機械制造工藝中的合理化機械設計分析

劉 靜

（溧陽市天目湖中等專業學校，溧陽 213300）

設計是機械制造中的重要步驟，如果設計方案不合理，會直接影響機械產品質量及使用壽命，導致機械制造業的發展停滯不前。面對快速發展的社會經濟，機械制造設計應該根據社會發展需求和嚴格的標準化要求不斷強化機械設計，調整設計方法，使機械設計更加合理和科學，從而推動機械的可持續發展[1]。

1 合理化機械設計在機械制造工藝中的作用

機械設計整個過程比較復雜，涉及的東西較多。因此，用什么樣的方式進行機械設計對于機械設計來說至關重要。當前機械制造工藝還停留在傳統的操作上，設計理念存在不合理和不科學的問題。隨著社會經濟的發展，傳統的工藝標準和要求已經不適合當前的社會發展。機械工藝合理化設計能夠滿足相關要求，不斷改進設計方法，對推動當前機械工藝標準發展和完善具有重要價值。傳統機械設計理念和設計方法存在一定的偏差，不僅會影響機械產品的質量和性能，而且會影響產品之后的實用效果[2]。合理化機械設計可以不斷優化機械設計理念，提升機械產品質量和性能。

2 機械制造工藝與流程

機械制造工藝是利用機械加工手段加工原材料得到機械產品的過程。在這一過程中，機械設計和制造方法都起著關鍵作用。合理的設計能夠有效提升機械產品生產效率，控制機械產品生產成本。整個機械制造流程可以分成制造程序和技術程序兩部分。其中，將原材料經過設備加工得到機械產品的過程為制造程序，而將制造的粗加工機械零件通過精加工組裝到一起形成一個新的機械產品的過程為技術程序[3]。

2.1 零件裝夾

生產零件時需要將零件固定到機床或者夾具上，以方便機械設備對其進行加工。為了保證零件位置準確，需要裝夾操作把零件牢牢固定在機床上。裝夾工藝就是夾緊機械零件及固定位置的技術操作。這一操作的好壞會直接影響零件質量，還會影響零件的生產成本和效率。目前，市面上比較常見裝夾的有夾具夾式和劃線找正式等。

2.2 定位

生產零件過程中保證零件的精準度非常關鍵，因此定位操作非常重要。實際制造過程中需要選擇定位基準，以保證定位的精準。這種選擇是根據工件本身的各項參數決定的，如工件材質、面和線的結構數等。同時，零件定位基準還會受到零件所應用的場所或者其實際作用的影響，具體可以劃分為工藝基準和設計基準兩種[4]。其中，工藝基準在零件生產中更常見，還可以再分成工序基準和裝配基準等。定位工藝在整個機械制造當中的地位十分突出，因而制訂合理的定位操作方案不僅能夠有效提升零件本身的質量，而且能夠提升零件制造的效率。對于不同的零件應該設計不同的定位加工方案，才能夠保證每一個零件的定位精準度，從而保證零件的質量。

2.3 加工精度

加工精度就是加工精確度。這一工藝的質量直接關系著產品的性能。按照當前機械工藝制造當中加工精度的要求，可以將其分為尺寸精度、外形精度以及質量精度等。在實際進行機械零件制造過程中，為了保證零件的尺寸精度達到設計目標，制造人員一般會采用調整法或是試切法進行操作。為了保證零件的外形精度達到設計目標，制造人員常常會采用成形法或是軌跡法進行操作[5]。具體采用哪種方法提升精度，需要設計人員提前設計安排，并結合零件的具體情況和設計需求來確定。

3 機械制造工藝合理化機械設計方法

3.1 加工精度設計

在實際機械零件制造過程中，由于各種各樣的內外因素影響，很多預期設計數據和實際制造數據存在差異。這種情況出現的主要原因在于機械制造本身的技術水平較低導致誤差。因而，設計人員在優化機械設計方案時可以從加工精度入手，嚴格把控精度數據，盡可能縮小實際加工數據和設計數據之間的差距，提升機械產品本身的精確度。設計人員在優化設計時，除了要考慮數據差異這一主要影響變量之外，還應該了解和掌握機械制造過程中其他的影響因素，從而提升機械制造水平。例如，裝夾工藝中夾具會對機械制造的數據產生影響，使得制造數據和設計數據出現偏差，所以在優化設計方案時可以從夾具入手來優化夾具制造，使夾具更加貼合設計需求，以減小夾具帶來的誤差，提升機械零件的加工精度。

3.2 標準化設計

現在很多機械產品不合格或者在實際使用過程中易損壞和破裂，主要原因在于機械產品設計時設計人員沒有明確的設計標準進行參照，導致設計制造的產品不符合市場發展需求，進而造成機械制造公司人力和物力的浪費，影響機械制造企業的信譽和可持續發展。機械優化設計首先要明確設計標準，才能保證機械設計的順利進行。設計標準也需要結合機械設計進行制訂，才能夠符合機械制造發展需要。合理化和標準化是當前機械制造的主流。優化機械設計時，需要掌握和了解機械零件各方面的參數，如尺寸形狀等，然后進行設計，從而實現優化機械設計的目的。除了優化結構設計外，還需要重視產品性能。生產的機械產品應該符合國家的相關產品標準要求，不斷提升我國的機械產品性能。另外，機械產品質量管理非常重要。在實際生產機械產品過程中，生產單位需要在控制生產成本的基礎上不斷提高生產效率，以提升企業的生產效益[6]。

3.3 加強綠色工藝設計

隨著節能環保理念不斷深入人心，環保工藝成為各行各業發展的基礎。機械制造行業只有采取環保工藝，才能真正實現可持續發展的制造模式，從而滿足當前的環境發展需求。機械設備所產生的污染和噪聲等較大，對社會大眾的生活和企業生產活動產生了較大影響。因此，機械制造需要采取綠色工藝，提升機械設計人員的專業技能。在實際機械設計過程中，設計人員需要將可持續理念作為設計核心，不斷設計和開發綠色機械產品，避免機械制造過程中產生的污染，提升機械產品的社會效益。從環保的方面來說，設計人員在進行機械設計時應盡可能選擇環保材料，并提前考慮機械產品后期的回收利用。設計機械產品時，設計人員要重視機械產品的創新和改良，從各個環節貫徹綠色環保理念，從根本上改變傳統設計觀念，融合機械創新設計和綠色設計，實現效益創造和環境保護相結合，達到保護環境的目的。同時，機械制造過程中難免會出現污染，因此機械企業人員應積極采取措施及時處理環境污染源，將污染控制在合理范圍之內。

3.4 優化零件表面加工設計

機械零件表面是否光滑會直接影響零件的使用壽命。因此，在優化機械設計時，設計人員要采取合理方式提升零件表面的加工工藝[7]。制造機械零件時，可以選擇副偏角較小的工具，以降低機械零件表面的粗糙程度。從零件屬性上分析，可以選擇刀尖圓潤或者刀半徑較大的工具進行制造，以有效提升機械零件表面的光滑程度。使用機械設備進行制造時，設備的切削速度也會影響零件的表面效果。如果切削速度快，那么零件表面較為光滑；如果切削速度慢，那么零件表面會較為粗糙。因此，設計人員要根據實際情況調整和優化切削速度，從而提升機械零件表面質量。

4 結語

合理化設計是機械設計中最基礎的部分。設計人員一定要遵循合理化和科學化的原則，從產品的基本特點入手，優化改進機械制造工藝，以提升機械產品的加工質量。隨著我國各項標準的不斷完善，設計人員應該加強對機械零件表面的重視程度，從設計方面不斷延長零件的使用壽命，在保證節能環保的同時提升機械產品的生產效率，進而推動機械制造業實現可持續發展。