淺析機械設計與機械加工中常見問題及改善措施

李國棟

[摘 要]機械加工和機械設計是一個極其復雜的過程，從圖紙設計到最后的產品成形，任何一個環節都會對產品的性能產生一定的影響。因此必須對機械設計和機械加工的每一道工序都嚴格掌控，穩健提升加工和設計的能力與水品，進而提升生產效率和產品質量。在此背景下，文章首先介紹了機械設計與機械加工中常見問題，進而根據問題提出了改善措施。對今后更好的解決機械設計和機械加工中遇見的問題，提高設計和加工的水平有著積極的意義。

[關鍵詞]機械設計；機械加工；常見問題；改善問題

對機械設計和機械加工產生影響的因素種類和涉及方面較多，這些因素或直接或間接的都對最后產品的質量有著影響。文章圍繞機械設計與機械加工中常見問題及改善措施為中心，展開了細致的分析探討，以下是具體內容。

一、機械設計與機械加工中常見問題

（一）機械設計材料與結構問題

機械的材料和結構是機械加工常見的問題。材料方面，每一種機器或者機器的部分可供選擇的材料通常不止一種，而是有很多種，每種材料的切削加工性能又各不相同，因此設計者在材料設計時出了要考慮材料的性能之外，還要綜合考慮材料的切削性能；結構方面，相同效用的結構，其加工的難度會因為設計思路的不同而存在差異，加工精度也會受到一定的影響，因此設計者在設計結構時還需要充分的考慮到相應的加工難度和加工精度。

（二）機械設計標準化問題

在零件尺寸、加工工藝、材料性能和檢驗要求的眾多方面制造行業都有一個共同遵循的標準，設計師在設計時也必須按照這標準設計。要求采用統一標準的零部件和結構，統一的零件和材料性能指標。

（三）機械加工精度問題

在加工行業存在最普遍的問題即是機械加工精度不高的問題，在設計標準和機械加工之間總是會有一定的誤差存在，影響加工的精度。目前機械加工精度的影響因素主要包括機械加工系統的工件裝夾誤差和幾何誤差，以及機械加工系統受熱、受力變形而引起的誤差等。工件裝夾誤差主要是加工過程中定位不準確引起的；幾何誤差是指機床、刀具和夾具的制造誤差以及安裝誤差和使用過程作用的磨損誤差；加工系統在運作過程中會受到切削熱量和切削力的影響而發生變形，致使刀具和工件之間的相對位置發生些許的變化，進而影響加工精度。

（四）零件表面質量問題

零件的表面質量會影響表面物理力學性能和表面微觀幾何形狀，零件表面的質量越差，其表面越粗糙，耐磨耐腐蝕性能越差，會嚴重的影響零件的使用壽命。現階段影響零件表面質量主要有工件材料和刀具材料匹配問題、工件材料和切削用量的選用問題等因素。

（五）產品性價比問題

在市場經濟體制下，產品的價格優勢和質量優勢同等的重要。在保證產品質量過關的前提下，盡量降低產品價格，是最有效提升市場競爭力的方式。目前對產品性價產生影響的主要包括三個方面的因素，一是由于加工的精度或者加工自動化程度過低導致的零件生產質量不一，合格率不高；二是由于操作人員水品過低或者加工設備落后致使零件的生產加工周期過長，效率低，致使生產成本升高；三是機械零部件的質量不過關，標準化程度低，致使需要花很多的資源在后期維修和更換上。

二、機械設計與機械加工中常見問題的改善措施

（一）科學合理選擇材料

機械加工的材料包括刀具材料和零部件材料兩種，其中零部件材料的選擇會直接影響加工產品的性能，必須科學、合理的選用。首先必須依據零部件的使用需要性能選擇一系列的材料，然后再根據其美觀性、經濟型來最終確定材料的選擇。

（二）科學合理加工工藝

科學合理的選擇加工工藝路線，一方面可以保障零部件的質量過關，另一方面還可以有效的提高零部件的性價比。在選擇制作工藝時，首先要盡可能的減少人工操作的步驟，最大限度的提高自動化水平，避免人為因素的影響，其次，要盡可能的減少零部件的加工步驟，盡可能的一次性成型，減少誤差出現的幾率，提高零部件的精度和加工效率，最后要根據零部件的具體使用所需性能，確定最后一道加工工藝，盡可能改變工件表面殘余應力的性質。

（三）切削用量設計合理

對各道程序切削量的確定是機械設計和加工過程中，設計人員應當首當其沖完成的工作。對于每道程序的切削用量的確定也需要對各種影響因素綜合的進行考慮，科學合理的確定切削量。正常而言，對切削用量有影響的因素包括：工具、機床和工件的剛性和切削深度、切削速度、切削進給度；工件表面粗糙度和精度，以及最大生產率和刀具預期壽命，冷卻方式；切削液種類，工件材料熱處理情況和硬度；機床壽命和工件數量等。在進行切削用量設計時必須充分的考慮到以上的每一個因素，合理的設置，才能夠保證每個環節的正常運行，提高加工效率。

（四）科學合理選擇潤滑劑

潤滑劑在整個加工過程中主要其潤滑和冷卻的作用，例如在切削加工過程中，切削液就很好的起到了潤滑和冷卻的作用，科學合理的選擇潤滑劑可以有效的提升加工效益，然而潤滑劑的使用量或者選擇錯誤，會給整個加工過程帶來極大的負面影響。一般而言，在切削、沖壓、研磨和拉拔過程中會產生大量的熱量，這些熱量對刀具的精度控制和使用壽命都有不利的影響，需據加工效率和加工質量，科學合理的選擇潤滑劑可有效的減少工件表層的熱變形，進而提高加工精度和效率。

三、結語

綜上所述，現階段機械設計與機械加工中存在著機械設計材料與結構、機械設計標準化、機械加工精度、零件表面質量和產品性價比等方面的問題，這些問題的存在嚴重的影響著機械設計與加工的質量和效率，亟需解決。從科學合理的選擇材料、科學合理加工工藝、合理設計切削用量以及科學合理選擇潤滑劑等方面入手可以有效的改善目前機械設計和機械加工中存在的種種問題，提升機械設計和加工的效率，以及最終產品的質量。

參考文獻：

[1]李春明.相對運動原理在機械設計中的應用[J].機械設計，2014，21（z1）：277-278.

[2]杜育兵.機械設計加工中注意事項探究[J].商品與質量，2015，21（36）：213-213.

[3]孫勇.淺析機械設計與機械加工的誤差[J].科技創新與應用，2015，11（6）：85-85.

[4]趙泓荀，趙多興.機械設計與機械加工中常見問題及改善措施研究[J].科技與企業，2016，12（2）：229-229，231.