機(jī)械零件設(shè)計(jì)及加工工藝分析

谷奇朔

摘 要： 機(jī)械零件在設(shè)計(jì)、加工兩個(gè)方面的工藝層次，是判斷機(jī)械零件品質(zhì)的關(guān)鍵依據(jù)。零件自身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的科學(xué)性，直接關(guān)系著機(jī)械零件加工精度。現(xiàn)階段，機(jī)械零件具有較為復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，加工工藝精煉的零部件，在生產(chǎn)程序中，能夠顯著增強(qiáng)機(jī)械加工整體效能，同時(shí)有效控制生產(chǎn)成本，展現(xiàn)出多重競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。因此，針對(duì)機(jī)械零件，系統(tǒng)性研究其設(shè)計(jì)工藝、加工精密度兩項(xiàng)工作，具有重要意義。

關(guān)鍵詞：機(jī)械;零件設(shè)計(jì);加工工藝

引言

隨著我國(guó)工業(yè)生產(chǎn)結(jié)構(gòu)中越來越多的高精尖科學(xué)技術(shù)開始投入市場(chǎng)使用，機(jī)械制造行業(yè)在迎來機(jī)遇的同時(shí)，同樣面臨技術(shù)方面的高難度挑戰(zhàn)，為了滿足市場(chǎng)發(fā)展的要求，機(jī)械加工企業(yè)需要對(duì)自身機(jī)械加工工藝技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化和完善，使加工制造出的零件符合工業(yè)生產(chǎn)精密度要求，避免機(jī)械加工過程中任何一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題。

1零件加工精度的影響因素

1.1 外部影響因素

在實(shí)際機(jī)械加工過程中，零件受到的外部壓力過大，產(chǎn)生自身結(jié)構(gòu)和表面形變的問題比較常見，因此零件加工工藝要針對(duì)機(jī)械實(shí)際操作位置、零件內(nèi)部結(jié)構(gòu)、零件外部受力情況等相關(guān)基礎(chǔ)因素，進(jìn)行集中性的技術(shù)處理。影響零件加工精度的因素主要有兩個(gè)：（1）機(jī)械進(jìn)行加工和生產(chǎn)過程中，由于系統(tǒng)長(zhǎng)期處于超負(fù)荷狀態(tài)，自身基礎(chǔ)運(yùn)行強(qiáng)度相對(duì)較大，并且在機(jī)械實(shí)際生產(chǎn)和運(yùn)行時(shí)，內(nèi)部結(jié)構(gòu)中的刀具和設(shè)備零件長(zhǎng)時(shí)間處于高強(qiáng)度的壓力負(fù)荷狀態(tài)，導(dǎo)致機(jī)械進(jìn)行生產(chǎn)操作時(shí)容易出現(xiàn)故障問題，導(dǎo)致生產(chǎn)位置出現(xiàn)嚴(yán)重偏移;（2）故障因素主要由于機(jī)械進(jìn)行工藝加工流程時(shí)，各個(gè)零部件以及結(jié)構(gòu)零件內(nèi)部極易出現(xiàn)摩擦問題，系統(tǒng)內(nèi)部受理情況出現(xiàn)相對(duì)的數(shù)據(jù)偏差。第二，在進(jìn)行機(jī)械生產(chǎn)的過程中，除了要關(guān)注外部形變對(duì)零件加工精度的影響，還要關(guān)注熱量形變問題。進(jìn)行機(jī)械工藝技術(shù)加工時(shí)，熱量形變問題是主要的影響因素之一，在零件加工過程中，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)會(huì)由于溫度急速上升，并且超出標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)的相關(guān)問題，而產(chǎn)生形變，同時(shí)零件加工過程中機(jī)械內(nèi)部刀具溫度過高等問題，會(huì)在一定程度上導(dǎo)致金屬整體零件出現(xiàn)嚴(yán)重的外部形變，除此之外，零件之間的結(jié)構(gòu)摩擦過熱也會(huì)導(dǎo)致零件產(chǎn)生變形。

1.2 內(nèi)部影響因素

在機(jī)械加工工藝和零件生產(chǎn)過程中，機(jī)械加工工藝自身的問題，也會(huì)對(duì)零件加工的精準(zhǔn)度產(chǎn)生一定程度的約束。設(shè)備內(nèi)部結(jié)構(gòu)的影響因素產(chǎn)生的主要原因如下：首先，設(shè)備在質(zhì)量檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)以及生產(chǎn)項(xiàng)目的運(yùn)行方面沒有一套符合要求的標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致在實(shí)際系統(tǒng)生產(chǎn)過程中，機(jī)械本身存在著嚴(yán)重的數(shù)據(jù)誤差。其次，機(jī)械加工企業(yè)在實(shí)際項(xiàng)目開展和管理過程中，技術(shù)人員并沒有根據(jù)生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)采取及時(shí)有效的措施，致使機(jī)械加工系統(tǒng)相對(duì)松散且不具備實(shí)際效用，最終造成機(jī)械加工技術(shù)在實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，其結(jié)構(gòu)精準(zhǔn)度出現(xiàn)誤差和問題。最后，機(jī)械工藝生產(chǎn)時(shí)間和周期較長(zhǎng)，機(jī)械與設(shè)備內(nèi)部結(jié)構(gòu)極易出現(xiàn)磨損和破壞，并且在故障零部件的處理方面，相關(guān)的專業(yè)技術(shù)人員與項(xiàng)目管理人員缺少專業(yè)儲(chǔ)備，沒有進(jìn)行及時(shí)的設(shè)備維護(hù)和管理，導(dǎo)致機(jī)械加工零件過程中，整體運(yùn)轉(zhuǎn)體系受到一定的條件限制。

2機(jī)械零件設(shè)計(jì)及加工工藝分析

2.1可靠性設(shè)計(jì)

針對(duì)機(jī)械零件開展的可靠性設(shè)計(jì)工作，設(shè)計(jì)項(xiàng)目分別包括零件結(jié)構(gòu)、參數(shù)公差、零件結(jié)構(gòu)規(guī)格、零件材料等。加強(qiáng)關(guān)鍵零件穩(wěn)定性設(shè)計(jì)，提升關(guān)鍵零件的設(shè)計(jì)效果。相比傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)方法，穩(wěn)定性設(shè)計(jì)元素，以用戶零件應(yīng)用需求為基礎(chǔ)，提升設(shè)計(jì)使用適用性，確定具有特征描述性的函數(shù)，提升平均值設(shè)計(jì)效果，嘗試借助概率統(tǒng)計(jì)方式完成函數(shù)求解。與此同時(shí)，機(jī)械產(chǎn)品在設(shè)計(jì)其穩(wěn)定性時(shí)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)具有性能失效的潛在因素，以實(shí)際需求為基礎(chǔ)完成可靠性設(shè)計(jì)，將會(huì)確定各設(shè)計(jì)參數(shù)各項(xiàng)不確定特征，以此保障可靠性設(shè)計(jì)的有效性。

2.2安全性設(shè)計(jì)

安全性設(shè)計(jì)，建立在經(jīng)驗(yàn)法設(shè)計(jì)方法基礎(chǔ)上，具有機(jī)械零件設(shè)計(jì)的普遍性。此種設(shè)計(jì)，借助經(jīng)驗(yàn)完成結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，在多重設(shè)計(jì)方案中予以分析，由此確定具有適應(yīng)性的設(shè)計(jì)方案。此種設(shè)計(jì)方法，對(duì)設(shè)計(jì)人員提出了較高的專業(yè)能力。與此同時(shí)，在經(jīng)驗(yàn)法設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上，加強(qiáng)安全設(shè)計(jì)公式驗(yàn)證，以此保障機(jī)械零件應(yīng)用的安全性，避免機(jī)械零件在生產(chǎn)中，出現(xiàn)意外情況，改善生產(chǎn)效果。

3機(jī)械零件加工工藝分析

3.1構(gòu)建完善的加工系統(tǒng)

顯然，在越來越高的機(jī)械加工質(zhì)量要求下，有必要對(duì)機(jī)械加工工藝系統(tǒng)及設(shè)備進(jìn)行更新和升級(jí)。目前我國(guó)部分企業(yè)過于看重短期利潤(rùn)，不愿意在機(jī)械加工系統(tǒng)方面投入更多的研發(fā)精力和資金，導(dǎo)致加工系統(tǒng)無法達(dá)到越來越高的加工精度要求。尤其是一些體積小、精度高、造型復(fù)雜的零件，采用傳統(tǒng)的機(jī)械加工設(shè)備，是肯定無法達(dá)到加工要求的。所以，相關(guān)企業(yè)需要加強(qiáng)相關(guān)技術(shù)研究，投入更多資金升級(jí)設(shè)備，積極創(chuàng)新機(jī)械加工工藝，為提高零件加工精度打下可靠的基礎(chǔ)。

3.2優(yōu)化加工流程

任何零部件的加工之前，都涉及到零部件設(shè)計(jì)和加工流程設(shè)計(jì)兩個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，如果加工流程過長(zhǎng)、涉及到的加工環(huán)節(jié)過多，會(huì)導(dǎo)致加工過程不可控因素過多，影響加工精度。為此，技術(shù)人員需要深入分析零件加工要求，基于對(duì)零件材料特性以及機(jī)械加工設(shè)備的全面了解，制定合適的加工流程。在保證滿足加工要求的基礎(chǔ)上，簡(jiǎn)化加工流程，這一方面可以提高零件加工精度，另一方面有助于縮短加工工期，提高企業(yè)效益。

3.3降低外力干擾

針對(duì)零件加工過程中可能受到的各類外力影響，要對(duì)加工過程進(jìn)行全面的模擬，明確可能影響加工精度的各種外部因素，再進(jìn)行針對(duì)性的處理。首先，在加工之前，需要對(duì)加工系統(tǒng)各個(gè)部件進(jìn)行全面的檢查，對(duì)安裝過緊、過松的部件進(jìn)行調(diào)整。其次，檢查加工系統(tǒng)內(nèi)部是否存在異物，做好日常的清理工作。然后，要檢查加工系統(tǒng)內(nèi)潤(rùn)滑劑是否充足，及時(shí)補(bǔ)充，避免系統(tǒng)運(yùn)行潤(rùn)滑不足而出現(xiàn)摩擦力增大的問題。

3.4做好溫度控制

機(jī)械加工中的溫度因素對(duì)零件精度有較大的影響，為此，要做好機(jī)械加工過程的溫度控制。首先，要做好加工系統(tǒng)的散熱降溫處理，定期檢查散熱裝置是否正常運(yùn)轉(zhuǎn)，排除外部環(huán)境中影響散熱的因素。在高溫環(huán)境下，需要結(jié)合一些外部降溫措施，確保機(jī)械加工設(shè)備的運(yùn)行溫度處于正常范圍。其次，要做好設(shè)備運(yùn)行速度的控制，通過溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，對(duì)加工過程中刀具、加工件本身的溫度進(jìn)行監(jiān)控，一旦超過預(yù)警值，要及時(shí)做好調(diào)整。

3.5做好誤差控制

在機(jī)械加工過程中，要嚴(yán)格確保加工系統(tǒng)各個(gè)部件安裝到位，以及加工系統(tǒng)的各類參數(shù)設(shè)定正確。檢查之后，再進(jìn)行試加工觀測(cè)，直到加工出來的零件達(dá)到精度要求，再投入正式生產(chǎn)。同時(shí)，要定期對(duì)機(jī)械加工系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)，做好刀具磨損程度的監(jiān)測(cè)，及時(shí)更換易損件，進(jìn)一步降低加工幾何誤差。從長(zhǎng)遠(yuǎn)來看，機(jī)械加工團(tuán)隊(duì)需要做好加工資料、數(shù)據(jù)的采集、整理和分析，基于大量數(shù)據(jù)進(jìn)行幾何誤差分析，逐步將機(jī)械加工系統(tǒng)調(diào)試到更優(yōu)狀態(tài)。

4結(jié)束語

綜上所述，相比常規(guī)性設(shè)計(jì)，穩(wěn)定與安全性設(shè)計(jì)法，充分結(jié)合了機(jī)械零件的應(yīng)用需求，使其參數(shù)具有可控性，保障設(shè)計(jì)方案的客觀性。為此，相關(guān)設(shè)計(jì)人員應(yīng)加強(qiáng)干擾條件獲取能力，持續(xù)增強(qiáng)機(jī)械零部件設(shè)計(jì)有效性。與此同時(shí)，在設(shè)計(jì)完成時(shí)，在零部件加工程序中，應(yīng)融合精密度設(shè)計(jì)思想，加強(qiáng)零部件設(shè)計(jì)品質(zhì)，提升機(jī)械零部件的應(yīng)用效能，使其在各項(xiàng)生產(chǎn)程序中發(fā)揮作用。

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