淺談機械設計加工中應注意的幾個問題

邵秀美

摘 要：在社會發展中，單位想獲得較高的競爭力，所依賴的便是高收入低成本的產品。機械設計作業占有舉足輕重的地位，不單單體現在它被作為生產預備作業的開始，更在于它與產品品質與投入息息相關文章剖析了在機械設計生產過程中對原料的選擇，規范化的實施，關系到機械加工對于產品的作用。

關鍵詞：機械設計；材料；標準化；冷作硬化

1 機械設計中對材料的選擇

1.1 機械零件材料的選擇應滿足基本要求

1.1.1 產品功效的需求。原材料在產品使用中的體現就是產品的效果，被認為是初步選擇時不可忽視的一點。不一樣的部件所規定的具體能效不同，有些部件需求是強度大，但是有的就要求耐磨，還有的沒有特殊要求。所以，在原材料選擇的時候，第一點要注重的就是對于效能的具體規定。

1.1.2 做工要細致。選材的可操作性能直接顯現的就是原料自身可以承受各種作業的需要，就是讓所選擇的原料在作業實施的時候第一時間可以塑造成型，而且在比較方便快速成型的基礎上還可以確保品質優良。

（1）熱加工作業品質。熱加工作業說的是鑄造作業、錘煉作業、焊接作業以及加熱作業。（2）切削作業效果。金屬切割加工作業效果大部分運用刀具其效率大約在60分鐘，這個時間越長說明這個金屬的效能越優越。

1.1.3 經濟性能要求。部件原料的選擇應該立足于用最少的成本換取最大的利益。因此，在確保產品質量的同時，在選擇部件原料時要本著節約成本的原則。

（1）原料花銷。原料花銷在產品總花銷中最多，高到百分之三十到百分之七十。（2）增強原料的使用效率。例如考慮精細作業、磨具作業降低切割作業導致的原料浪費。（3）部件的作業與維護花銷必須最小。（4）運用綜合用料。例如制造一個大的部件在關鍵部位使用貴重原料在不重要的部位可以適當采用便宜的原料。（5）原料有效替換。在生產作業較多的情況下，應結合我們原料情況，原料資源要求比較多，盡可能杜絕使用稀缺原料，想辦法利用我們現有的材料來替代這些稀缺材料，當然這些都是在確保品質的基礎上進行的。

1.2 機械零件材料選擇的方法

1.2.1 選材對產品壽命周期成本的影響。可以明顯看出，原料的花銷很大程度上關系到產品使用時間，而這些和零部件之間息息相關。作業進行時，必須在確保產品品質的基礎上，運用一些廉價的原料，很大程度上會縮短產品使用時間；如果采取成本花銷高但性能最優越的原料，因為它的各個零部件恰如其分，且運作剛好，磨損較小等很多原因的關系反而這樣的產品使用時間更長。

1.2.2 作業手段的確定被認為是原料確認作業中一個不可忽視的元素，也就是說可以把部位設計、原料確定和它能夠采用的作業手段當作一個密不可分的個體來看。原料確定不單單要涉及到零部件作業的花銷，還必須考慮到這個作業路線所關系到的全部作業的花銷。

2 機械設計規范化是增強產品品質減少花銷的重中之重

2.1 機械部件被認為是整個器械的基礎，在器械部件設計作業中，規范化變得至關重要。部件規范化，是利用對部件大小、構置基因、原料效果、檢測手段、設計手段、制圖需要等，確定出人們行事的準則。規范化的好處在于：

2.1.1 可以用最好的方法在專業單位中對一些使用范圍最大的部件實施大批次、集中的作業，來增強品質、減小花銷。

2.1.2 科學的原料與部件的功效標準，可以增強零部件功效。

2.1.3 運用規范化構置零部件，能夠精簡設計作業，減少設計作業的時間，增強產品整體品質。

2.2 搞好設計階段的標準化工作是降低產品成本的重要途徑

在社會主義市場經濟發展的潮流中，生產單位緊跟時代發展，不停的變更產品，增強產品品質，把資源花銷放到最小，增加整體收益。想要到達這些目標，就必須實現規范化，一定實施規范方法，嚴肅產品設計環節。

3 影響機加工件表面層物理力學性能的因素

3.1 表面層金相組織的變化

機械作業整個程序中，在作業地點因為作業時需要的熱量大都變成了熱能讓作業原料整體體溫升高。這個具體溫度如果達到它所承受的極點，這個原料勢必會有一定的變化。普通的切削作業，切削熱度很多都隨著碎屑流失掉了，所以對產品作用不大。如果放在磨削作業中，因為部分位置所有的切削熱要相較于普通切削手段大很多，切削部位的溫度勢必使表層金屬變化。涉及到這一部分的原因有：

3.1.1 砂輪材料。對于硬度太高的砂輪，鈍化磨料顆粒不易脫落，砂輪容易被切削堵塞。因此，一般用軟砂輪好。

3.1.2 磨削用量。當磨削深度增大時，工件表面及表面下不同深度的溫度都將提高，容易造成燒傷；當工件縱向進給量增大時，磨削區溫度增高，但熱源作用時間減小，因而可減輕燒傷。但提高工件速度會導致其表面粗糙度值增大。提高砂輪速度可彌補此不足。實踐證明，同時提高工件速度和砂輪速度可減輕工件表面燒傷。

3.1.3 冷卻方式。采用切削液帶走磨削區熱量可避免燒傷。但由于旋轉的砂輪表面上產生強大的氣流層，切削液不易附著，以致沒有多少切削液能進入磨削區。因此，可采用高壓大流量的冷卻方式，一方面可增加冷卻效果，另一方面可以對砂輪表面進行沖洗，使切屑不致堵塞砂輪。

3.2 加工表面的冷作硬化

3.2.1 切削用量。切削速度增大，刀具與工件接觸擠壓時間短，塑性變形小。速度大時溫度也會增高，有助于冷硬的恢復，冷硬較弱。進給量增大時切削力增加，塑性變形也增加，硬化加強。但當進給量較小時，由于刀具刃口圓角在加工表面單位長度上的擠壓次數增多，硬化程度也會增大。

3.2.2 刀具。刀具刃口圓弧半徑增加，對表層擠壓作用大，使冷硬增加；刀具副后刀面磨損增加，對已加工表面摩擦增大，使冷硬增加；刀具前角加大可減小塑性變形，使冷硬減小。

3.2.3 工件材料。工件材料的硬度越低，塑性變形越大，切削后冷作硬化現象越嚴重。

3.3 表面層的殘余應力的原因

3.3.1 冷態塑性變形引起的殘余應力。在切削力作用下，已加工表面發生強烈的塑性變形，表面層金屬體積發生變化，此時基體金屬受到影響而處于彈性變形狀態。切削力去除后，基體金屬趨向恢復，但受到已產生塑性變形的表面層的限制，恢復不到原狀，因而在表面層產生殘余應力。

3.3.2 熱態塑性變形引起的殘余應力。工件被加工表面在切削熱的作用下產生熱膨脹，此時基體金屬溫度較低，因此表層產生熱壓應力。當切削過程結束時，表面溫度下降，由于表層已產生熱塑性變形并受到基體的限制，因而產生殘余拉應力。

3.3.3 金相組織變化引起的殘余應力。切削時產生高溫會引起表面層金相組織變化。由于不同的金相組織有不同的密度，表面層金相組織變化引起體積變化，當表面層體積膨脹時，因受到基體的限制，產生了壓應力。表面層體積縮小，則產生拉應力。

總之，在市場經濟中，為了更好滿足企業的發展，機械產品越來越先進，品種越來越多。這就要求我們在機械設計當中，對材料的選擇、標準化的應用提高到一個新的認識，在加工過程中，減少影響表面層物理力學性能的因素努力把我們加工成本降到合理的水平，從而提高企業的經濟效益。

參考文獻

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