導(dǎo)語：機械設(shè)計與機械加工中常見問題及改善措施一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

【摘要】機械設(shè)計與機械加工是一個復(fù)雜的制造過程，從最初的設(shè)計圖紙到最后的成形產(chǎn)品，任何一個環(huán)節(jié)都將影響產(chǎn)品的最終性能。嚴(yán)格把控設(shè)計與加工工序，逐步提升設(shè)計與加工水平，有利于提高機械設(shè)計與機械加工產(chǎn)品的最終質(zhì)量和生產(chǎn)效率。本文就機械設(shè)計與加工過程中存在的主要問題進行分析總結(jié)，并初步提出其解決措施。

【關(guān)鍵詞】機械設(shè)計;機械加工;加工精度;表面質(zhì)量

1.引言

影響機械設(shè)計與機械加工的因素比較多，這些因素直接或者間接的影響著產(chǎn)品的質(zhì)量。在這些看似復(fù)雜沒有規(guī)律的影響因素中總能找出一些普遍性存在的問題，包括加工精度、零件表面質(zhì)量、設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)化、產(chǎn)品的性價比、潤滑劑等。如何有效的去克服和減少這些普遍存在的問題，如何深入分析研究這些影響因素，對于一個加工企業(yè)的發(fā)展來說顯得尤為重要。本文就機械設(shè)計加工過程中典型的機械加工精度問題、零件表面問題、設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)化問題、性價比問題進行分析總結(jié)，并初步提出解決方案。

2.機械設(shè)計與機械加工中存在的問題

2.1機械設(shè)計結(jié)構(gòu)與材料問題

機械結(jié)構(gòu)與材料是影響機械加工的常見問題。同樣效用的結(jié)構(gòu)，設(shè)計思路不一樣會導(dǎo)致加工難易程度不同，進而加工精度也會不同，這就提示著設(shè)計者在設(shè)計時不僅要考慮結(jié)構(gòu)的效用還要考慮結(jié)構(gòu)加工時的難易程度與加工的精度；至于材料方面，對于某個機器或機器部件來說可選用的材料可能有幾種，各種材料的切削加工性各不相同，設(shè)計者在設(shè)計時不能僅考慮材料的可用性還要考慮材料的可切削性，從而提高產(chǎn)品的精度。

2.2設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)化問題

機械零件標(biāo)準(zhǔn)化是制造企業(yè)需要共同遵循的標(biāo)準(zhǔn)，它包括零件尺寸、材料性能、加工工藝、檢驗要求等眾多方面。設(shè)計者采用統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)及零部件，統(tǒng)一的材料和零件性能指標(biāo)，可以大大減少設(shè)計周期，提高零件可靠性。

2.3機械加工精度問題

機械加工精度不高是加工企業(yè)普遍存在且難以解決的一個問題，機械加工與設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)之間總存在著一定誤差，從而影響加工精度。影響加工精度的主要因素可分為機械加工系統(tǒng)的幾何誤差，工件裝夾誤差，機械加工系統(tǒng)受力和受熱變形引起的加工誤差等。機械加工系統(tǒng)的幾何誤差包括機床、夾具和刀具等的制造誤差、安裝誤差及使用過程中因磨損造成的誤差[1]；工件裝夾誤差主要是定位不正確引起的誤差；在加工過程中，加工系統(tǒng)受切削力和切削熱量等作用產(chǎn)生變形，使工件與刀具之間的相對位置發(fā)生變化，影響工件最終的形狀和尺寸精度。機械設(shè)計加工精度只能最大程度的提高，盡可能的去滿足設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，把精度控制在允許標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，進而不斷地提升產(chǎn)品在生產(chǎn)階段的整體質(zhì)量。

2.4零件表面質(zhì)量問題

零件的表面質(zhì)量直接影響表面的微觀幾何形狀和表面物理力學(xué)性能，表面質(zhì)量越差，零件表面越粗糙，耐磨耐腐蝕性能越差，進而影響使用性能和使用壽命。目前影響零件表面質(zhì)量的主要因素有刀具材料與工件材料的匹配問題、切削用量和工件材料的選用問題等。根據(jù)零部件的材料，選擇相應(yīng)的刀具進行切削，例如在實際生產(chǎn)中，硬質(zhì)合金鋼類的刀具常用于鑄鐵類零件加工，金屬陶瓷刀具常用于超硬材料的加工等。對于塑性材料，如果選用較大的切削用量，難免會使零部件發(fā)生塑性變形，并且在在切屑加工結(jié)束時，刀具和零部件的分離會產(chǎn)生撕裂作用，影響零部件的表面質(zhì)量。對于脆性材料，在切削過程中，容易產(chǎn)生斷續(xù)的碎粒，影響零部件的表面質(zhì)量。機械設(shè)計加工階段，控制零件的表面質(zhì)量，降低次品的出現(xiàn)幾率，深入的分析表面質(zhì)量的影響因素，對制造企業(yè)來說具有重要意義。

2.5產(chǎn)品性價比問題

在市場競爭中，產(chǎn)品的價格和產(chǎn)品質(zhì)量一樣也重要。在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，提高產(chǎn)品的性價比，才能提高市場競爭力。影響產(chǎn)品性價比的因素主要包括三個方面，首先由于機械加工精度不高、加工過程的自動化水平較低等造成了零部件的質(zhì)量參差不齊，廢品率較高；其次，由于加工設(shè)備落后和操作人員不熟練造成零部件的生產(chǎn)周期較長，生產(chǎn)效率較低，導(dǎo)致生產(chǎn)成本較高；最后，由于機械零部件標(biāo)準(zhǔn)化程度較低，造成其后期的維修及替換成本較高。

3.改善措施

3.1科學(xué)地選擇材料

材料包括零部件材料和刀具材料兩方面。零部件的材料直接影響使用性能，在選用時，首先利用經(jīng)驗依據(jù)零部件的使用性能選擇一系列材料，然后再根據(jù)經(jīng)濟型、美觀性等確定最終的材料。例如，蝸輪蝸桿傳動效率較低、散熱性能較差，失效形式主要為磨損、膠合及點蝕，因此在選擇蝸桿蝸輪的材料時，材料副應(yīng)該具有良好的減磨和跑合性能、抗膠合性能。在實際的生產(chǎn)中，渦輪齒圈的材料一般選用青銅或鑄鐵，而蝸桿常選用合金鋼或碳鋼。刀具的材料是根據(jù)工件的材料及加工方法來確定的，例如45鋼鍛件在粗車時，選用YW材質(zhì)的刀具，而在精車時，選用YT15材質(zhì)的刀具。

3.2遵循科學(xué)地加工工藝

科學(xué)地設(shè)計工藝路線，不僅可以提高零部件的質(zhì)量，而且還可以提高零部件的性價比。在制定工藝路線時，一方面，盡可能的提高生產(chǎn)的自動化水平，減少人工的操作，降低人為因素的影響；另一方面，盡可能減少零部件加工工序，盡量一次性加工和處理，提高加工精度和加工效率。最重要的是，根據(jù)零部件的具體使用性能，選擇適當(dāng)?shù)淖罱K工序加工方法，改變工件表層的殘余應(yīng)力的性質(zhì)[2]。例如，在工作中受交變載荷作用的工件，為了提升其抗疲勞強度，應(yīng)該選擇使工件產(chǎn)生殘余壓應(yīng)力而避免殘余拉應(yīng)力的最終工序加工方法，而對于相對滑動的兩工件，為了提高工件抵抗滑動摩擦的能力，應(yīng)該選擇使工件表面存在拉應(yīng)力的最終工序工藝。另外，在實際生產(chǎn)中，常采用滾壓加工的方法提高工件的承載能力和疲勞強度，采用噴丸強化的方法提高工件的疲勞強度和使用壽命。

3.3設(shè)計合理的切削用量

在機械設(shè)計與加工過程中，程序員運用模具數(shù)控程序設(shè)計時，首當(dāng)其沖應(yīng)當(dāng)對各道工序的切削用量進行明確。而在選擇切削用量時，應(yīng)當(dāng)將可能對切削產(chǎn)生影響的各項因素進行綜合考慮，合理地設(shè)計和確定切削用量。一般而言，影響切削條件的因素有：機床、工具、以及工件的剛性；切削速度、切削深度、切削進給率；工件精度及表面粗糙度；刀具預(yù)期壽命及最大生產(chǎn)率；切削液的種類、冷卻方式；工件材料的硬度及熱處理狀況；工件數(shù)量；機床的壽命等等。在眾多因素中南，設(shè)置切削速度和切削深度是最為重要的兩大因素[3]。為了提高工件的加工效率，在滿足質(zhì)量要求的前提下，盡可能地提高刀具的切削速度，并且盡可能使切削深度等于工件的加工余量。另外，還要盡可能的縮短刀具和工件的擠壓時間，最大程度的降低工件塑性變形。只有合理的設(shè)置，才能確保各環(huán)節(jié)不出問題，從而更大的提高效率。

3.4科學(xué)地選用潤滑劑

潤滑劑在整個加工過程中起到冷卻與潤滑的作用[4]。在切削加工過程中，切削液的使用起到了很好的冷卻和潤滑作用。但是，如果潤滑劑選擇存在失誤或者沒有控制好潤滑劑的使用量，便會帶來一些負(fù)面影響。一般而言，在常見的切削、研磨、沖壓以及拉拔等加工工藝，在加工區(qū)域會產(chǎn)生大量的熱能，這對刀具的使用壽命和精度控制都是不利的[5]。根據(jù)工件的材料及加工方法，科學(xué)地選擇潤滑劑可以改善工件表層的熱變形，提高加工質(zhì)量和加工效率。例如45#鋼工件在切削加工時，不能選擇水溶液作為潤滑劑，從經(jīng)濟成本角度出發(fā)，乳化液較切削油成本低，因此選擇乳化液作為潤滑劑。

4.總結(jié)

在十三五規(guī)劃期間，制造企業(yè)要想快步的邁向中高端，提高核心的市場競爭力，必須能提高自己的加工水平，制造出更高質(zhì)量更高性價比的產(chǎn)品。除了更加精密的制造設(shè)備，制造企業(yè)還需要盡量去改善機械設(shè)計與機械加工過程存在的問題，優(yōu)化自己的機械設(shè)計與機械加工過程。具體而言，應(yīng)盡可能地從科學(xué)地選擇材料、遵循科學(xué)地加工工藝、設(shè)計合理的切削用量、科學(xué)地選用潤滑劑等多個方面入手，確保機械設(shè)計和機械加工的每一個過程不出現(xiàn)問題，最終保證制造出的產(chǎn)品符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，滿足各行各業(yè)對機械類產(chǎn)品的需求。

作者:趙泓荀 趙多興 單位:1.武漢理工大學(xué) 2.遼寧職業(yè)學(xué)院

參考文獻

[1]任妙芳.淺析機械加工精度的影響因素及提高措施[J].機械研究與應(yīng)用,2010(04).

[2]周紀(jì).機械加工件表面層物理學(xué)性能改變的主要成因及處理措施[J].知識經(jīng)濟,2010(19).

[3]周立.機械設(shè)計加工中應(yīng)注意的問題分析[J].城市建設(shè)理論研究,2015(2).

[4]何戰(zhàn)洋,詹士會.關(guān)于機械設(shè)計加工中常見問題思考[J].科技致富向?qū)?2013,29:145+153.

[5]滕軍生.芻議機械設(shè)計中的常見問題及改善[J].企業(yè)技術(shù)開發(fā),2014,15:30+34.