与应用，2014（23）：115.

[6]郑雪峰.讨论机械设计加工中的注意事项[J].科技创新与应用，2016（09）：146.

[7]王清成，范高锋，李赵胜.浅谈机械设计加工中应注意的几个问题[J].科技创新与应用，2014（11）：75-76.endprint