機械設計加工中應注意的幾個問題

蔡燕華+韓杰

摘 要 機械設計是機械工程的中重要組成部分，設計水平的高低關系到產品的性能研發時間的長短和產生的效益等。機械加工要合理選擇材料這樣才能滿足工業生產的要求，可以有效的提高產品質量。

關鍵詞 機械設計加工；注意問題；材料選擇

中圖分類號：TH12 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）02-0071-01

隨著經濟的不斷發展，企業要想在激烈的市場競爭中立于不敗之地，就要提高產品的質量，在生產過程中還要不斷降低企業的生產成本。機械設計工作的重要性，不僅體現在生產技術上，而且還會影響到產品的質量。

1 現代機械設計與傳統設計特點比較

隨著科技的不斷的發展，計算機應用的領域越來越廣泛。現在機械設計會融會多領域的知識，它是一種綜合交叉學科，與傳統機械設計相比，現代機械設計有很多優點。

1）傳統機械設計思維比較被動，現代機械設計有較強的自主性。傳統的機械設計依靠的以往的設計經驗，思維方式比較落后。隨著科學技術的不斷發展，人們需要不斷更新自己的觀念，要運行科學技術創造出新的產品。

2）傳統設計注重機械本身的預定功能。現代機械設計要置身在大系統中，而且要對系統做出合理設計，并將系統功能進行合理分配。在機械設計中要考慮到人的心理因素，做好最好的機械設計方案。

3）現代機械設計強化了傳統機械設計強度要求。在機械設計中有限單元的斷裂的研究成果在現代機械設計中得到了廣泛的應用。在現代機械設計領域中設計者要不斷強化自己的設計能力。

4）傳統設計周期長、耗費大，現代機械設計周期短、對能源耗費小。傳統機械設計要根據預先設計的方案進行設計，然后制定設計方案。傳統的設計方法耗費的時間的比較長，耗費的資金比較多。現代的機械設計方法要結合一定的條件，運用科學的優化方法和原理設計出最佳方案。

5）傳統的設計受思維約束，在現代的設計中利用計算機改變了這種現狀。傳統的機械設計需要很長的時間，現代機械設計可以減少時間，提高工作效率。在做出設計方案時利用計算機可以完善后續工作，設計師可以及時修改方案。通過計算機技術可以對設計方案進行優化。

2 影響工件表面層物理力學性能因素

機械加工中零件容易受到切削力的作用，表面的力學性能會發生很到的改變。造成材料使用性能降低。產生這一現象的主要原因表面層的硬度發生變化導致材料表面出現殘余應力。

2.1 表面層組織發生變化

在機械加工的過程中，受溫度的影響在加工過程中會消耗大量的熱量，這些熱量會轉換成熱能是表面的溫度不斷升高，當溫度超過物體表面的臨界點后，物體相應的組織就會發生變化，一般在切削中產生的熱量都會被切屑帶走，對組織的影響會比較小。在加工過程中由于表面產生的熱量會很多，切削時引起表面層的變化。影響切削的因素有：

1）砂輪材料硬度高，造成鈍化的顆粒不易脫落，砂輪容易堵塞，所以在加工中一般要選取軟砂輪。

2）當磨削深度加大時，零件表面的溫度就會上升，會導致燒傷的情況發生，零件縱向增量變大時，切削區的溫度會不斷上升，但一部分熱量會被帶走，不會造成嚴重的燒傷。但提高生產速度會增大零件表面的粗糙程度，提高砂輪的轉速會避免這種情況的發生。事實證明，提高砂輪的轉速可以減輕零件表面的燒傷程度。

3）冷卻方式的才用磨削去熱量過高而引起的灼傷，由于在砂輪的表面會產生大量的氣流層，不利于切削液的形成，所以切削液不能進入切削區。在零件的加工過程中可以采用大流量的冷卻方式增加零件表面的冷卻效果，可以對砂輪的表面進行沖洗，使砂輪不被切削屑所堵塞。

2.2 加工表面冷卻硬化

在對零件的加工過程中會導致金屬表面變形，是晶體切塊下滑嚴重的會導致扭曲，使顆粒變得纖維化，材料的強度和硬度都會有所提高，零件表面就會發生硬化現象。零件加工的表面的硬化指標以硬化層的深度，表面層的硬化程度表示。硬化程度越大，硬化層的深度也就越深。影響硬化的主要因素有：

1）切削速度增大，刀具與零件接觸的時間比較短，塑性小。速度在增大的時候溫度也會跟著升高，有利于硬化的恢復，切削力增加，塑性變形的程度也會增加。硬化程度會加深。當進給量減少時，零件被擠壓的次數會增多，硬化程度也會加大。

2）刀具半徑的增加，對零件表面的擠壓程度會增大，冷卻程度會增加，從而使刀具的磨損程度增加，可以使工件的可塑性減少。

3）工件材料硬度越低，塑性變形就越大，切削后的硬化現象越嚴重。

3 機械設計加工材料的選擇

3.1 機械零件要滿足設計的要求

機械零件的選擇要滿足實用性和經濟性的特點。在性能方面要根據零件的使用情況進行選擇。還要考慮到零件強度和耐磨性。在工藝性能方面要考慮到加工工藝的要求，采用熱加工的方式對材料進行鍛造和焊接處理，在經濟方面要盡可能的降低采購成本，提高材料的利用率。

3.2 機械零件的選擇方法

機械材料的選擇對產品的影響很大，在選擇零件時，要保證材料價格低廉。使用的周期長，節能效果好。所以在材料選擇時要綜合考慮，要選擇性價比高的材料，降低生產成本。

4 潤滑劑的特點和使用

為了保證零件的形狀和質量，需要對零件進行研磨切割處理。潤滑劑是對零件進行處理時不可缺少的材料，合理使用潤滑劑可以提高零件的精度減少對刀具的磨損，排除切割過程中的金屬屑。能夠提高零件的加工效率，降低企業的生產成本。潤滑劑要具備以下功能。

1）潤滑劑的冷卻功能。在零件的加工過程中消耗的能量會轉變成熱能，這會加大刀具的磨損程度，還會使零件發生灼傷，這會對零件的精度造成影響。。想要解決這種問題就要使用潤滑劑來減少摩擦產生的熱量。

2）潤滑劑的潤滑性能。刀具在進行切割時會承受切割力的作用，使用潤滑劑可以減少刀具和金屬屑的摩擦，可以降低能耗從而延長刀具的使用壽命。

5 結束語

隨著市場經濟的不斷發展，機械行業的發展呈現多樣化的特點。因此在機械加工過程中要綜合考慮各種情況，在對材料進行選擇時要選擇性價比高的材料，在機械加工的過程中要合理使用潤滑劑，這樣可以提高設備的使用壽命，提高企業的經濟效益。

參考文獻

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[2]于興芝.常用機械零件材料的選擇[J].科技資訊，2007（12）.

[3]胡家秀.機械設計基礎[M].機械工業出版社，2011.

作者簡介

蔡燕華（1983-），女，講師，碩士研究生，研究方向：數控加工、機械加工。

韓杰（1978-），男，講師，本科，研究方向：機械加工、機床夾具。endprint