機(jī)械設(shè)計(jì)加工中的注意點(diǎn)分析

文/王藝潼 周奕雯

機(jī)械設(shè)計(jì)加工中的注意點(diǎn)分析

文/王藝潼 周奕雯

撫順煤礦電機(jī)制造有限責(zé)任公司

本文中主要就如何選擇機(jī)械零件材料，讓其在經(jīng)濟(jì)性能、工藝性能等方面的需求達(dá)到加工要求，并不斷提升機(jī)械設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化水準(zhǔn)，兼顧機(jī)械設(shè)計(jì)加工中工件表面層物理力學(xué)性能因素，并就潤(rùn)滑劑的功能及選取展開詳細(xì)闡述，從而促進(jìn)機(jī)械設(shè)計(jì)加工水平的提升。

機(jī)械；設(shè)計(jì)加工；注意點(diǎn)

對(duì)于機(jī)械設(shè)計(jì)加工中的問題，設(shè)計(jì)者應(yīng)當(dāng)認(rèn)真分析，找出問題的內(nèi)在因素，對(duì)各種影響因素進(jìn)行有效把控，采取有效的政策，并加以因勢(shì)利導(dǎo)，提升產(chǎn)品質(zhì)量。

1 機(jī)械零件材料的合理選取

1.1滿足經(jīng)濟(jì)性能的需求

當(dāng)選取的零件較高，便能保障設(shè)備工作性能，延長(zhǎng)使用周期，節(jié)省設(shè)備成本。在符合使用性能條件下，零件材料的選取需要消耗最少的成本，以獲得最大經(jīng)濟(jì)效益。在材料總成本中，材料價(jià)格所占比例較大，通常為總成本的30%～70%；零件的加工及維修所需的費(fèi)用需要盡量降低；高效使用材料，如用精鑄及冷拉毛坯等都能減少加工切削材料不必要的損耗，使材料利用率更高；如蝸輪齒圈其余部分使用低價(jià)的材料，而材料自身所用金屬貴重，且減磨性良好；在對(duì)大批量零件生產(chǎn)中，便需要結(jié)合材料的合理代用，最好使用性能較高的鑄鐵，經(jīng)過熱處理的碳鋼來(lái)取代合金。

1.2滿足工藝性能的需求

材料的工藝性指是材料自身符合不同加工工藝需求的能力，也就是選取的材料于加工制造過程中，容易制造，且保證質(zhì)量，最后制成成品。通常金屬的切削加工性能所用刀具的耐用度需要為60min時(shí)的切削速度，這種速度越高，則金屬的切削性能越出色；材料的熱加工工藝性能往往涵蓋鑄造性能及焊接性能等。

1.3滿足使用性能的需求

使用性能的要求也就是材料使用當(dāng)中性能的表現(xiàn)，其為選材過程中需要考量的本質(zhì)要求。各零件需求的使用性能是有差異的，一些零件需求的強(qiáng)度較大，部分零件需要的耐磨性較高，還有一些零件需要保證美好的外觀，但對(duì)性能無(wú)要求。所以，需要正確評(píng)判零件需求的大致使用性能，保證材料選取的合理性。

1.4滿足設(shè)計(jì)的需求

機(jī)械零件加工材料需符合多項(xiàng)要求，如經(jīng)濟(jì)性能、工藝性能及使用性能。在經(jīng)濟(jì)性能上，在確保質(zhì)量前提下，減少采購(gòu)成本消耗，凸顯利用率較高的材料功能，使用普通、性能相似的材料以此提升生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)性；在工藝性能上，考慮到加工工藝要求，使用熱加工工藝的材料需滿足多項(xiàng)性能需求，如符合標(biāo)準(zhǔn)的鍛造及熱處理等，滿足加工條件，使用切削加工工藝的材料要滿足良好的切削性；在使用性能上，結(jié)合零件使用需求，選取材料，參照零件探究其強(qiáng)度、耐磨性等，明確相符的性能材料。

1.5選取的主要方法

機(jī)械零件材料的選取很大程度上影響產(chǎn)品周期成本，在對(duì)一些產(chǎn)品零件材料的選取在確保性能條件下，選用成本低的材料，而使用周期不長(zhǎng)，部分材料花費(fèi)較高成本，而質(zhì)量更好，可長(zhǎng)時(shí)間使用，便于維護(hù)，節(jié)能出色，經(jīng)濟(jì)性較高。所以，在對(duì)材料進(jìn)行選取時(shí)，需要考慮大體情況，選取高性價(jià)的材料，節(jié)省成本。在選取機(jī)械零件材料時(shí)，還需將制造與生產(chǎn)工藝考慮在內(nèi)，根據(jù)加工生產(chǎn)方式進(jìn)行整體考量，不但要計(jì)算各材料加工成本，還需結(jié)合有關(guān)工序成本，選擇合適的材料。

2 提升機(jī)械設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化水準(zhǔn)

對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)加工而言，標(biāo)準(zhǔn)化是目前發(fā)展潮流，標(biāo)準(zhǔn)化以設(shè)立共同標(biāo)準(zhǔn)的形式保證機(jī)械零件性能及尺寸等規(guī)范化，節(jié)省生產(chǎn)成本，提升生產(chǎn)水平及質(zhì)量。在設(shè)計(jì)過程中注重提升標(biāo)準(zhǔn)化水平，通過標(biāo)準(zhǔn)化手段把控產(chǎn)品設(shè)計(jì)，規(guī)范生產(chǎn)經(jīng)常使用的零件，集中規(guī)范生產(chǎn)中的原材料及性能指標(biāo)等，生產(chǎn)出的零部件一定要規(guī)范尺寸及結(jié)構(gòu)，逐步精簡(jiǎn)設(shè)計(jì)及生產(chǎn)，節(jié)省成本，提升水平及質(zhì)量，整體提高機(jī)械產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)實(shí)力。

3 兼顧機(jī)械設(shè)計(jì)加工中工件表面層物理力學(xué)性能因素

第一，表面層金相組織發(fā)生改變。磨削加工引起工作部位溫度變高，使得表面層金相組織產(chǎn)生改變，砂輪太硬，將阻礙切削，提倡采用軟砂輪，需要增加工件及砂輪的速度防止工件表面溫度過高，配合使用高壓大流量冷卻，獲得良好的降溫效果避免出現(xiàn)砂輪切屑堵塞的情況。第二，零部件加工表面冷作硬化，在加工中，部分零部件產(chǎn)生了表面層金屬中塑性形狀發(fā)生改變情況，使得晶體間產(chǎn)生滑移，晶格發(fā)生形變及損壞，使得強(qiáng)度和硬度的增加。第三，需要留意零部件表面層殘余應(yīng)力，在切削零部件材料時(shí)，因?yàn)槠浔砻娼M織產(chǎn)生組織上的改變，基體與表層連接位置由于受到相互平衡影響而產(chǎn)生彈性應(yīng)力，往往因?yàn)槎喾N因素影響所致，如冷態(tài)塑性變形及金相組織變化等。

4 制定合理加工流程

比如企業(yè)引入SAP生產(chǎn)管理系統(tǒng)，盡管實(shí)現(xiàn)了以生產(chǎn)計(jì)劃及庫(kù)存管理為中心的ERP應(yīng)用，而合理加工流程尚未形成，基于此，為了完善ERP系統(tǒng)在車間現(xiàn)場(chǎng)管理功能弱的情況，采取如下解決方案：基于往期機(jī)械設(shè)計(jì)加工經(jīng)驗(yàn)，制定適當(dāng)加工流程，完善加工產(chǎn)品性能，盡量縮短產(chǎn)品加工周期，降低設(shè)計(jì)加工成本。盡量一次性完成機(jī)械設(shè)計(jì)的加工操作。針對(duì)相同的零件加工，記錄調(diào)整后的產(chǎn)品加工結(jié)果，分析機(jī)械設(shè)計(jì)加工過程中注意點(diǎn)，適當(dāng)調(diào)整各加工工藝流程，降低各因素對(duì)產(chǎn)品加工產(chǎn)生的影響。

5 潤(rùn)滑劑的選取

5.1潤(rùn)滑劑的作用及性能

加工金屬材料，生成符合要求的零部件，在此中間，需通過金屬加工潤(rùn)滑劑實(shí)施冷卻。金屬潤(rùn)滑劑在切削及軋制等過程中均有使用，可延長(zhǎng)刀具使用周期，保證工件良好的生產(chǎn)精密度，獲得出色的零部件表面光潔效果，迅速清理金屬碎屑，散去熱量，延緩工件腐蝕，有助于高效生產(chǎn)及節(jié)省生產(chǎn)成本。

5.2金屬切削潤(rùn)滑劑的正確選取

合理選取金屬切削潤(rùn)滑劑很重要，結(jié)合具體情況做出決定選取時(shí)一定要充分考慮，要結(jié)合零部件加工生產(chǎn)中工藝流程來(lái)進(jìn)行考慮，決定使用水溶性潤(rùn)滑劑或純油性潤(rùn)滑劑，按照使用機(jī)床廠家給出的意見來(lái)考量。選取還需考慮積累的經(jīng)驗(yàn)及實(shí)際操作的情況通過高速鋼刀具進(jìn)行低速切削往往提倡采用純油性潤(rùn)滑劑，如果切削液無(wú)法徹底達(dá)至切削區(qū)域時(shí)，提倡采用純油性金屬切削液，但通過硬質(zhì)合金刀具進(jìn)行高速切削操作過程中最好使用水溶性潤(rùn)滑劑，其他類型的可以采用水溶性潤(rùn)滑劑。先要明確有關(guān)類型潤(rùn)滑劑，且考慮相關(guān)性能及技工精密度情況來(lái)定，讓潤(rùn)滑劑品牌更詳細(xì)。于現(xiàn)階段進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)及加工時(shí)，零部件精密度越來(lái)越高，潤(rùn)滑劑的作用較大，科學(xué)合理選取潤(rùn)滑劑，便于延長(zhǎng)刀具和機(jī)床使用壽命，提高精密度。

[1]周雪峰.機(jī)械設(shè)計(jì)加工中的注意問題分析[J].電子制作，2013（24）：238.