機械制造工藝中的合理化機械設計研究

劉志杰

（湖南國防工業職業技術學院，湘潭 411207）

隨著我國科學技術和社會經濟的進步，我國各個行業得到了快速發展，同時各個行業之間的競爭也愈發激烈，其中包括機械制造業。機械制造企業要想提高自己的市場競爭力，就要加強自己的機械制造質量。機械制造質量與機械設計息息相關，要想加強機械制造質量，就要進行合理的機械設計。

1 機械制造加工工藝基礎概念

機械設計是指工程師按照工作需要對機械零件進行合理的設計，使成品的性能最優。機械制造工藝是指由專業的技術人員對機械設計進行實施，即將設計轉化為現實。在進行機械制造的過程中會涉及很多零件如螺母、螺釘（如圖1所示）等，還會涉及很多設備如車床（如圖2所示）等[1]。為了保證施工的準確性，每道工序都要確保由專業人員完成。

圖1 螺釘螺母圖

圖2 車床圖

2 機械制造工藝中合理化機械設計的原則

想要在機械制造工藝中進行合理化機械化設計，不僅要考慮各個零件之間的優化組合，還應該遵循相應的原則，主要是經濟性原則和整體性原則。

2.1 經濟性原則

在機械設計中，對于同一種工件可以有很多不同的設計方案，而不同的設計方案之間的差異很大。比如，不同的設計方案會使用不同的原材料、不同的加工流程以及不同的加工技術等，從而導致不同加工方案之間的成本存在差異。為了為機械企業贏得更多的利益，在保證工件質量和性能的基礎上，要選擇成本較低的設計方案。

2.2 整體性原則

工件從設計到制作完成要經歷很多流程，也要應用很多不同的原材料和施工技術。不同的原材料各有優缺點，施工技術也有優劣之分。所以，設計時就要充分考慮到整體性，要使整體最優而不是局部最優。

3 實現機械制造工藝合理化機械設計需要注意的問題

在優化機械設計方案的時候，不能一味地為了提高機械質量或者是減少制造成本而優化設計方案，否則會造成嚴重后果。比如，設計方案只是理論上優化了，并沒有考慮實際情況，導致在實際中無法實施；為了達到想要的效果，夸大某個原材料的性能或者是夸大某項技術的優點，導致在實際施工時無法達到預期的目標等[2]?；诖嬖诘膯栴}，機械設計方案在優化時要注意以下幾個問題。

3.1 充分考慮現實情況

每件機械在設計出來后應用的環境不一樣，所以設計時要考慮到機械以后應用的環境，然后根據環境的影響因素進行設計。

3.2 尊重原材料的參數

各種原材料都有其獨特的性能，且其性能指標可由各項參數予以體現。因此，在進行機械設計時，要嚴格按照各個原材料的參數指標進行設計，而不應該對原材料“超額使用”。

3.3 加工精度

加工精度是衡量機械制造水平的重要標準，影響著零件的加工質量，是機械制造工藝中的重要工作之一。按照加工精度大小，它可以劃分為模具的尺寸精度、位置精度、形狀精度和表面質量等方面。只有各方面的精度都達到要求，才能保證整個零件的加工精度。由于加工精度分為多個方面，因此提高加工精度需從多個方面努力。例如：提高表面質量，可以采用分步加工法；提高位置精度，可以采用合理的定位；提高尺寸精度，可以采用更好的對刀方式。此外，可以通過改進機械制造工藝提高加工精度。例如，先進行粗加工、半精加工和精加工，其次淬火、回火組，最后進行最終的加工工序。這是因為熱處理淬火后，零件硬度大，不適合進行機加工。若將淬火和回火都先于粗加工，那么將無法消除最終機加工產生的零件內應力，影響零件的加工精度。

4 機械制造加工工藝合理化機械設計的制造內容

要想使機械設計合理化，可以重點從3個方面入手，分別是重視綠色環保機械設計、提高加工方法及改進技術手段、增強機械設計和加工工藝的標準化[3]。

4.1 重視綠色環保機械設計

在進行機械設計時要優先選擇綠色原材料，以免后續造成不良的影響。在環境污染嚴重的今天，實行綠色發展顯得尤為重要。機械制造工藝需要引入環保概念，在保證產品質量的同時盡可能采用環保材料，做到環境保護和經濟發展的同步。在機械設計上，要盡可能利用材料，減少廢料的產生，且做好系統化設計，將某一工序產生的廢料應用于其他工序，以做到廢物利用，將污染控制到最小。

4.2 提高加工方法及改進技術手段

我國正處于信息和科學技術不斷更新的時代，所以在進行機械設計時要從“舒適圈”跳出來，充分了解新的科學技術，詳細分析其優缺點，在進行設計時充分發揮其優點，且可使用其他技術來彌補其缺點。

4.3 增強機械設計和加工工藝的標準化

在企業內部，每個部門都會生產不同的零件，然后組裝成新機械。但是，組裝過程中時常會因為每個零件的尺寸不同而需要反復確認，不僅浪費時間，并且在選擇錯誤時還會造成零件無法正常組裝的問題。為了避免上述問題，在進行機械設計時，要對各個工藝進行標準化設計，以便在選擇零件時只要按照設計的參數進行選擇即可。

4.4 提高加工表面質量的工藝措施

表面質量指的是一個塑料零件經過打磨加工后材料所在部位及其表面的粗糙度，是衡量加工水平的重要因素。例如，軸、軸承、齒輪等各種機械零件都需要進行緊密嚙合，快速運轉。若是粗糙度高，將會對其產生大量的熱，直接導致零件失效，甚至可能引發嚴重的安全事故。因此，這些機械零件對表面粗糙度的控制要求較高。為提高表面質量，可以使用精度更高的刀具，也可以減小加工機床的振動，還可以增加零件表面精細加工工序。

5 結語

很多行業的正常運行都離不開機械，因此機械制造行業在我國各個行業中逐漸占據重要的地位。要想保證機械制造的質量，就要保證機械設計合理化。因此，研究機械制造工藝中的合理化機械設計，以供參考。