機(jī)械設(shè)計(jì)加工中常見(jiàn)問(wèn)題及優(yōu)化措施

朱 斌

(懷化職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖南 懷化 418000)

1 機(jī)械設(shè)計(jì)概述

機(jī)械設(shè)計(jì)是機(jī)械制造生產(chǎn)設(shè)備設(shè)計(jì)步驟之一，機(jī)械設(shè)計(jì)的效果好壞直接決定了使用機(jī)械制造的設(shè)備性能和使用機(jī)械加工的產(chǎn)品質(zhì)量。機(jī)械設(shè)計(jì)是根據(jù)一定的設(shè)計(jì)要求對(duì)使用機(jī)械的整體尺寸、工作運(yùn)動(dòng)原理以及使用機(jī)械的結(jié)構(gòu)組成和原材料等要素進(jìn)行設(shè)計(jì)研究，并通過(guò)一定的定量計(jì)算處理方式，將其轉(zhuǎn)換成機(jī)械制造計(jì)算依據(jù)的設(shè)計(jì)過(guò)程。機(jī)械設(shè)計(jì)一般可由三種設(shè)計(jì)類型共同組成，即新型中的機(jī)械設(shè)計(jì)、繼變型中的機(jī)械設(shè)計(jì)和繼承型中的機(jī)械設(shè)計(jì)。1）新型中的機(jī)械設(shè)計(jì)一般指通過(guò)運(yùn)用一種創(chuàng)新的技術(shù)理念和設(shè)計(jì)思維方式進(jìn)行，可以區(qū)別于其他傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)的一種機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)方式；2）繼變型中的機(jī)械設(shè)計(jì)一般指為了設(shè)計(jì)更好適應(yīng)工業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展要求的產(chǎn)品，在結(jié)合原有機(jī)械設(shè)計(jì)的技術(shù)基礎(chǔ)上，通過(guò)進(jìn)行不同程度的技術(shù)改進(jìn)而逐步發(fā)展起來(lái)出的變型機(jī)械設(shè)計(jì)技術(shù)產(chǎn)品；3）繼承型中的機(jī)械設(shè)計(jì)一般指在結(jié)合原有機(jī)械技術(shù)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)上，對(duì)原有機(jī)械結(jié)構(gòu)性能設(shè)計(jì)進(jìn)行基本改善和技術(shù)提升。所有不同類型的工業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)，都應(yīng)在保證機(jī)械設(shè)計(jì)產(chǎn)品質(zhì)量的基本前提下，嚴(yán)格遵循系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)原則，既要保證機(jī)械設(shè)計(jì)的計(jì)算準(zhǔn)確性和設(shè)計(jì)可靠性，還要保證機(jī)械設(shè)計(jì)盡量做到節(jié)能環(huán)保，并且盡量縮減機(jī)械制造商的成本等[1]。

2 機(jī)械設(shè)計(jì)零件加工常見(jiàn)問(wèn)題

2.1 機(jī)械加工工藝精度有待提高

機(jī)械加工制造工藝生產(chǎn)精度直接影響機(jī)械產(chǎn)品實(shí)際質(zhì)量，提高機(jī)械加工工藝精度是提高機(jī)械企業(yè)在市場(chǎng)核心競(jìng)爭(zhēng)力的有效措施。然而，在機(jī)械設(shè)計(jì)加工中，很多機(jī)械加工者的工藝技術(shù)不夠熟練，加工工藝精度也難以達(dá)到企業(yè)原本的加工標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致機(jī)械加工設(shè)計(jì)工藝不精主要原因有多方面，其中工藝操作人員的機(jī)械加工工藝技術(shù)與操作能力不足最為關(guān)鍵[2]。例如，在準(zhǔn)備使用小型刀具或?qū)I(yè)夾具時(shí)，沒(méi)有仔細(xì)檢驗(yàn)刀具，選用的刀具是遭受嚴(yán)重磨損的小型刀具或?qū)Ｓ脢A具，影響了刀具加工時(shí)的精度。同時(shí)，在實(shí)際加工過(guò)程中，加工機(jī)械工藝管理人員對(duì)設(shè)備冷熱變形溫差的管理控制不好時(shí)，會(huì)直接造成加工機(jī)械設(shè)備的冷熱變形，導(dǎo)致大量加工工藝出現(xiàn)誤差。另外，類似汽車機(jī)床零件磨損或機(jī)械幾何精度誤差等問(wèn)題，都會(huì)對(duì)車床機(jī)械設(shè)計(jì)以及加工制造工藝的機(jī)械精密度性能造成較大影響。

2.2 機(jī)械材質(zhì)選用問(wèn)題較突出

工業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)或零件組裝加工時(shí)，材質(zhì)的選用環(huán)節(jié)非常重要。材質(zhì)選用無(wú)論是軟硬度或是柔韌度都需要經(jīng)過(guò)仔細(xì)檢查，材質(zhì)選用上的失誤會(huì)對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量性能造成嚴(yán)重影響。但在機(jī)械設(shè)計(jì)中的零件加工過(guò)程中，有時(shí)需要選用質(zhì)量不合格的零件加工輔料材質(zhì)，一方面是這些材質(zhì)加工質(zhì)量可能存在一定安全問(wèn)題，另一方面選用的加工材質(zhì)不能夠符合機(jī)械設(shè)計(jì)零件加工材質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。在配備加工零部件時(shí)，若使用的配備零部件本身材質(zhì)過(guò)硬，在加工過(guò)程中則容易因零件受熱摩擦過(guò)度而產(chǎn)生斷裂；若使用的配備零部件本身材質(zhì)過(guò)脆，加工時(shí)便容易斷裂變形，生產(chǎn)制造出來(lái)的零件產(chǎn)品同樣無(wú)法完全達(dá)標(biāo)。

2.3 機(jī)械配件產(chǎn)品性價(jià)比不高

機(jī)械行業(yè)產(chǎn)品的性價(jià)比同機(jī)械產(chǎn)品質(zhì)量一樣，也是時(shí)刻引起人們高度重視的一個(gè)問(wèn)題。在當(dāng)前激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中，產(chǎn)品要保證質(zhì)量，同時(shí)還要保證有較高性價(jià)比，這樣才能在市場(chǎng)中站穩(wěn)腳跟。造成機(jī)械配件產(chǎn)品性價(jià)比大幅較低的原因有很多。1）機(jī)械設(shè)計(jì)師在選材工藝方面的一些失誤，在同等高質(zhì)量材料前提下，材料生產(chǎn)成本越高的機(jī)械產(chǎn)品，性價(jià)比可能會(huì)較低；2）機(jī)械配件產(chǎn)品材料結(jié)構(gòu)的不夠合理性，對(duì)機(jī)械產(chǎn)品的性價(jià)比也會(huì)有較大直接影響，毫無(wú)疑問(wèn)，機(jī)械產(chǎn)品的材料結(jié)構(gòu)如果不夠合理，那么機(jī)械產(chǎn)品的性價(jià)比就會(huì)降低；3）如果機(jī)械產(chǎn)品的材料生產(chǎn)工藝落后，就會(huì)導(dǎo)致機(jī)械產(chǎn)品的材料成本大幅增加、質(zhì)量效益下降，以及產(chǎn)品發(fā)生一些不必要的養(yǎng)護(hù)維修，也會(huì)直接造成機(jī)械產(chǎn)品的性價(jià)比大幅下降。因此，在計(jì)劃進(jìn)行產(chǎn)品機(jī)械制造時(shí)，應(yīng)該根據(jù)具體情況綜合分析，考慮產(chǎn)品工作質(zhì)量和生產(chǎn)成本，不斷更新和完善產(chǎn)品機(jī)械制造制作工藝和生產(chǎn)流程，在控制好生產(chǎn)成本前提下，不斷提升產(chǎn)品性價(jià)比。

3 機(jī)械設(shè)計(jì)零件加工環(huán)節(jié)優(yōu)化措施

機(jī)械設(shè)計(jì)與加工是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，從最初的設(shè)計(jì)圖紙到最后的成形產(chǎn)品，任何一個(gè)環(huán)節(jié)對(duì)產(chǎn)品的最終性能都有影響。嚴(yán)格把控設(shè)計(jì)與加工工序，不斷提升設(shè)計(jì)與加工水平，有利于提高機(jī)械設(shè)計(jì)與機(jī)械產(chǎn)品的生產(chǎn)效率和最終質(zhì)量。

3.1 不斷改善機(jī)械加工技術(shù)

企業(yè)要在市場(chǎng)站穩(wěn)腳跟，要不斷更新優(yōu)化機(jī)械加工設(shè)備技術(shù)，確保所有從業(yè)人員都具有自己足夠的技術(shù)素養(yǎng)和專業(yè)知識(shí)作為基礎(chǔ)，足以有效支撐其繼續(xù)使用優(yōu)良的機(jī)械加工設(shè)備技術(shù)，讓產(chǎn)品在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中處于主導(dǎo)地位。在提高從業(yè)人員專業(yè)知識(shí)的前提下，還應(yīng)不斷完善加工設(shè)備，替換原先已經(jīng)老化的加工設(shè)備，從而保證加工生產(chǎn)出來(lái)的產(chǎn)品性價(jià)比更高。質(zhì)量有保證，產(chǎn)品才能贏得市場(chǎng)，才能有更多新的市場(chǎng)發(fā)展機(jī)會(huì)[3]。

3.2 優(yōu)化機(jī)械設(shè)計(jì)加工工序

機(jī)械加工生產(chǎn)環(huán)節(jié)建設(shè)是所有加工產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造加工環(huán)節(jié)中關(guān)鍵步驟，理應(yīng)時(shí)刻引起加工企業(yè)高度重視。對(duì)此，作為加工企業(yè)生產(chǎn)管理職能部門，應(yīng)及時(shí)更新產(chǎn)品工序的管理操作系統(tǒng)，確保產(chǎn)品加工操作步驟置于透明化工序管理中，同時(shí)高性能加工產(chǎn)品工序不僅能控制產(chǎn)品加工資金流向，還應(yīng)最大化為加工企業(yè)創(chuàng)新?tīng)I(yíng)銷模式，打開(kāi)更大市場(chǎng)。因此，需要產(chǎn)品管理者建立產(chǎn)品監(jiān)督質(zhì)量管理制度，嚴(yán)格按照行業(yè)規(guī)則中所說(shuō)明的產(chǎn)品加工質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)加工產(chǎn)品，確保每個(gè)產(chǎn)品的加工質(zhì)量，提高產(chǎn)品加工效率。在加工產(chǎn)品工具的質(zhì)量選擇上，做到選擇最合適的，以減少產(chǎn)品返工次數(shù)，減少因各種客觀因素等影響產(chǎn)品質(zhì)量概率。

3.3 科學(xué)選擇加工使用材料

材料庫(kù)應(yīng)選擇合適的，制定生產(chǎn)計(jì)劃，加工確定產(chǎn)品到底需要什么，挑選合適加工人員等，并進(jìn)行產(chǎn)品材料庫(kù)的選擇，按計(jì)劃進(jìn)行，確保所選材料科學(xué)合理，不僅能充分滿足產(chǎn)品生產(chǎn)者需求，還能幫助生產(chǎn)開(kāi)發(fā)出高性價(jià)比的加工產(chǎn)品，同時(shí)還要做好產(chǎn)品入庫(kù)材料整理儲(chǔ)存工作，避免材料儲(chǔ)存不合理。

3.4 對(duì)自動(dòng)切削機(jī)的精度要求精確

機(jī)械加工與設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)之間總存在一定誤差，從而影響加工精度。影響機(jī)械加工精度的因素分為機(jī)械加工的系統(tǒng)誤差、工件裝夾誤差、機(jī)械加工系統(tǒng)受力和受熱變形引起的誤差等。以自動(dòng)切削機(jī)的精度要求設(shè)計(jì)為例，機(jī)械加工生產(chǎn)過(guò)程中每道工序都需要有一個(gè)切削傳動(dòng)過(guò)程，在每道工序進(jìn)行切削施加量的分別確定，是機(jī)械設(shè)計(jì)操作人員必須著手完成的重要工作，而在對(duì)各道工序進(jìn)行切削施加量確定的工作過(guò)程中，應(yīng)分別充分考慮各種直接影響量的因素，包括所用切削傳動(dòng)工具、切削傳動(dòng)機(jī)床和所用工件間的剛性配合程度、切削的施加速度和切削深度、待分割切削機(jī)床部件具體表面的粗糙變化程度、待分割切削機(jī)床工件的所用材質(zhì)等。舉例來(lái)說(shuō)，在對(duì)銑削切割設(shè)計(jì)刀具需求進(jìn)行剛度選擇時(shí)，應(yīng)該根據(jù)不同設(shè)計(jì)工件的不同切割剛度需求，選擇不同的切割刀具；對(duì)于根據(jù)工件不同的剛度設(shè)計(jì)刀具需求和不同設(shè)計(jì)刀具用途上的選擇，需要運(yùn)用不同的刀具切割的加工速度和切削深度。另外，在工件進(jìn)行銑削切割時(shí)，還應(yīng)該合理選擇使用各種切削液，以充分控制切削時(shí)溫度，保證整個(gè)切削處理過(guò)程的工作質(zhì)量。

3.5 注重人才培養(yǎng)和企業(yè)管理

機(jī)械設(shè)計(jì)和裝備加工的操作主體都必須是專業(yè)操作技術(shù)人員。因此，企業(yè)若要不斷優(yōu)化企業(yè)機(jī)械加工生產(chǎn)過(guò)程，提高企業(yè)機(jī)械加工裝備質(zhì)量，就必須更加注重對(duì)專業(yè)人才的能力培養(yǎng)和人才管理，可通過(guò)有效人才管理和人才繼續(xù)教育，大幅度提高我國(guó)機(jī)械設(shè)計(jì)裝備加工企業(yè)相關(guān)機(jī)械設(shè)計(jì)、操作技術(shù)人員的裝備專業(yè)知識(shí)技術(shù)水平和裝備實(shí)際操作能力水平，進(jìn)而盡量減少或者盡量避免因?yàn)椴僮魅藛T裝備技術(shù)不高效和管理不當(dāng)?shù)?，而?dǎo)致的各類機(jī)械加工質(zhì)量問(wèn)題[4]。另外，除要注重培養(yǎng)機(jī)械操作管理人員的技術(shù)專業(yè)性和技術(shù)服務(wù)能力之外，還應(yīng)重視對(duì)其協(xié)調(diào)性和合作管理能力培養(yǎng)，保證機(jī)械加工操作人員可以很好與他人之間協(xié)調(diào)合作，這樣才能更好保證專業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)師所加工的產(chǎn)品質(zhì)量[5-6]。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，及時(shí)有效解決企業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)設(shè)備加工中常見(jiàn)技術(shù)問(wèn)題，不僅能有效提升企業(yè)機(jī)械加工效率和生產(chǎn)質(zhì)量，還能使機(jī)械企業(yè)在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境中處于不敗之地。因此，在進(jìn)行機(jī)械加工設(shè)計(jì)作業(yè)中，必須充分熟知其操作流程、充分分析了解可能產(chǎn)生這些問(wèn)題的主要因素，并及時(shí)合理解決，才能有效保證企業(yè)機(jī)械加工體系的安全穩(wěn)定性，進(jìn)而有效促進(jìn)機(jī)械企業(yè)的不斷健康發(fā)展。