淺談機械設計加工中應注意的幾個問題

【摘要】機械設計工作對于企業發展的重要作用也是不容小覷，機械設計工作的科學性，不僅影響著產品的成本和制造的質量，也影響著企業長治久安的發展，雖然制造工藝及材料對于企業的競爭力也有一些影響，但仍以機械加工設計影響尤甚。在機械設計的加工過程中，必須綜合考慮各種情況，選擇性價比高的材料，同時，合理使用潤滑劑，將加工的成本降低至最小化，不斷的提升企業生產的經

濟效益。

【關鍵詞】機械設計加工；注意事項

近年來，隨著市場經濟的發展和改革開放的深入，各類機械企業也得到了十分迅速的發展，對于機械企業而言，要想在激烈的市場競爭中拓寬自己的市場份額，提高生產效率，必須要提高產品生產的質量，提高產品質量的前提因素就是對產品進行科學合理的設計，因此，機械設計工作對于企業發展的重要作用也是不容小覷，機械設計工作的科學性，不僅影響著產品的成本和制造的質量，也影響著企業長治久安的發展，雖然制造工藝及材料對于企業的競爭力也有一些影響，但仍以機械加工設計影響尤甚。下面就針對機械設計加工過程中需要注意的幾個問題進行深入的探討。

1 做好材料的選擇工作

對于機械零件的設計與制造工作而言，材料選擇得當與否直接對零件的使用壽命、使用性能以及制造成本有著直接的影響。在材料的選擇問題上，需要參考同類型用材的選擇方案，根據經驗來選擇最為適宜的材料。如果沒有相似的經驗可以參考，且產品制造對于材料性能無特殊要求時，就可以根據手冊的規定進行詳細的計算，選擇一種經濟性強的材料。由于各種主觀和客觀因素的影響，很多設計人員在工作的過程中往往將材料的選擇工作放置在次要的位置，并未對其采取必要的重視，導致產品質量頻發。在實際的工作過程中，可以遵循以下的方案來選擇材料。

1.1 材料必須要能夠滿足使用性能的要求

材料的使用性能是選材工作的首要分析要素，不同零件對于材料的使用性能有著不同的要求，有的零件注重材料的耐磨性能，有的零件注重材料的抗壓性能，有的零件需要高強度的材料，有的零件僅僅需要材料能夠滿足美觀性能即可。因此，在選材的過程中，首要的工作就是明確零件對于材料有何種要求，再根據不同的要求對癥下藥，選擇最為適宜的材料。

1.2 材料必須要能夠滿足工藝性能的要求

材料的工藝性能反應著材料是否能夠適宜不同加工工藝的能力，即材料必須要能夠滿足質量和制造的雙重要求，材料的工藝性能包括熱加工工藝性能、切削加工性能等等，與使用性能類似，不同類型的零件對于材料工藝性能的要求不同。

1.3 材料必須要滿足生產經濟效益的要求

材料除了要滿足使用性能和工藝性能以外，還要能夠滿足生產的經濟性能，即材料的價格、加工費用、維護費用等要控制在合理的范圍內，同時要使用組合結構，提升材料的利用率，對于生產批量較大的零件，可以選擇物美價廉的材料來代用，降低生產的成本。

1.4 材料的選擇方式

在工程的設計過程中，在保證產品前提的條件下，雖然可以使用價格低廉的材料，但是也要注意到，有時，材料的價格雖然相對較高，但是卻擁有優越的使用性能，使用這種材料制造出的產品使用壽命較長，維護費用低廉，也可以減低產品對能源的消耗，從產品壽命周期成本角度而言，有著經濟性的特征，因此，在選擇材料的過程中，需要綜合的考慮到各種因素，將加工路線中涉及的各種成本進行選擇性對比，選擇性價比更高的材料。

2 影響零件表面物理學性能的因素

機械生產過程中會受到切削熱和切削力的影響，在其影響下，零件表面物理學性能也會發生一定的變化，從而與基體材料性能產生差異，這些變化主要表現在以下幾個方面：

2.1 表面層金相組織的變化

在零件加工的過程中會消耗大量的熱量，這些熱量會導致零件表面出現溫度升高的情況，當溫度突破臨界點時，零件表面層金就會發生一定的變化。一般的切削加工會帶走大量的熱能，對表面層金的影響不大。但是在磨削加工過程中，其產生的熱能較大，也會給零件層金相組織帶來較大的影響。

2.2 加工表面的冷作硬化

零件在加工時表面層的金屬會出現塑性變形的情況，在該種因素的影響下，晶體間就會出現剪切滑移和嚴重扭曲的情況，同時也會出現晶體破碎、拉長和纖維化的情況，繼而導致材料的硬度和強度發生變化，這就是冷作硬化。導致材料加工表面出現冷作硬化的因素包括切削用量、刀具以及工件材料等等。

2.3 零件表面層的殘余應力

在切削的過程中，零件表層金屬材料會出現組織和形狀的變化，在基體材料與表層的金屬之間會出現一種彈性應力，該種應力就是零件表面層的殘余應力，導致該種應力出現的原因有三種，即由于冷態塑性變形導致的殘余應力、熱態塑性變形導致的殘余應力以及金相組織變化導致的殘余應力。

3 潤滑劑的特點及使用

為了保證零件能夠達到設計的尺寸精度、幾何形狀及質量，就需要對零件進行研磨、切削、軋制、沖壓處理，潤滑劑就是處理過程中必不可少的材料。合理的使用潤滑劑能夠延長刀具的壽命、提高零件的加工精度、改善零件光潔度、排除切削過程中出現的金屬屑、冷卻工具、防止零件與工具出現銹蝕和腐蝕的情況，此外，還能夠提高零件加工的效率，降低生產的成本。一般情況下，潤滑劑需要具備以下的性能：

3.1 潤滑劑的冷卻性能

零件的加工消耗的能量90%以上均轉化為切削能，這種切削能不僅容易使刀具出現磨損，情況嚴重時，甚至會導致零件出現局部燒傷的情況，這就會對零件的加工質量和加工精度產生不良影響，為了解決這類問題的發生，就必須要使用潤滑劑來減少摩擦熱量的產生，也可以使用切削液對汽化、對流和熱傳導來進行散熱。

3.2 潤滑劑的潤滑性能

刀具在進行切削時，常常會承受著切削力的作用，使用切削潤滑劑可以能夠有效的減少后刀面和零件、前刀面與切屑之間的摩擦力，從而降低功率的消耗，達到延長刀具使用壽命的作用，也能夠有效提升零件表面光滑度，減少積屑瘤的產生。

3.3 潤滑劑的清洗性能

在對零件進行切割的過程中，會出現細小的切屑，這些切屑會附著在刀具、工件和機床上，這就會對工件的加工質量產生不良的影響，導致砂輪和刀具的使用壽命降低，也會對機床的精度產生不良影響。潤滑劑具有的清洗性能有效減少金屬粉末和切屑對工件和機床的粘連，起到清洗的作用。

在潤滑劑的選擇上，需要根據零件加工的要求和工藝條件進行選擇，一般情況下，可以根據機床供應商推薦情況進行選擇，也可以按照經驗來選擇，對于高速鋼刀具，可以使用純油性的潤滑劑；在使用合金刀具進行切削時，也可以使用純油性潤滑劑；對于切削不易深入切割面或者在供液困難的情況下，也以純油性潤滑劑為主。在其它的情況下，一般使用水溶性切削液即可。

4 結語

隨著經濟條件的發展，機械產品的品種呈現出多元化的發展趨勢，因此，在機械設計的加工過程中，必須綜合考慮各種情況，選擇性價比高的材料，同時，合理使用潤滑劑，將加工的成本降低至最小化，提高設備的使用壽命，不斷的提升企業生產的經濟效益。此外，要加強對設計過程中的管理工作，加強對設計人員的培訓工作，提高設計人員的專業技能水平和責任意識，保證其在設計的過程中能夠綜合考慮到各方面的制約因素，從根本上提升設計的質量。

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