機械工藝設計的新方法及設計原則分析

李月梅

（北京市應用高級技工學校，北京 100000）

我國一直以來都是世界上有著舉足輕重地位的制造大國，我國的工業生產能力不僅會對國家經濟建設帶來積極的影響，也會對世界經濟發展造成影響，我國致力于成為世界領先的制造強國，必須對傳統制造業進行改革升級，不斷節約經濟成本，降低人力投入和資源投入，而這也意味著與制造業息息相關的機械加工水平必須得到全面的提升。目前我國機械加工水平存在著良莠不齊的情況，在一定程度上極大地抑制了我國制造業的發展進步，所以我們必須對當前的機械加工進行深入的分析，要加強對于機械加工的理解，才能夠更好的把握機械加工產業中存在的問題，進而全面提高機械加工能力。

1 機械加工零件概述

1.1 零件的種類分析

目前我國制造業所使用到的機械零件一般可以根據結構分為六種類型，包括軸承類、盤套類、六面體類、支架類、機身類以及特殊類型，最為常見的機械零件類型為軸承類、支架類和盤套類。

1.2 零件的表面分析

零件的表面結構類型主要是指零件的表面形狀，一般可以分為三種類型，分別是：回轉面、包括圓面、圓錐面等；平面包括大面積平面、環面等；成形面包括巨齒面和螺旋面等。

1.3 零件表面成形需要依靠的技術分析

對零件的表面進行加工所需要依靠的技術包括成形法和包絡法。成形法是指利用刀具的刃進行復制性的加工所生產出來的零件表面結構；包絡法是指利用刀具的切削功能，在道具運動的過程中，以路徑的形式進行表面的加工，其特點是能夠實現連續位置的表面加工。

1.4 常見的零件加工原材料

常見的零件加工原材料包括碳素鋼、鑄鋼、鑄鐵、有色金屬、各類合金等。需要根據零件的不同功能和使用特點來對這些原材料進行選擇，而且原材料的選擇也會受到生產工藝的影響，所以有時可能會出現同一個零件所使用的原材料卻不同的情況。

1.5 零件的熱處理技術分析

利用熱處理的方式來進行零件的加工是較為傳統的加工方式，目前新方法的使用也需要以熱處理方式為基礎來進行不斷的技術升級，常常使用的熱處理技術主要包括淬火、正火等等。

1.6 零件加工的質量標準

對零件進行加工時，必須嚴格按照質量的標準來進行生產加工，這樣才能夠使所加工出的零件可以真正應用在未來機械生產之中。目前我國對于零件的加工質量標準需要從兩個方面來進行限制，分別是加工的精度和零件表面的質量。加工的精度主要是指零件在生產加工過程中所實現的幾何參數與設計的幾何參數是否獲得良好的匹配度，匹配程度能夠達到多少。以此為出發點，可以將零件的加工度劃分為尺寸、形狀和位置的精度進行展現。零件的表面質量主要是指所加工的零件表面是否保持良好的光滑度。零件生產之后，需要參照產品的設計圖紙，使用尺寸、形狀、位置公差以及表面粗糙度等數據來對零件的加工質量進行展示。

2 機械加工工藝概述

2.1 工藝過程

在對零件進行生產加工過程中需要對原材料進行直接的操作，原材料會經過機械設備的削切或打磨逐漸成為零件成品，這樣的方式以及相關的過程便可以稱為工藝過程。具體而言應該包括：原材料的鑄造、鍛造、焊接等等，或者是對已經成型的零件進行新的機械加工，使其成為新的零件產品。在工藝過程中，使用機械加工的方式可以將材料的毛坯形狀進行改變，并使原材料性能也發生變化，這樣便可以稱之為機械加工的工藝過程。機械加工的工藝過程根據零件的不同可以分為若干個程序，在對這些程序進行分析時，需要具體問題具體分析，但是對于機械加工工藝過程的本質進行分析，我們需要明確的是任何機械加工工藝過程，其核心目的都是需要將原材料的毛坯形狀逐漸加工成為質量合格、功能優秀的零件。

2.2 工序分析

工序是指某一個工人或者是某一臺機械設備在對某個零件進行連續加工時，為了完成某一項加工任務所開展的加工過程。工序最主要的特點實際上并不是加工對象或加工者的變化，而是工序必須通過連續的完成，才能夠真正實現對于零件的加工目的。

2.3 工藝規程

工藝規程是指某一零件在生產加工過程中必須嚴格按照行業規范來進行生產操作，并結合該規范制定出相應的工藝文件、生產操作的技術標準以及工藝文件將統稱為工藝規程。具體而言，工藝規程的內容包括以下幾方面：工藝路徑、工序加工、參數要求、機械設備的選擇、零件的檢驗方法和檢驗標準、削切程度、工序時間、工藝路線、工藝裝備等等。工藝規程也有著較為嚴格規范的格式，主要包括機械加工工藝過程卡和機械加工工序卡，需要對零件加工的過程進行文件說明，一般更適用于某一生產單位在進行小批量零件生產時所使用。

3 機械加工工藝的新特點分析

3.1 加工內容具體化

隨著機械工藝技術的不斷升級和優化以及我國信息技術的不斷完善，目前機械工藝設計最新的特點是可以利用數控加工技術來進行生產設計，而這也就要求在進行零件機械生產加工時，各項工藝內容和生產內容都必須更加詳細、具體，利用數控機械的加工方法，加工人員需要事先準確了解設計方案，并且根據設計方案明確加工。工序。加工刀具的選擇以及需要采取的加工方法。按照設計中對于零件加工參數的要求進行嚴格的生產加工，通過加強對于零件生產加工過程中各項工序內容的嚴格設定。

3.2 加工工藝精準化

利用數控機械加工工藝在對零件進行生產加工過程中更多的將依靠機械設備自動完成，不僅能夠極大的節約零件加工中的人力資源投入也能夠降低生產加工過程中由于人為因素所造成的誤差和不良影響，更能夠全面提高零件加工的生產效率，所以行業內愈發普遍利用數控機械加工的方式來進行零件的生產加工。但是需要注意的是，利用機械設備進行零件的生產往往會出現一些難以發現的隱秘性的問題，進而就會對人工解決生產問題帶來諸多困擾和妨礙。我們必須在提高數控機械加工技術的同時全面保障生產加工工藝的精準化質量水平，要盡可能的降低數控機械加工技術所造成的誤差問題，使自動化生產加工技術在質量上更有保障。

3.3 加工設計數字化

利用數控機械加工技術在進行機械工藝設計之初，就需要利用嚴謹的數字化計算公式，對零件的各項尺寸進行精準的設定，以編程的方式保障尺寸的嚴謹度和科學性，而這也就意味著整個加工設計都將實現數字化的建設。零件圖形的設計離不開數字化的方向引領和規范限制，以數字化的方式進行機械加工必然需要依靠相映的計算程序來對零件的尺寸進行標明，而且零件的尺寸通過數字化建設，將形成立體幾何模擬，這樣可以使設計的結果更加直觀，幫助生產企業更好的把握零件的特點，提高設計的合理性和準確性。設計人員需要充分考慮到零件在生產加工過程中可能遇到的各類干擾性因素，并在對零件進行設計時將這些因素都融入在計算公式之中，以數字化的方式來排除這些因素所造成的不良影響，這樣將全面提高數字化機械工藝設計的科學性與可靠性。

4 機械工藝設計的原則分析

4.1 零件加工定位基準選擇應遵循的原則分析

零件加工定位基準選擇實際上是指定位粗準基的選擇，具體原則應該包括以下幾方面的內容：其一，需要確保在進行零件生產加工過程中，各個原材料都能夠配備充足，這樣才能夠確保在對零件進行初加工時能夠有足夠的材料儲備，方便精加工階段的生產，要保證零件的尺寸標準以及位置節點都能夠與設計圖紙保持高度的吻合，按照圖紙的要求來進行生產加工；其二，零件加工定位基準，也就是在進行粗準基時需要確保機械設備的干凈整潔，尤其是夾具的整潔度將直接影響到接下來工序的順利程度；其三，進行面的加工之前必須首先明確零件的加工面與不加工面的具體位置。一般情況下，粗準基是零件的不加工面，在對零件粗準基面進行生產加工時，必須確保零件表面的平整，不能出現缺陷，這樣才能夠確保機械刀具的位置準確。

4.2 零件加工定位精準選擇應遵循的原則分析

零件加工定位精準選擇主要是指精準機的選擇需要遵循的原則包括以下幾方面：其一，要確保零件的定位準確。避免裝甲等設施可能會對生產加工進度造成的不良影響，要強化設計的科學性，才能夠確保零件加工時能夠保持高效的生產目標；其二，需要提前明確精準面具體的位置。在已經選擇好某一精準面時，其他的面在進行選擇時必須確保能夠與精準面保持加工的協調統一，這樣才能夠盡可能的保障整個零件加工的質量穩定性。一般情況下，要求精準機的選擇必須堅持復合精準的原則，整個生產流程都必須統一而規范以此來保障零件的質量可靠。

4.3 零件加工順序選擇應遵循的原則分析

零件加工順序應該遵循的原則需要從以下幾方面來進行逐一的分析：其一，由于在進行零件的生產加工過程中每一道工序會有不同的加工特點以及生產目標，所以可以將其劃分為粗加工、中度程度加工以及精加工。粗加工作為第一個步驟，主要是將原材料進行打磨，使其基本形成零件結構；中度程度加工作為零件加工的第二個步驟，是將粗加工后的零件模型進行進一步的生產加工，使其在功能上得到一定程度的完善，零件在此時能夠基本成型；精加工作為零件加工的最后一個步驟，最為重要的任務是要進行查漏補缺，對于中度程度加工后的零件進行細致化的加工，查找零件中存在的功能缺陷或質量缺陷，之后零件將呈現出最終的產品狀態，精加工是確保零件能夠按照設計內容完成加工任務。其二，零件在進行生產加工時，有的工序可能是處于分散的狀態，有的工序則可能處于集合的狀態，通過對這些狀態進行不同的控制與調整，能夠對零件的整個生產加工效率和質量進行有效的提升。由于許多零件在進行生產加工時工序相對復雜繁瑣，往往需要消耗更長的時間，所以針對這些零件再進行生產加工時，可以采取分散的方式，將原有的工序以科學的方式拆分成不同的任務模塊來進行分別的加工，這樣可以有效的提高生產效率，降低時間成本。與此同時，采取分散性的加工原則也有利于及時發現問題零件，并對問題零件進行有針對性的處置，進而能夠全面提高生產加工的質量。對于工序較少的零件則可以采取集中加工的原則進行生產，這樣能夠有效的提高零件生產效率，而且利用集中性的生產原則將有益于簡化零件加工程序，能夠使零件的加工效率得到有效的提高，節約人力成本投入，進而使企業可以獲得更好的經濟效益。

4.4 零件表面加工應遵循的原則分析

一方面，應該遵循經濟原則。在對零件進行生產加工時，企業必須時刻關注自身的經濟效益和成本投入，需要根據機械設備工藝特點以及生產時間等進行合理的控制和分析，要全面確保零件在生產加工過程中各個工序都具有良好的實用性，促進零件生產加工的精準性，強化零件表面精加工和粗加工之間的匹配度，既要保障零件能夠嚴格落實質量設計標準，也能夠盡可能的降低企業的成本投入；另一方面，應該遵循工序組合原則。在對零件進行分散加工或集合加工時，需要兼顧零件加工的質量與效率，合理控制分散加工與集合加工的匹配度，能夠幫助企業更好的節約成本投入，提高生產效益。

5 結語

總而言之，根據零件機械加工的特點，采取數字化等科學工藝進行機械加工設計，我們需要遵循的原則將更加明確、嚴格，要求生產企業既要兼顧零件加工的質量，也要兼顧零件加工的效率，才能夠使企業保持更好的經濟效益，促進我國機械生產事業的穩步推進。