機(jī)械設(shè)計加工中的注意點分析

曹名亮

摘 要：對機(jī)械設(shè)計加工而言，機(jī)械設(shè)計加工是集技巧、流程、技術(shù)于一體的系統(tǒng)性工作，注意事項非常多。文章首先探討了如何合理選取材料，以保證符合使用性能及經(jīng)濟(jì)性能的需求，規(guī)范設(shè)計，減少生產(chǎn)成本消耗作了分析闡述；其次對影響機(jī)加工件表面物理力學(xué)性能的因素作了充分分析，最后就潤滑劑功能及如何選取作了闡述，以此提高機(jī)械設(shè)計加工水平及質(zhì)量。現(xiàn)著重分析機(jī)械設(shè)計加工中主要注意點，以此優(yōu)化機(jī)械設(shè)計加工。

關(guān)鍵詞：機(jī)械；設(shè)計加工；注意點

中圖分類號：TP3 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：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

出色的機(jī)械設(shè)計加工者能夠結(jié)合問題缺陷，分析問題深層次原因，在此基礎(chǔ)上，制定問題解決對策。所以，針對機(jī)械設(shè)計加工問題情況，設(shè)計者應(yīng)整體分析問題各類因素，有效把控加工中不同影響因素，制定相應(yīng)的對策，因勢利導(dǎo)，致力于打造良好的產(chǎn)品[1]。

1 機(jī)械零件材料的合理選取

1.1 滿足經(jīng)濟(jì)性能的需求

當(dāng)選取的零件較高，便能保障設(shè)備工作性能，延長使用周期，節(jié)省設(shè)備成本[2]。在符合使用性能條件下，零件材料的選取需要消耗最少的成本，以獲得最大經(jīng)濟(jì)效益。在材料總成本中，材料價格所占比例較大，通常為總成本的30%～70%；零件的加工及維修所需的費用需要盡量降低；高效使用材料，如用精鑄及冷拉毛坯等都能減少加工切削材料不必要的損耗，使材料利用率更高；如蝸輪齒圈其余部分使用低價的材料，而材料自身所用金屬貴重，且減磨性良好；在對大批量零件生產(chǎn)中，便需要結(jié)合材料的合理代用，最好使用性能較高的鑄鐵，經(jīng)過熱處理的碳鋼來取代合金。

1.2 滿足工藝性能的需求

材料的工藝性指是材料自身符合不同加工工藝需求的能力，也就是選取的材料于加工制造過程中，容易制造，且保證質(zhì)量，最后制成成品。通常金屬的切削加工性能所用刀具的耐用度需要為60min時的切削速度，這種速度越高，則金屬的切削性能越出色；材料的熱加工工藝性能往往涵蓋鑄造性能及焊接性能等。

1.3 滿足使用性能的需求

使用性能的要求也就是材料使用當(dāng)中性能的表現(xiàn)，其為選材過程中需要考量的本質(zhì)要求。各零件需求的使用性能是有差異的，一些零件需求的強(qiáng)度較大，部分零件需要的耐磨性較高，還有一些零件需要保證美好的外觀，但對性能無要求。所以，需要正確評判零件需求的大致使用性能，保證材料選取的合理性。

1.4 滿足設(shè)計的需求

機(jī)械零件加工材料需符合多項要求，如經(jīng)濟(jì)性能、工藝性能及使用性能。在經(jīng)濟(jì)性能上，在確保質(zhì)量前提下，減少采購成本消耗，凸顯利用率較高的材料功能，使用普通、性能相似的材料以此提升生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)性；在工藝性能上，考慮到加工工藝要求，使用熱加工工藝的材料需滿足多項性能需求，如符合標(biāo)準(zhǔn)的鍛造及熱處理等，滿足加工條件，使用切削加工工藝的材料要滿足良好的切削性；在使用性能上，結(jié)合零件使用需求，選取材料，參照零件探究其強(qiáng)度、耐磨性等，明確相符的性能材料。

1.5 選取的主要方法

機(jī)械零件材料的選取很大程度上影響產(chǎn)品周期成本，在對一些產(chǎn)品零件材料的選取在確保性能條件下，選用成本低的材料，而使用周期不長，部分材料花費較高成本，而質(zhì)量更好，可長時間使用，便于維護(hù)，節(jié)能出色，經(jīng)濟(jì)性較高。所以，在對材料進(jìn)行選取時，需要考慮大體情況，選取高性價的材料，節(jié)省成本。在選取機(jī)械零件材料時，還需將制造與生產(chǎn)工藝考慮在內(nèi)，根據(jù)加工生產(chǎn)方式進(jìn)行整體考量，不但要計算各材料加工成本，還需結(jié)合有關(guān)工序成本，選擇合適的材料。

2 提升機(jī)械設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)化水準(zhǔn)

對機(jī)械設(shè)計加工而言，標(biāo)準(zhǔn)化是目前發(fā)展潮流，標(biāo)準(zhǔn)化以設(shè)立共同標(biāo)準(zhǔn)的形式保證機(jī)械零件性能及尺寸等規(guī)范化，節(jié)省生產(chǎn)成本，提升生產(chǎn)水平及質(zhì)量。在設(shè)計過程中注重提升標(biāo)準(zhǔn)化水平，通過標(biāo)準(zhǔn)化手段把控產(chǎn)品設(shè)計，規(guī)范生產(chǎn)經(jīng)常使用的零件，集中規(guī)范生產(chǎn)中的原材料及性能指標(biāo)等，生產(chǎn)出的零部件一定要規(guī)范尺寸及結(jié)構(gòu)，逐步精簡設(shè)計及生產(chǎn)，節(jié)省成本，提升水平及質(zhì)量，整體提高機(jī)械產(chǎn)品競爭實力。endprint

3 兼顧機(jī)械設(shè)計加工中工件表面層物理力學(xué)性能因素

第一，表面層金相組織發(fā)生改變。磨削加工引起工作部位溫度變高，使得表面層金相組織產(chǎn)生改變，砂輪太硬，將阻礙切削，提倡采用軟砂輪，需要增加工件及砂輪的速度防止工件表面溫度過高，配合使用高壓大流量冷卻，獲得良好的降溫效果避免出現(xiàn)砂輪切屑堵塞的情況。

第二，零部件加工表面冷作硬化，在加工中，部分零部件產(chǎn)生了表面層金屬中塑性形狀發(fā)生改變情況，使得晶體間產(chǎn)生滑移，晶格發(fā)生形變及損壞，使得強(qiáng)度和硬度的增加[3]。

第三，需要留意零部件表面層殘余應(yīng)力，在切削零部件材料時，因為其表面組織產(chǎn)生組織上的改變，基體與表層連接位置由于受到相互平衡影響而產(chǎn)生彈性應(yīng)力，往往因為多種因素影響所致，如冷態(tài)塑性變形及金相組織變化等。

4 制定合理加工流程

某航空制造企業(yè)擔(dān)負(fù)渦軸、活塞及渦槳等的研發(fā)，但傳統(tǒng)的生產(chǎn)組織方式比較滯后，自2003年起，企業(yè)引入SAP生產(chǎn)管理系統(tǒng)，盡管實現(xiàn)了以生產(chǎn)計劃及庫存管理為中心的ERP應(yīng)用，而合理加工流程尚未形成，基于此，為了完善ERP系統(tǒng)在車間現(xiàn)場管理功能弱的情況，采取如下解決方案：基于往期機(jī)械設(shè)計加工經(jīng)驗，制定適當(dāng)加工流程，完善加工產(chǎn)品性能，盡量縮短產(chǎn)品加工周期，降低設(shè)計加工成本。盡量一次性完成機(jī)械設(shè)計的加工操作。針對相同的零件加工，記錄調(diào)整后的產(chǎn)品加工結(jié)果，分析機(jī)械設(shè)計加工過程中注意點，適當(dāng)調(diào)整各加工工藝流程，降低各因素對產(chǎn)品加工產(chǎn)生的影響。

5 潤滑劑的選取

5.1 潤滑劑的作用及性能

加工金屬材料，生成符合要求的零部件，在此中間，需通過金屬加工潤滑劑實施冷卻。金屬潤滑劑在切削及軋制等過程中均有使用，可延長刀具使用周期，保證工件良好的生產(chǎn)精密度，獲得出色的零部件表面光潔效果，迅速清理金屬碎屑，散去熱量，延緩工件腐蝕，有助于高效生產(chǎn)及節(jié)省生產(chǎn)成本。使用的金屬潤滑劑需要滿足冷卻與防銹防腐蝕等的要求：一般冷卻功能以降低刀具與工件二者間的摩擦，將熱量散去；潤滑劑的使用能充分潔凈切屑與金屬粉末等，確保工件較高的質(zhì)量，提高精密度，便于提升刀具及砂輪的使用壽命；優(yōu)質(zhì)的潤滑劑能夠減少這種摩擦，減少能量損耗，在延長刀具使用周期及規(guī)避積屑瘤等起到很重要的作用；水會引起腐蝕，為此，水基型金屬切削潤滑劑還要能避免出現(xiàn)腐蝕。在300～800℃擠壓溫度內(nèi)水基石墨潤滑劑會發(fā)揮良好的潤滑作用，冷卻模具表面，延長使用周期[4]。

5.2 金屬切削潤滑劑的正確選取

合理選取金屬切削潤滑劑很重要，結(jié)合具體情況做出決定選取時一定要充分考慮，要結(jié)合零部件加工生產(chǎn)中工藝流程來進(jìn)行考慮，決定使用水溶性潤滑劑或純油性潤滑劑，按照使用機(jī)床廠家給出的意見來考量。選取還需考慮積累的經(jīng)驗及實際操作的情況通過高速鋼刀具進(jìn)行低速切削往往提倡采用純油性潤滑劑，如果切削液無法徹底達(dá)至切削區(qū)域時，提倡采用純油性金屬切削液，但通過硬質(zhì)合金刀具進(jìn)行高速切削操作過程中最好使用水溶性潤滑劑，其他類型的可以采用水溶性潤滑劑。先要明確有關(guān)類型潤滑劑，且考慮相關(guān)性能及技工精密度情況來定，讓潤滑劑品牌更詳細(xì)。于現(xiàn)階段進(jìn)行機(jī)械設(shè)計及加工時，零部件精密度越來越高，潤滑劑的作用較大，科學(xué)合理選取潤滑劑，便于延長刀具和機(jī)床使用壽命，提高精密度。

總之，機(jī)械設(shè)計加工需結(jié)合具體情況做出針對性分析，因時而異。機(jī)械設(shè)計加工企業(yè)考慮自身實際情況，提倡采用先進(jìn)的機(jī)械設(shè)計加工設(shè)備，優(yōu)選刀具及機(jī)床，把多種因素考量在內(nèi)，聯(lián)合使用管理手段及經(jīng)濟(jì)手段等，逐步完善機(jī)械設(shè)計加工流程，以此提升機(jī)械設(shè)計加工產(chǎn)品性能，生產(chǎn)高質(zhì)量的產(chǎn)品[5]。

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