機械結構設計與工藝性分析

秦建明

摘 要：針對目前機械;零件結構工藝性設計過程中存在的問題，文章分析了進行結構工藝性設計的影響因素以及常見問題，并提出了特種加工對機械零件結構工藝性設計的應用效果，其目的是為相關建設者提供一些理論依據。

關鍵詞：機械零件;結構工藝性設計;毛坯成型;特種加工技術

前言

隨著我國市場經濟發展進程的不斷加快，人們對機械零件結構工藝性設計的需求越來越大。然而，在實際機械零件結構設計過程中，其易受結構材料、毛坯成型方法以及質量技術指標等因素的影響。為避免機械零件結構工藝性設計生產受上述影響因素的影響，相關建設人員應從已經出現的設計問題出發，從而找出相應的成型加工設計方法。這是控制實現我國機械工業化生產建設快速穩定發展的關鍵，相關建設人員應將其重視起來，

1、機械結構設計工藝性的主要影響因素

機械零件結構的工藝性設計應綜合考慮多種因素，包括單個零件的工藝性分析，或針對加工工藝的工藝性研究。因此，要求進行零件材料的正確選擇，成型方法的合理設計以及工藝路線的統籌安排等，這些過程是相互作用的，設計時，具體應考慮以下幾方面因素：

1）所選結構材料，在選擇機械零件結構加工材料的過程中，由于結構材料的性質量容易受化學性質和力學的影響，因此，相關設計人員在選擇產品材料后，要根據其性能狀態來確定相關的生產工藝流程。如果機械零件的基本結構與所選的結構材料不一致，結構工藝性設計人員就需要額外采取補救措施，來保證其作用質量不會受到影響。在此情況下，機械零件的生產成本就難以達到預期目的。

2）毛坯成型方法，相關研究表明，不同結構形狀的毛坯所需的成型工藝設計不同。由此可見，毛坯的成型工藝設計是直接決定機械零件產品生產加工質量的關鍵因素。為此，毛坯成型工藝設計人員要根據工件設計的復雜性來確定結構的類型。這樣一來，機械零件的結構狀態就能與零件加工工藝路線的設計相一致，從而降低不穩定性因素對其作用質量帶來的影響。

3）加工工藝過程，機器零件生產的加工工藝選擇是根據零件工藝性要求而具體確定的，一般生產中，要求機器零件的結構與零件加工工藝路線相適應;

4）質量技術指標，機械零件產品的質量技術指標與實際的加工生產時間和費用是成正比的，這就意味著當產品的質量技術指標越高，其所需的生產時間和生產造價成本就越大。在目前的機械零部件的生產加工工藝過程中，一旦沒有控制質量技術指標，就會導致生產成本和生產周期急劇擴大。為控制這一工藝性設計因素的影響，相關設計人員在進行機械零件產品生產過程中，首先要確定科學合理的質量技術指標，從而使產品既能滿足結構工藝性的設計要求，還能滿足用戶的使用要求。對于機械零件生產廠家來說，其影響因素控制是實現經濟效益目標的關鍵，相關建設人員應將其重視起來。

5）具體生產條件，機械零部件的結構工藝性會隨著生產條件的變化而變化，即一定條件下，結構工藝性表現好的部件，會因條件變化而導致工藝性很差。因此，零件的結構設計工藝性應與具體的生產條件保持一致。

2、機械結構工藝性設計常見問題分析

隨著機械結構設計的不斷進步和發展，設計工藝性要求也越來越高，然而總是不可避免的存在以下一些常見問題：

1）軸承密封問題，滑動軸承通常有較大的空隙，極易出現磨損而導致軸心移動，不宜采用接觸式密封方法;

2）較長機械零部件變形困難問題，機器零部件的長度隨溫度變化而迅速變化，因此設計較長的機械結構時，應給予其自由變形的空間，可以采用移動支座或者自由伸縮的管道結構解決此類問題;

3）螺紋載荷過重問題，螺桿結構設計時，應盡量減小螺紋載荷，可以采用擴大受力面積的結構方式來減小螺紋受力;

4）螺栓頭部伸出問題，告訴旋轉結構體，極易出現螺栓頭與螺母伸出法蘭面的現象，給安全生產造成威脅。結構設計時，宜用防護罩掩蓋伸出部分;

5）同軸雙半圓鍵設計問題，同軸母線上的半圓鍵靠側面傳力，常由于鍵槽深而嚴重削弱軸的強度的問題。故應在同一軸向母線上設計兩個半圓鍵;

6）傳動結構設計問題，帶傳動、鏈傳動的結構設計緊邊、松邊位置相反。鏈傳動采用緊邊在上的結構，避免鏈與鏈輪纏繞，預防鏈條卡斷問題。另外，雖然傳動系統中的摩擦傳動，能避免載荷過重時的滑動危險。但大型機械結構設計要求有足夠高的安全系數，多不采用摩擦傳動，避免引起安全事故;

7）活塞桿或閥桿的填料密封問題，多層填料密封的泵，不適合用螺紋旋轉壓蓋壓緊，這樣會由于法蘭面與填料的相互摩擦而損壞調料，同樣也增加了扭緊力矩。故應采用一個法蘭與若干螺釘配合來壓緊填料的結構。

3、特種加工對機械制造結構工藝性的重要作用

3.1涵義及特點

特種加工就是在機械零部件或產品的被加工部位，施加聲、化學等能量，以去除、塑形或鍍覆材料的加工方法。此類加工方法可以對硬度大、韌性高的材料以及表面復雜、敢賭低的零件進行加工，有力地解決了傳統機械加工難以實現復雜結構工藝性的難題，成為一項必需的加工技術。

特種加工的主要特點是非接觸性，即工具與工件很少接觸，采用物理溶解、剝離等加工機理可對復雜表面的零部件進行工藝性設計。另外，還有以下優點：

1）特種加工與零部件的機械性能無關，對各種非金屬材料也可進行加工;

2）特種加工不依靠切削原理，無排屑問題存在，是傳統機械加工的有力補充;

3）能量的控制和轉換較容易，使得加工范圍廣、適應性強;

4）加工余量微細進行，提高加工精度;

5）不存在傳統機械加工中的大面積熱應變問題，使得表面粗糙度較低;

6）各類型能量組合使用，可形成新的復合加工，加工效果好。

3.2影響作用