机械设计与机械加工问题及改善措施

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摘要：机械设计与加工是工业化发展的核心，产品的质量、精度、效率等决定中生产企业在社会市场中的地位。要想最大限度的提高产品质量，应从设计与加工两个层面进行衡量，通过制定相应的基准规范加工工序。基于此，文章对机械设计与机械加工进行论述，指出设计与加工过程中存在的问题，并对改善措施进行研究。

关键词：机械设计；机械加工；常见问题；改善措施

近年来，工业产业的优化升级，为与之对应的机械加工行业提出更高的基准，技术人员、操控设备等必须进行不断的革新，才可最大程度提高机械产品的加工精度，促进行业领域的发展。然而，在机械设计与加工中，往往出现成品与预期设计图纸不符合的情况，影响此类问题的因素很多，如待加工零件表层质量问题、加工参数问题、零件基准化问题等。针对上述问题，机械加工企业必须采用较为合理的管控手段，对每一项加工工序进行严格审核，提高产品加工质量，为我国加工工业的发展奠定坚实基础。

1机械设计与机械加工论述

1.1机械设计。机械设计通过对机械制造设备的工作机理进行探究，然后通过各项工艺之间的契合制定出完整的工件生产文件，如材料、尺寸、润滑等工序。机械设计是机械生产的前提，同时也是机械设备质量、性能的重要体现，机械设计过程中，制定出完整的计划可有效降低加工成本，提供设备的稳定性。一般来讲，针对同一个零部件进行设计时，一般需制定多种设计方案，考虑到机械设备质量性能与零部件的精准性，技术人员应对零部件设计图纸的可行性进行探究，确保整体加工阶段进行的完整性。从近几十年的设计转变来分析，我国机械加工设计已经取得重大突破，特别是在计算机软件技术的支持下，图纸文件的设计也从传统的纸张转移到平台系统中，技术人员可对设计文件多维度考量，提高设计的精准度，减少后续加工工序的繁琐度。1.2机械加工。机械加工是指零件由原料转变为成品的过程，通过对原料进行尺寸、性能上的改变，为零件赋予新的功能属性。不同零件所需的加工工序具有较大差异性，如复杂类零件需要经过多种工序组合来实现加工，且每一项制作工艺必须遵循相应的基准才可实现有效契合。在现代化技术的支持下，机械加工由传统的人工操作大部分进入到自动化、智能化操控中，工作人员只需通过指令参数的设定，便可令设备运作来加工出所需的零件，提高产品加工质量。

2机械设计与机械加工中常见问题

2.1材料与结构不对称。对于机械加工来讲，文件设计与自身机械性能影响加工质量最主要的因素，以机械结构为基底，如从不同角度进行设计与分析，产生的加工难度也具有较大差异性，同时，加工精度、成品性能也略有不同。在此种问题下，要求设计者必须对机械设备进行全方面了解，清楚的认知到机械加工过程中每一个机械部件所产生效果。从材料方面来讲，不同材质原料间性能的差异性，决定着零件本身的质量性能，如切削工艺、打磨工艺等，都将在一定程度上改变零件的质量。2.2基准化问题。机械零件的设计是以市场需求为主的，产品在制作过程中，应严格遵循基准的设计参数，如尺寸、性能、工艺等，确保每一项操作工序的规范性。然而，在实际加工过程中，受到多方面因素的影响，产品实际加工阶段并未能满足预期设计阶段，如机械设备经由长时间的加工，设备零部件造成一定的磨损，导致加工精度下降，尽管可将成品质量控制在有效误差内，在一定程度上仍然降低零件的性能质量。特别是对于精密化零部件来讲，即便是加工过程出现几微米的误差，也可能造成严重的蝴蝶效应。这就需要设计者在图纸设计过程中，应针对产品及设备进行全方面考虑，然后逐步检测可能发生的问题，尽可能的减少设计与加工周期，最大限度的提升产品质量。2.3加工精度问题。与基准化问题相比，加工精度是相对于机械设备系统来讲的，企业在进行加工时，产品质量性能越高，证明其在社会市场中竞争力也就越强。然而现场加工与预期设计是存在一定误差的，且此类误差不可避免，除上文提到的系统磨损原因，还包括系统内部的热变形、受力点形变、机械装夹问题等因素。如设计人员并未考虑到零部件本身的承受能力，采取错误的加工方式，在切削过程将加大热变形产生的几率，令零部件与加工刀具之间产生相对位置，此种情况将直接令零部件产生较大的误差。此外，如操作人员在装夹过程中零部件错误装夹时，则必然造成额外的加工事故，严重增加了加工成本。2.4零件质量问题。零件原料质量是影响产品质量性能的重要因素，当零件表面结构稳定性不高时，产品形状、物理性能等也将呈现出较低状态。从加工角度来看，零件质量与刀具、原料之间具有较大的联动性，如刀具材质与原料材质不匹配的话，则在实际加工过程中，材料之间的契合性将降低，由合金钢材质刀具加工铸铁类刀具可知，当切削度较大且切削时间较短时，则零部件极易产生塑性变形，当零部件内存在一定加工热量时，热变形处在极限承受值内，将令部件本身面临着脱离分裂的风险，当刀具离开零件表面时，零部件将出现表面质量问题。特别是在对具有一定脆性的材料进行加工时，机械切削阶段，极易令零件表面产生碎粒的现象。上述问题将加大企业废品产生的几率，增加企业的运行负担。2.5性价比问题。零部件加工与市场需求具有很大的关系，如价格、质量、市场需求度等，都将成为产品加工的考量基准。随着新技术、新工序的融合，产品质量基准也正在逐步提升，但部分企业加工生产期间，受到自身的局限性，如技术人员专业性不足、设备更新不及时等，令产品的加工与产出不成正比，间接加大产品的生产成本。

3机械设计与机械加工的改善措施研究

3.1材料选取方面。材料选取主要以刀具材料、部件材料为主。对于成品的零部件来讲，材料的质量性能直接决定着后续的应用，为此，在对刀具材料进行选择时，应先依据原材料特性、加工工艺等来正确择取，例如在对锻件钢制材料进行粗加工时，应选择YW的刀具，而在进行精加工后，则应选取T15的刀具。在对部件材料进行选择时，其主要是以应用性能为主，在保证质量的前提下，最大限度的降低成本损耗。同时，应对部件的加工时间与加工工序等进行分析，确保材料质量性能满足使用需求。此外，设计人员应依据产品的加工数量，正确计算刀具材料加工期间所产生自然损耗，尽量缩减加工误差，降低生产成本。3.2工艺选取方面。加工工艺是零部件生产的重要基准，正确、合理工艺的选取，可提高零部件加工指令，提升企业的经济效益。为此，在对加工工艺进行制定时，应以成本管控为主，尽量择取自动化生产工序，降低工作人员的投入量，最大限度的降低因人为因素导致的零部件加工风险，针对部分简单结构的部件，应尽量选取一次成型的加工，避免联动工序操控产生误差，影响零部件产品的质量。此外，应依据产品使用性能，选取对应的加工工艺，通过优化零部件表面的预应力、疲劳强度等来提高产品的韧性。相对于独立的滑动部件来讲，为最大限度的提高部件之间的摩擦力，应选取相应的拉应力工艺，并应将摩擦系数所产生的加工误差纳入到设计体系内，增强零部件的生命周期。3.3切削加工方面。当前，机械设计与切削加工中，多数以自动化为主，通过相应的参数设定对零部件进行大批量加工。切削加工作为零部件产品加工中的重要工序，在对零部件产品的切削用量进行计算时，应对零部件的性能进行多角度分析，避免零件加工出的成品与预期设计存在较大的误差。从机械加工角度来看，刀具、切削工序、切削类型等与产品质量具有较大关联性，如想最大限度的提高零部件加工质量，可从切削速率与深度为出发点，将材料的韧性、刚度、热处理形式等作为辅助条件，降低零部件生产的消耗量，同时也提高各项零部件加工过程中精度性，实现高效率、智能化的生产加工。3.4润滑剂与冷却剂方面。机械加工是利用刀具对原料进行切削，机械设备高速运转过程中，将产生较高的热量，令部件产生局部温度过程的现象，使零部件内部韧性降低，当内部结构组织损坏到一定程度后，将加大部件失效的风险。为此，应依据零部件的性能选取相应规格的冷却剂，在加工过程中对冷却剂进行喷洒，此举即可降低零部件表面的温度，也可对机械刀具形成很好的防护作用，提高加工精度。在加工润滑方面，技术人员不仅应在切削液中添加相应的润滑剂，还应依据机械设备的使用工况，对机械设备易生锈的契合部位抹上润滑剂，防止机械设备在运行过程中出现锈蚀现象，降低整体工作效率。3.5专业人才方面。工作人员作为技术施行的重要载体，对于工作人员来讲，其操作工序决定着最终操控结果，尽管目前执行的是自动化、智能化，但在实际加工过程中，要想最大限度的提高产品加工效率，需对设备操控人员进行专业化培训，保证相应的操控技能可满足加工生产需求。在现场加工操控过程中，工作人员应对成品部件、原料、工序等进行正确了解，明确加工生产过程中可能出现的问题，然后制定相应的管控策略，确保每一项操控工序与设计参数相符。同时，工作人员应定期对机械设备进行检测，对磨损度较大的零件进行分析，查验某一个生产周期内机械设备的损耗，并及时对部件进行更换处理，确保每一项工序的设定，可发挥出应有的价值，为企业创造出更多的经济效益。

4结语

综上所述，机械加工设计中，技术人员需通过产品性能来适配各项操作工序，确保各项加工工序可形成精准契合，提高产品的质量。在现场加工中，影响零部件加工质量的因素较多，为减少企业的生产成本，应从材料选取、工艺选取、切削加工、润滑剂与冷却剂、专业人才等方面，进行相应考量，依据产品性能制定较为完善的管控计划，进一步提高加工质量。期待在未来发展过程中，机械加工与现代化技术进行深度融合，真正的实现自动化、精度化加工。

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作者:汪立俊 单位:无锡机电高等职业技术学校