機械制造工藝中機械設計的合理性探討

羅炳鈞

摘? 要：機械是提高社會生產效率、緩解人工勞動壓力的重要載體，在工業文明的發展中，機械制造業日益進步，機械制造技術水平穩步提高。機械設計的合理與制造工藝的應用效果影響著機械產品的質量、使用價值。機械制造工藝的基本流程包括零件裝夾、零件定位、精度控制等，為確保機械設計的合理性，應提升加工表面質量、強化綠色制造工藝，并加強標準化程度。

關鍵詞：機械制造工藝;機械設計;綠色制造;標準化

中圖分類號：TH16? ? ? ? ?文獻標志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2095-2945（2020）35-0073-02

Abstract： The machinery is an important carrier to improve social production efficiency and relieve labor pressure. In the development of industrial civilization， the mechanical manufacturing industry is making progress day by day， and the level of mechanical manufacturing technology is improving steadily. The rationality of mechanical design and the application effect of manufacturing technology affect the quality and use value of mechanical products. The basic process of mechanical manufacturing process includes parts clamping， parts positioning， precision control， etc. In order to ensure the rationality of mechanical design， it is necessary to improve the machining surface quality， strengthen the green manufacturing process and strengthen the degree of standardization.

Keywords： mechanical manufacturing process; mechanical design; green manufacturing; standardization

機械制造工藝創新發展中，機械整體設計愈發復雜，且設計難度增加。應在機械產品生產需求、機械制造工藝的指導下，提高機械設計水平，保障機械產品生產質量，相關人員還需保證機械設計的合理性，推進我國機械制造行業的可持續發展。

1 機械制造工藝的流程

1.1 零件裝夾

機械制造工藝中，零件裝夾的操作標準化、流程合理性直接影響著機械產品制造質量。在零件裝夾期間，技術人員應在加固處理前期，將零件放置在加工機床、磨具等夾具內的合理區域中，并且在位置調整無誤后進行加固處理。另外，應保證零件加工期間位置選定的精確性、放置后零件的穩定性，從而避免產生零件變形情況。零件裝夾不僅影響著機械產品制造水平，關系著生產有效率、加工企業的經濟利益，所以需堅持“科學嚴謹”的基本態度，嚴格把控各環節加工質量[1]。

1.2 零件定位

零件是機械產品的核心組件，其定位合理性、準確性與機械產品加工制造精確度息息相關。因此，在機械制造工藝中，技術人員要基于機械設計方案，對零件做精確定位，而所選參照物的適用性是零件定位的關鍵所在，需要結合零件類型、安裝位置科學選擇加工參照物。另外，機械產品的功能、種類在持續創新中，各行業對機械制造精度的把控提出更多要求，所以在零件定位過程中，應正確認知零件定位與機械產品的作用機理，保障機械制造質量。

1.3 精度控制

機械制造中零件、產品的加工精度對機械產品本身造成的影響，主要集中在后期使用、功能運用階段。機械制造工藝中的精度控制，是對機械產品外形、表面質量、零件安裝位置、加工誤差的控制。技術人員需基于機械設計參數、設計方案，針對性地管控機械產品制造中的零件大小、外形，同時在調整法、試切法支持下，對機械零件尺寸、產品表面質量展開精準控制，或是采用成形法、軌跡法對零件、產品外形進行精度控制。

2 機械制造工藝中機械設計的合理性

2.1 提高加工精度

為確保機械設計的合理性，需重視機械零件、機械產品加工精度的提高。加工精度具體指零件加工制造后，位置、尺寸、形狀等參數與零件生產標準中相關參數的契合度。由于機械制造行業中，部分加工技術尚未發展成熟，機械加工標準零件仍會產生相應誤差，而加工精度的提高則是對相關誤差所進行的控制。一方面，技術人員應基于影響機械產品加工精度的因素及常見加工誤差，深入分析加工誤差的產生原因、產生規律，從而采取對應解決措施，避免誤差的產生。另一方面，需從測量工具選擇、機械產品結構分析、加工工具的創新優化等方面，控制機械產品加工精度，使其加工制造符合相關標準。

技術人員可通過對原始誤差的有效處理，提高機械產品加工精度。首先，在機械設計、加工制造中減少原始誤差。機械設計者應系統分析原始誤差產生原因，并通過完善加工設備功能、提高加工用具精度等方式，避免原始誤差的產生。如在機械加工制造中，持續優化加工機床，提高夾具、刀具等機械零件加工或使用精度，或是通過增強設備散熱能力、改善機械零件受力等方式減少原始誤差，提高加工精度[2]。其次，均分機械制造環節的原始誤差。實際加工作業中，工序誤差、毛坯誤差的產生及零件材料性能的變化，均屬于原始誤差。為有效解決原始誤差或避免誤差擴大化，應使用“分組調整、均分誤差”的方式，按照原始誤差大小將其評分分為n組，從而在加工制造環節中將原始誤差范圍調整為1/n，之后可結合各加工小組誤差情況完善加工工序。最后，應于產品加工制造初步結束后，以標準件為參照物，對比二者特征，隨后通過精準校對、修正等方式，縮小加工零件誤差。

2.2 提升加工表面質量

表面質量是機械產品規范化生產的核心內容，技術人員應堅持“科學設計、合理設計”的基本原則，嚴格控制機械產品表面精度，有效控制其表面粗糙程度，延長機械產品使用年限。與此同時，需結合機械零件特征選用加工刀具，并重點控制切削量、相關用具的磨損程度[3]。如企業可引進修光刀、新型精車刀輔助機械產品加工制造，預防加工誤差，提升加工表面質量。另外，機械加工制造工藝中，還需強化機械零件檢查力度，提前排查機械變形隱患，為機械零件表面質量控制創造良好條件。

具體來說，在機械零件加工、設計環節中，其一，要確保刀具選擇的合理性。選擇加工刀具時，需依據機械零件加工需求、零件材質，選擇不同類型、形態不一的刀具，從而在機械零件、刀具的高度契合中，提高機械加工表面質量。其二，保證切削參數選擇的合理性。切削參數在機械加工表面質量的控制中有著不可替代的作用，而在切削參數中，切削速度、刀具使用角度、刀尖圓弧半徑是影響零件加工表面質量的主要因素，其參數選定的合理性可有效減少機械零件表面的積屑瘤，確保機械產品加工質量。還應在機械設計方案中，選擇適用性較高的切削液，借此降低刀具、加工零件摩擦程度，避免刀具在切削期間磨損嚴重，影響加工表面質量。

2.3 強化綠色制造工藝

機械制造行業的創新發展，帶動著社會經濟增長，但在機械加工過程中，同樣會造成相關的能源損耗，甚至會產生較為突出的環境污染問題。因此，為推動機械制造行業的可持續發展，技術人員應貫徹落實“綠色、環保”的生產理念，強化綠色制造工藝，繼而在機械制造工藝的創新優化中，確保機械設計的合理性。

其一，相關企業在機械綠色制造工藝設計中，應從環境、生產和諧發展的角度出發，探究機械產品加工中產品屬性、環境屬性的結合方法，并將綠色的生產技術融入機械制造、機械設計中。其二，相關企業應在機械工藝優化的基礎上，強化產品回收設計，或在機械加工環節增加綠色加工零件，以此延長產品使用壽命，減少機械制造、產品使用中產生的能源損耗。其三，設計綠色制造工藝時，為促使機械設計合理化，實現機械制造行業可持續發展，相關企業需要在機械設計、加工階段，選用綠色原材料。基于綠色制造的原材料，具有適用性能良好，與環境協調性高等優勢，合理應用綠色原材料，是綠色制造工藝實踐的前提條件。在選擇綠色材料時，相關人員還應堅持以下原則。首先，盡量選取可再生、可回收材料，以此提高材料利用率，同時選擇低成本、原材料存量大、整體兼容性好的材料。其次，避免選擇有害、有毒或有輻射的加工材料，預防生態環境污染，避免產品或材料廢棄后出現較為嚴重的環境污染現象。最后，在科學選擇綠色原材料的基礎上，還應引進綠色加工技術。在機械加工制造行業中，低溫切削、干式切削等方式，均屬于綠色切削技術，要將其滲透在機械設計中，來有效完善機械產品的綠色制造工藝，順應機械制造行業發展趨勢[4]。另外，綠色機械制造工藝中，切削液的研發同樣影響著機械設計合理性、機械生產技術綠色實踐效果，所以相關人員在切削技術引用期間，還需重視綠色切削液的研制。

2.4 加強標準化程度

在機械制造工藝中，設計標準化至關重要，只有在科學、統一、規范化的機械設計標準、方法指導下，才能保障機械產品的加工質量，確保機械零件加工精度。因此，為保證機械設計的合理性，相關人員還應加強機械制造工藝、機械設計的標準化程度。

首先，在機械設計過程中，設計者應選用先進的數字化設計技術，通過運用自動化機械設計軟件、設備，提高機械產品設計方案的科學性。如在農業機械設計中，設計者可在計算機、數字化技術的支撐下，建立機械產品設計模型，并通過設備模擬演練，完成機械功能調試作業。

其次，在機械零件設計中，設計者可引用CAD技術，精準把握設計、加工工藝要點，建立虛擬化產品模型，甚至可在機械制造流程中，借助數字化程序、信息平臺，跟蹤調整機械制造工藝，提高機械設計的標準化水平[5]。同時，在機械加工流程規范后，有效預防材料損耗現象，合理安排、調配加工資源。

最后，為加強機械設計與制造的標準化程度，設計人員還應堅持“技術性”、“安全化”、“標準化”等基本原則。其中機械設計標準化是按照設計工作基本內涵，按照產品實物形態，對其展開標準化的改良設計，并且在機械制造中強調加工流程的標準化。安全化標準則是要求相關人員在機械制造工藝運用、機械設計方案落實中，綜合考慮施工人員人身安全，而技術性則要求設計者在機械設計期間，嚴格按照行業標準、國家規定，完成對應的設計工作，確保產品質量的提升及機械制造產業結構的優化。

3 結束語

在市場經濟中，各行業對機械制造量、機械設計質量提出了更多更高的要求。為促進機械制造工藝的深入優化與發展，突出機械在社會經濟中的應用價值，技術人員需確保機械制造工藝中機械設計的合理性，持續提高機械產品設計水平。

參考文獻：

[1]高洪輝.機械制造工藝中的合理化機械設計[J].科技創新導報，2020（12）：42-43.

[2]朱莉莉.零件機械加工工藝的設計原則分析[J].湖北農機化，2019（23）：66-68.

[3]曹偉.機械制造工藝優化背景下機械設計策略選擇[J].科學技術創新，2019（27）：179-180.

[4]張成.綠色制造環境下機械制造工藝的探究[J].機械管理開發，2019（12）：265-266.

[5]許磊.現代機械制造加工新技術探討[J].中國設備工程，2019（19）：138-139.