機械設計加工中的注意點分析

文/王藝潼 周奕雯

機械設計加工中的注意點分析

文/王藝潼 周奕雯

撫順煤礦電機制造有限責任公司

本文中主要就如何選擇機械零件材料，讓其在經濟性能、工藝性能等方面的需求達到加工要求，并不斷提升機械設計標準化水準，兼顧機械設計加工中工件表面層物理力學性能因素，并就潤滑劑的功能及選取展開詳細闡述，從而促進機械設計加工水平的提升。

機械；設計加工；注意點

對于機械設計加工中的問題，設計者應當認真分析，找出問題的內在因素，對各種影響因素進行有效把控，采取有效的政策，并加以因勢利導，提升產品質量。

1 機械零件材料的合理選取

1.1滿足經濟性能的需求

當選取的零件較高，便能保障設備工作性能，延長使用周期，節省設備成本。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，以獲得最大經濟效益。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中，便需要結合材料的合理代用，最好使用性能較高的鑄鐵，經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中性能的表現，其為選材過程中需要考量的本質要求。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滿足設計的需求

機械零件加工材料需符合多項要求，如經濟性能、工藝性能及使用性能。在經濟性能上，在確保質量前提下，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經濟性；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，如符合標準的鍛造及熱處理等，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，結合零件使用需求，選取材料，參照零件探究其強度、耐磨性等，明確相符的性能材料。

1.5選取的主要方法

機械零件材料的選取很大程度上影響產品周期成本，在對一些產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，而質量更好，可長時間使用，便于維護，節能出色，經濟性較高。所以，在對材料進行選取時，需要考慮大體情況，選取高性價的材料，節省成本。在選取機械零件材料時，還需將制造與生產工藝考慮在內，根據加工生產方式進行整體考量，不但要計算各材料加工成本，還需結合有關工序成本，選擇合適的材料。

2 提升機械設計標準化水準

對機械設計加工而言，標準化是目前發展潮流，標準化以設立共同標準的形式保證機械零件性能及尺寸等規范化，節省生產成本，提升生產水平及質量。在設計過程中注重提升標準化水平，通過標準化手段把控產品設計，規范生產經常使用的零件，集中規范生產中的原材料及性能指標等，生產出的零部件一定要規范尺寸及結構，逐步精簡設計及生產，節省成本，提升水平及質量，整體提高機械產品競爭實力。

3 兼顧機械設計加工中工件表面層物理力學性能因素

第一，表面層金相組織發生改變。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，部分零部件產生了表面層金屬中塑性形狀發生改變情況，使得晶體間產生滑移，晶格發生形變及損壞，使得強度和硬度的增加。第三，需要留意零部件表面層殘余應力，在切削零部件材料時，因為其表面組織產生組織上的改變，基體與表層連接位置由于受到相互平衡影響而產生彈性應力，往往因為多種因素影響所致，如冷態塑性變形及金相組織變化等。

4 制定合理加工流程

比如企業引入SAP生產管理系統，盡管實現了以生產計劃及庫存管理為中心的ERP應用，而合理加工流程尚未形成，基于此，為了完善ERP系統在車間現場管理功能弱的情況，采取如下解決方案：基于往期機械設計加工經驗，制定適當加工流程，完善加工產品性能，盡量縮短產品加工周期，降低設計加工成本。盡量一次性完成機械設計的加工操作。針對相同的零件加工，記錄調整后的產品加工結果，分析機械設計加工過程中注意點，適當調整各加工工藝流程，降低各因素對產品加工產生的影響。

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，有助于高效生產及節省生產成本。

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，結合具體情況做出決定選取時一定要充分考慮，要結合零部件加工生產中工藝流程來進行考慮，決定使用水溶性潤滑劑或純油性潤滑劑，按照使用機床廠家給出的意見來考量。選取還需考慮積累的經驗及實際操作的情況通過高速鋼刀具進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至切削區域時，提倡采用純油性金屬切削液，但通過硬質合金刀具進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。先要明確有關類型潤滑劑，且考慮相關性能及技工精密度情況來定，讓潤滑劑品牌更詳細。于現階段進行機械設計及加工時，零部件精密度越來越高，潤滑劑的作用較大，科學合理選取潤滑劑，便于延長刀具和機床使用壽命，提高精密度。

[1]周雪峰.機械設計加工中的注意問題分析[J].電子制作，2013（24）：238.