加強(qiáng)機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)合理化的措施研究

朱奇

（江蘇靖江互感器股份有限公司，江蘇 泰州 214500）

1 機(jī)械制造工藝概述

機(jī)械制造工藝是以機(jī)械設(shè)計(jì)為依據(jù)，綜合考慮產(chǎn)品的制造與工藝要求，采用適當(dāng)?shù)姆椒ǎ赃_(dá)目的。在機(jī)械制造過程中，按照產(chǎn)品的用途及領(lǐng)域，對(duì)其進(jìn)行了詳細(xì)的設(shè)計(jì)。機(jī)械制造工藝的合理規(guī)劃，直接關(guān)系到產(chǎn)品質(zhì)量的優(yōu)劣，關(guān)系到工藝技術(shù)的高低。為適應(yīng)現(xiàn)代機(jī)械的使用，需要對(duì)機(jī)械的制造工藝進(jìn)行科學(xué)的設(shè)計(jì)，使機(jī)械的生產(chǎn)率達(dá)到最大。在具體實(shí)施過程中，設(shè)計(jì)人員應(yīng)注意“綜合性”與“完整性”兩個(gè)基本原則。綜合性就是對(duì)傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)思想與經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)，將已有的理論與生產(chǎn)實(shí)際相結(jié)合，使工藝設(shè)計(jì)達(dá)到更高的層次。整體性原則是指在進(jìn)行規(guī)劃與設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)以標(biāo)準(zhǔn)化與合理化的機(jī)械制造工藝為出發(fā)點(diǎn)，以保證每一個(gè)零件的可行性為前提，制訂多個(gè)方案，并從中選出最優(yōu)方案。

2 機(jī)械設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)需要遵循的主要原則分析

2.1 綜合性的加工原則

一般而言，機(jī)械制造加工與生產(chǎn)作業(yè)都要求操作人員經(jīng)過長期的練習(xí)，以達(dá)到比較理想的作業(yè)效果。所以，在對(duì)機(jī)械進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，必須對(duì)不同的制造方法、不同的工具進(jìn)行研究，使理論知識(shí)與實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)相結(jié)合，從而提升機(jī)械設(shè)計(jì)的整體效果。從而，合理提升了機(jī)械制造項(xiàng)目的質(zhì)量與效率，增強(qiáng)了項(xiàng)目的實(shí)用性與綜合性，實(shí)現(xiàn)了工作經(jīng)驗(yàn)與項(xiàng)目實(shí)施過程的有效銜接。在確保機(jī)械設(shè)備的工作性能與質(zhì)量的前提下，可有效地提高機(jī)械設(shè)備運(yùn)行的總體效率，進(jìn)而提高其經(jīng)濟(jì)效益。

2.2 整體性的加工原則

在進(jìn)行機(jī)械制造加工的合理化設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)盡量使其合理化設(shè)計(jì)的效果更好。從多層次、多維度的視角出發(fā)，對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)中的每個(gè)環(huán)節(jié)采取行之有效的方法，以加強(qiáng)各環(huán)節(jié)的協(xié)調(diào)性與協(xié)同性，實(shí)現(xiàn)整體設(shè)計(jì)原理的有效貫徹，并有針對(duì)性地提升機(jī)械產(chǎn)品的精度。在設(shè)計(jì)時(shí)，合理地遵循整體化原則，能夠使機(jī)械產(chǎn)品的使用性能最大化，進(jìn)而提高經(jīng)濟(jì)效益，增強(qiáng)企業(yè)在市場層次上的綜合競爭力。

3 我國機(jī)械制造行業(yè)的現(xiàn)狀

制造業(yè)是我國國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的支柱產(chǎn)業(yè)，傳統(tǒng)的機(jī)械制造技術(shù)的總體水平與世界一流的水平還有很大的差距，在技術(shù)創(chuàng)新方面的發(fā)展和積累也很少。機(jī)械制造領(lǐng)域有大量的技術(shù)人員，但高素質(zhì)的科研人員嚴(yán)重不足，無法給工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域帶來新的活力。我國的機(jī)械制造業(yè)在高端產(chǎn)品上還存在很大的缺口問題，從總體上看，我國的機(jī)械制造行業(yè)生產(chǎn)水平不高，特別是中小型生產(chǎn)企業(yè)，其產(chǎn)品的自主設(shè)計(jì)能力比較差。要想憑借高質(zhì)量、高技術(shù)的產(chǎn)品贏得市場，僅靠低廉價(jià)格優(yōu)勢是很困難的。自主創(chuàng)新能力較弱，部分高端產(chǎn)品的制造仍依賴引進(jìn)國外的有關(guān)核心技術(shù)及專利來進(jìn)行機(jī)械化制造。而實(shí)際中，因其獨(dú)有性質(zhì)，使得機(jī)械設(shè)計(jì)的周期很長，并且涉及多個(gè)環(huán)節(jié)，這就要求各部門之間的相互配合和協(xié)作，并在整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈中進(jìn)行整合。

4 機(jī)械制造工藝環(huán)節(jié)的各項(xiàng)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)知識(shí)分析

4.1 機(jī)械制造零件的定位

機(jī)械制造中對(duì)環(huán)節(jié)零件進(jìn)行準(zhǔn)確的定位，可以使零部件制造加工時(shí)更好地達(dá)到質(zhì)量要求。在對(duì)零部件進(jìn)行定位時(shí)，所采用的方法種類比較多，應(yīng)結(jié)合實(shí)際情況，選用最合適的定位方法。在此基礎(chǔ)上，進(jìn)行零部件的加工與生產(chǎn)，可使機(jī)械設(shè)備自身的質(zhì)量得到有效的改善。標(biāo)準(zhǔn)度對(duì)定位工作有很大影響，可根據(jù)定位工作規(guī)范化的要求，選取最合理的定位標(biāo)準(zhǔn)，以提高機(jī)械設(shè)備的施工質(zhì)量。在具體方面，操作人員要認(rèn)真學(xué)習(xí)并掌握相應(yīng)的比例，并在實(shí)際工作中運(yùn)用多種實(shí)踐方法，掌握相關(guān)的理論知識(shí)，從而使設(shè)備安裝工作的質(zhì)量得到科學(xué)、合理的提升。在不同的應(yīng)用環(huán)境中，對(duì)于不同的設(shè)備，操作標(biāo)準(zhǔn)也是不一樣的。技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)是隨著實(shí)踐需求的增加而不斷改變的標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容，對(duì)實(shí)現(xiàn)安裝、包裝標(biāo)準(zhǔn)起到了很大的作用。

4.2 加工制造流程

在現(xiàn)代機(jī)械的制造過程中，存在許多關(guān)鍵的工藝環(huán)節(jié)。在進(jìn)行合理的機(jī)械設(shè)計(jì)時(shí)，要抓住相關(guān)要點(diǎn)，以提高機(jī)械制造的產(chǎn)品質(zhì)量。對(duì)加工制造進(jìn)行優(yōu)化是很重要的。在機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、制造和加工階段，主要是運(yùn)用適當(dāng)?shù)墓に嚪椒ǎ凑障嚓P(guān)的圖紙，對(duì)原始材料展開加工，之后展開裝配作業(yè)，以保證所有的零部件都能夠被科學(xué)、可靠地裝配起來，從而獲得具有一定功能的機(jī)械設(shè)備。為了充分保障機(jī)械制造工藝的合理設(shè)計(jì)，必須以優(yōu)化其加工制造過程、提升加工處理效率，同時(shí)也要防止由于單純地引入國外的技術(shù)、思想而忽略了企業(yè)自身的實(shí)際生產(chǎn)能力，也要防止對(duì)國外機(jī)械制造產(chǎn)品的盲目照搬，要形成一套適合我國機(jī)械制造特征的標(biāo)準(zhǔn)化過程。

機(jī)械制造工藝涉及到零件的定位與裝夾兩大關(guān)鍵工序。零件定位的準(zhǔn)確與否，直接影響著機(jī)械制造工藝的精度及產(chǎn)品的質(zhì)量。在機(jī)械制造中，在進(jìn)行后續(xù)的加工前，操作者必須對(duì)零件進(jìn)行精確的定位。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，選用適當(dāng)?shù)囊?guī)格，進(jìn)行部件的安裝。零件裝夾是一項(xiàng)非常重要的工序。通過將零件裝入機(jī)床和磨具等裝夾，并對(duì)裝夾位置進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)，以確保加工質(zhì)量，提高加工精度。采用加強(qiáng)措施，可防止部件的變形和位置偏差。相關(guān)的操作人員要嚴(yán)格按照有關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)每個(gè)裝夾過程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)督，保證裝夾的合理性和嚴(yán)謹(jǐn)性，從而對(duì)零件和產(chǎn)品的質(zhì)量進(jìn)行提升，并為后續(xù)的制造操作提供條件。

4.3 加工精度

加工精度直接關(guān)系到機(jī)械產(chǎn)品的質(zhì)量、性能和效率，關(guān)系到產(chǎn)品的生產(chǎn)是否達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，生產(chǎn)成本和原材料損耗的多少。在此背景下，設(shè)計(jì)者必須從多方面出發(fā)，以滿足零件加工的尺寸、規(guī)格、外形及切削條件為目標(biāo)，以滿足零件的加工要求，使其符合標(biāo)準(zhǔn)。比如，對(duì)汽車零件進(jìn)行加工時(shí)，必須對(duì)鍛打溫度進(jìn)行嚴(yán)格的控制，將其控制在合理的范圍內(nèi)，以保證零件的硬度達(dá)到使用要求。

5 機(jī)械制造加工當(dāng)前在工藝設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)存在的主要問題分析

5.1 精準(zhǔn)度無法保證

機(jī)械零件的加工精度與其自身的加工精度密切相關(guān)。若加工設(shè)備的精度達(dá)不到規(guī)范要求，則產(chǎn)品的精度將得不到有效的保證。其原因比較多，主要表現(xiàn)在：制造設(shè)備沒有進(jìn)行常規(guī)保養(yǎng)，將逐步引起精度的偏差；比如，引進(jìn)的加工設(shè)備因其本身的專業(yè)技術(shù)水平不達(dá)標(biāo)，不能進(jìn)行精確的標(biāo)定；再如，部分設(shè)備要在幾個(gè)不同的工廠來回流轉(zhuǎn)，就難以有效地保證其精確度。同時(shí)，部分機(jī)械制造業(yè)企業(yè)缺乏嚴(yán)格科學(xué)的審核與校驗(yàn)制度，既沒有一個(gè)專業(yè)的審核團(tuán)隊(duì)，也沒有一個(gè)科學(xué)的管理機(jī)制，這就造成了不能有效地保證設(shè)備本身的精度，從而造成了產(chǎn)品質(zhì)量的一些問題。

5.2 加工方式和工序順序選擇不合理

如將電火花加工用于單個(gè)套筒零件的加工，則可有效地確保槽口定位錐形坑的深度及表面光潔度。但在大批量制備時(shí)，若再使用該工藝，將不可避免地產(chǎn)生一系列的問題。

（1）提高了電極損耗，提高了成本。如果把滑槽的形狀當(dāng)作一個(gè)電極來對(duì)待，那么，在對(duì)幾個(gè)套筒進(jìn)行加工之后，就有可能造成磨損。該滑槽的外形及表面粗糙度均未達(dá)到設(shè)計(jì)要求。為確保其在生產(chǎn)中的品質(zhì)，電極將會(huì)變成消耗，從而提高其生產(chǎn)成本。

（2）此種零部件是不銹鋼滑軌。其制作方法是采用電火花加工，一般耗時(shí)2 ～3 天。這會(huì)對(duì)后續(xù)的裝配及調(diào)試造成不良影響，從而造成生產(chǎn)周期的不斷延長。總之，針對(duì)這類零件，可采用一種采用工藝孔刻制定位錐形凹陷的方式，在滑槽內(nèi)徑的孔洞內(nèi)進(jìn)行加工，從而可有效減少加工費(fèi)用及生產(chǎn)周期。

（3）在很長一段時(shí)間內(nèi)，有些設(shè)計(jì)只是側(cè)重于功能，而不是側(cè)重于工藝，這就造成了在工藝過程中必須添加許多附加的工裝及輔具，從而造成了工藝費(fèi)用及工期的大幅提高。然而，目前我國機(jī)械制造業(yè)對(duì)產(chǎn)品的需求往往只注重產(chǎn)品的精確性，而忽視了產(chǎn)品的工業(yè)設(shè)計(jì)，造成了產(chǎn)品形似大而實(shí)質(zhì)粗糙，存在著巨大的提升空間。

6 加強(qiáng)機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)合理化的措施

6.1 以加工精準(zhǔn)度作為前提

對(duì)于機(jī)械設(shè)計(jì)制造人員而言，在具體的設(shè)計(jì)和制造工作中，需要將注意力集中到產(chǎn)品內(nèi)容解決方案等事項(xiàng)上，并在制造要求中做出標(biāo)記。標(biāo)記的內(nèi)容主要有導(dǎo)致誤差的原因和對(duì)策；工裝夾具、量具、檢測儀器等，保證生產(chǎn)設(shè)備的工作效率，誤差最小化，保證生產(chǎn)符合設(shè)計(jì)及生產(chǎn)工藝要求。除此之外，在其它對(duì)誤差產(chǎn)生影響的因素中，需要工作人員從現(xiàn)實(shí)出發(fā)，對(duì)從不同角度產(chǎn)生的差異進(jìn)行全面的分析，并采取行之有效的方法來解決，從而使加工制造過程的質(zhì)量與精度得到合理的提升。

6.2 按照機(jī)械設(shè)計(jì)準(zhǔn)則優(yōu)化工序

在機(jī)械加工工藝中，為了保證產(chǎn)品的質(zhì)量和合理的生產(chǎn)目標(biāo)，必須對(duì)生產(chǎn)中的工序進(jìn)行多層次的優(yōu)化。設(shè)計(jì)人員必須嚴(yán)格依照有關(guān)規(guī)定及標(biāo)準(zhǔn)流程進(jìn)行設(shè)計(jì)，并依據(jù)自身的工藝水平及能力，制訂出一套標(biāo)準(zhǔn)化、綜合性的工藝方案。要求操作人員執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)化的過程，以達(dá)到減少生產(chǎn)成本、簡化處理及批量生產(chǎn)的目的。在制造工藝中，采用適當(dāng)?shù)墓に嚕瑢⒃霞庸こ伤枰漠a(chǎn)品。其過程是：先準(zhǔn)備好所需的材料和設(shè)備，再進(jìn)行加工改造，最后將原材料制成半成品或成品。如將從毛坯、零件、熱處理、質(zhì)檢、裝配等工序中的各個(gè)工序，統(tǒng)一為標(biāo)準(zhǔn)化工序。

從技術(shù)上看，要把半成品經(jīng)過深加工后，再利用機(jī)械自動(dòng)控制技術(shù)，把半成品變成機(jī)械制品。在此過程中，設(shè)計(jì)師要按照有關(guān)的機(jī)械設(shè)計(jì)指南，按照有關(guān)要求和既定標(biāo)準(zhǔn)來梳理機(jī)械制造過程，明確各環(huán)節(jié)的關(guān)鍵，并按照實(shí)際需要進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，并規(guī)范操作流程。在此基礎(chǔ)上，要加強(qiáng)對(duì)設(shè)備的設(shè)計(jì)，保證設(shè)備的使用、維護(hù)等方面的安全。在制造過程中，要做一些適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，并且要添加一些防護(hù)措施。按照工藝規(guī)范，制定相應(yīng)的措施，以改善工藝品質(zhì)，達(dá)到企業(yè)間的協(xié)調(diào)發(fā)展。在嚴(yán)格遵循機(jī)械設(shè)計(jì)原則的基礎(chǔ)上，對(duì)生產(chǎn)工藝進(jìn)行了優(yōu)化，使產(chǎn)品的成品率得到了較大的提高。

6.3 創(chuàng)新綠色工藝

在機(jī)械的制造加工過程中，要積極地引進(jìn)綠色的思想，對(duì)機(jī)械的加工過程進(jìn)行優(yōu)化。以機(jī)械自動(dòng)化為基礎(chǔ)的生產(chǎn)工藝，應(yīng)該重視降低生產(chǎn)工藝對(duì)環(huán)境的沖擊。若以合理的設(shè)計(jì)目標(biāo)為導(dǎo)向，則可將新的機(jī)械加工方法與環(huán)境保護(hù)技術(shù)有機(jī)地結(jié)合，如可增設(shè)粉塵收集、碎屑、廢物再利用、噪音降低等。

對(duì)生產(chǎn)設(shè)備、過程的操作、使用，進(jìn)行生態(tài)環(huán)境影響評(píng)估，以保證產(chǎn)品符合要求，而不會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染。進(jìn)行產(chǎn)品可循環(huán)設(shè)計(jì)和廢物再利用設(shè)計(jì)，以達(dá)到保護(hù)環(huán)境和節(jié)約資源的目的，推動(dòng)機(jī)械制造工藝的綠色效率，符合時(shí)代發(fā)展的要求。

6.4 重視產(chǎn)品表面質(zhì)量

通過對(duì)目前機(jī)械制造實(shí)際情況的分析，認(rèn)為在生產(chǎn)過程中，產(chǎn)品的表面質(zhì)量對(duì)機(jī)械產(chǎn)品的合格率有很大的影響。在強(qiáng)化合理的機(jī)械加工設(shè)計(jì)時(shí)，要注重產(chǎn)品的表面質(zhì)量，防止產(chǎn)生刮擦和其它問題。在加工中，首先，要對(duì)切削過程進(jìn)行科學(xué)、合理的規(guī)劃；由于加工過程的不同，加工過程對(duì)零件表面質(zhì)量的影響也不一樣，所以必須對(duì)加工過程進(jìn)行嚴(yán)格的控制。此外，還需要對(duì)切削工具進(jìn)行合理的選擇。按照現(xiàn)有的原料制造條件，可供選擇的工具有：精車刀，修光刃等。不同的工具，其上端弧度和負(fù)彎度都不相同。在機(jī)械加工設(shè)計(jì)中，為了保證加工質(zhì)量，必須按照零件的加工要求，選用適當(dāng)?shù)墓ぞ摺?/p>

6.5 把握機(jī)械制造工藝過程細(xì)節(jié)

要使機(jī)械加工過程的設(shè)計(jì)更加合理，就必須重視對(duì)加工過程中的細(xì)節(jié)問題的把握，才能有效地提升加工質(zhì)量。設(shè)計(jì)者要對(duì)機(jī)械產(chǎn)品的應(yīng)用場景進(jìn)行綜合分析，從多個(gè)角度和多個(gè)層面闡明工藝設(shè)計(jì)的具體內(nèi)容。如對(duì)安全性能有高要求的產(chǎn)品，在工藝設(shè)計(jì)時(shí)，必須使用高強(qiáng)度的機(jī)械加工，同時(shí)要選用合適的材質(zhì)，才能保證其可靠、安全。針對(duì)一般應(yīng)用場合的機(jī)械制品，可藉由常規(guī)之處理方法，提升制品的硬度與強(qiáng)度，以達(dá)到品質(zhì)的需求。

7 結(jié)語

綜上所述，在經(jīng)濟(jì)與科技的共同作用下，我國的機(jī)械制造業(yè)得到了更大的發(fā)展，其機(jī)械制造工藝也在不斷地進(jìn)行著技術(shù)的更新與優(yōu)化，從而加快了我國機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展步伐，面對(duì)日益激烈的市場競爭，提高機(jī)械產(chǎn)品質(zhì)量是機(jī)械生產(chǎn)企業(yè)贏得市場競爭優(yōu)勢的重要途徑。這就對(duì)機(jī)械制造工藝的合理設(shè)計(jì)提出了更高的要求，降低了機(jī)械產(chǎn)品的尺寸和規(guī)格偏差，從而提高了機(jī)械產(chǎn)品的合格率。