机械设计加工影响事项分析

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摘要：分析机械设计加工过程中需要注意的相关问题，通过关注均化、转移、分化原始误差方法来提高机械产品精度，探讨机械设计中零件材料的选择问题，高度关注机械加工过程中的精度问题，同时要重视金属加工过程中润滑剂的性能，正确选择切削液。

关键词：机械设计加工;关键影响事项;产品精度

社会的发展和经济的快速增长，为市场的持续发展注入了新的能量，同时给市场主体带来了新的发展机遇和挑战。机械加工企业要在激烈的市场竞争中占有一席之地，必须不断提高自身的竞争水平，增加提高和实现经济效益的能力。作为机械设计加工企业发展的关键和核心竞争力，机械设计加工产品的质量决定着机械设计加工企业能否在市场的洪流中屹立不倒。因此，提高机械设计加工的质量成为机械设计加工企业保持竞争力和发展力的根本要素。机械加工产品的生产环节包括物料管理、设备校准、工艺管理等。这些环节与加工产品的质量息息相关，要求企业必须在加工生产过程中重视整个产品的加工环节，从细节出发，制定合理的工艺保证流程，从而实现机械设计加工产品的高质量。

1机械设计加工过程中需要注意的相关问题

机械类产品的设计加工，最终目的是通过机械切削或其他有效方式，制备符合图纸要求的合格零部件，并从中获得原材料到零部件的价值提升，从而获得一定的经济效益。因此，在设计加工过程中，一方面要尽可能降低产品的生产成本，另一方面要注重加工品质，提高成品率和生产效率。1.1机械设计加工产品的精度要求。机械设计加工产品的精密度，是判断一个机械产品质量高低的决定性因素。但机械产品的精密度实现不是一件简单的事情，诸多因素都会导致其精密度降低。一是仕样的设计，如退刀槽和越程槽在零件设计中是否合理采用，将影响零件加工过程中精度的实现。例如，磨削砂轮越程槽的采用，砂轮的柱面和端面之间有个圆角，如果没有在仕样设计时采用砂轮越程槽进行处理，那么在磨削台阶轴的外径和台阶端面时，夹角处没法磨到所需的精度和粗糙度。退刀槽和砂轮越程槽的工艺需求基本相当，它们都是在轴的根部和孔的底部做出环形沟槽，从加工工艺改善的角度实现产品精度的提升。二是夹具与道具所带来的误差问题。夹具的误差会对加工部件的精度造成极大影响，而夹具的制造工作本身会因为定位误差的存在而呈现不同的形式，如定位误差、安装误差、分度误差以及夹具本身的磨损等，都会直接影响工件定位，继而诱发形成误差。刀具的误差指的是因为刀具种类的不同而造成的制造误差，不会对加工精度造成直接影响，但因为尺寸精度的变化会被体现在刀具的形状制作中，形成相应误差。同时，刀具磨损度的产生也会加大加工零件的尺寸误差。三是机械设计加工过程中的加工环境。由于受到外在热力的影响，机械加工系统易发生变形，影响精密度；由于受到外力影响，机械加工系统易发生变形，降低精密度；夹具和刀具长期使用后产生的磨损，都会影响精密度的实现；制造过程中产生的误差；选择的刀具不符合产品设计要求；机床长期使用后产生的磨损；运动过程中的误差等，都会造成机械产品加工产生误差。在机械设计加工中，这些误差难以消除，只能在设计加工过程中深入分析和研究误差的原因，及时采取有效措施，最大程度提高机械设计加工精度，提高机械设计加工产品的质量。1.2机械产品的表面质量难以达到要求。机械产品的表面质量难以达到要求的主要原因如下。一是物料选用不合理或选用物料自身品质不达标。物料的选用不合理，物料的自身性能缺陷将导致后续加工无法实现部件功能和表面质量要求；物料自身品质缺陷，是由于市场上存在以次充好、以回收再生替换原生材质，这样的物料自身存在缺陷、一致性较差，在加工过程中很难实现部件功能和表面质量要求。对此，设计之初应根据部件机能合理选材，在加工制造之初应严把物料品质，拒绝不良物料流入加工环节。二是加工过程中切削速率与物料性能不匹配。不同材质的机加工切削速率不同。对应这一问题，一般都会采用适切的方式，以达成表质量为目标，尽可能提高切削速率。三是切削量、刀具选择与物料性能不匹配。在制作机械产品零件时，为了确保产品表面质量达到要求，根据材料属性，需选择合适的切削用量和刀具。材料如果属于塑性材质，切削量过大，将导致刀具对工件的切削增大，材质塑性变形，导致加工部件质量不佳。四是热变形对加工精度的影响。在进行机械加工时，工艺系统中的不同热源会形成不同形式的热变形。当工艺系统的热源分布出现不均匀时，也会对生产环节的材料操作造成误差，继而对既定的刀具与工具的位置与运动关系产生变动。其中，当机床受到热源影响时，不同位置的温度变化不同，也会让热源分布的不均匀性与机床结构的复杂性成为机床部件热变形的诱发因素，使得机床原有的位置关系难以固定，从而相应产生精度变化。因为刀具的尺寸较小，且存在极大的升温变化，会形成热伸长与加工误差。粗加工时，刀具的热变形对加工精度的影响可忽略不计。对于加工要求较高的零件，刀具的热变形对加工精度影响较大，会使加工表面产生形状误差。1.3机械设计加工产品的性价比较低机械设计加工产品的性价比，指的是产品的性能与产品成本之比。性能越好，成本越低，性价比就越高。但是，由于没有综合考虑和分析可能造成机械设计加工产品质量降低的因素，导致在生产过程中，为了确保产品质量，不得不增加生产成本，最终导致产品性价比较低。在激烈竞争的市场环境中，这样的产品无疑很难得到客户的青睐，也难以实现企业的利益。精密度是机械设计加工产品达标的关键要求，而要实现较高的精密度，必然要求设计加工人员具备专业性和较高的责任心，确保在加工过程中能够从专业角度尽可能分析可能存在的影响因素，进而优化设计加工工艺，提高加工技术和方法，进而保障零件质量。但是，实际的机械设计加工过程中，很多企业依然采用比较落后的加工设备，设计加工的产品性价比较低，多种设计加工成本都很高，在激烈社会主义市场环境下，企业的综合竞争力很低，不仅影响机械设计加工产品的使用性能，而且影响机械设计加工企业的可持续发展。

2机械设计加工中应当注意的事项

2.1均化、转移、分化原始误差等方法来提高机械产品精度。一是均化原始误差。在加工零件表面时，针对加工精度的要求，可以在不断的实践加工中，逐步明确对原始误差的产生幅度。通过对原始误差进行均化，继而借助加工操作，不断缩小加工表面的原有误差。这一操作的原理本身与工件之间的比较与检查相关联，为此可以选择不断修正加工与基准加工的方式达到这一加工目的。二是对原始误差进行转移，将误差敏感方向转移到非敏感方向。因为原始误差的产生与误差敏感方向紧密相关。因此，加工中通过这样的转移方式，能够很好地提升加工精度。例如，在进行分度、转位加工时，因为分度转位的误差会对部件的表面精度加工产生影响，所以需要对切削刀具进行位置明确，确保能够以一个适当的位置来对部件表面进行切向，然后最大程度降低因分度转位带来的加工精度误差。三是分化原始误差的存在影响了零部件加工精度。可以选择一些分化原始误差的方式进行处理。按照误差形成规律，将毛坯工件通过测量的形式按照大小分组，以此调整不同分组的误差范围，提升刀具与工件的位置准确度，使不同分组的工件尺寸的分散范围中心保持一致，达到降低尺寸分散范围太大的问题。例如，在对工齿进行加工时，为了保证加工的齿圈与内齿的齿孔处于同一个轴度，可以选择按照轴心类型进行定位。因为就齿轮工件而言，加工齿圈与内齿之间的位置精度将会直接受这批齿轮内孔与轴心的配合间隙的影响，所以可以通过降低间隙倍数来实现加工精度的提升。2.2机械设计中零件材料的选择问题。一件完整的机械产品是由多个零件产品组合而成的。机械产品质量的高低，直接受零件产品质量好坏的影响，而零件材料的选择又直接关系零部件设计加工质量能否实现。因此，在进行零件材料选择时，要认真考虑，谨慎选择。机械零件的材料选择必须满足机械设计使用所需，确保使用操作的要求能够达到相关标准。在进行设计、施工时，要按照机械零件的使用需求选择材料，然后根据材料的强度、耐磨度开展一系列测试工作，从中选择达到标准的材料；加强对加工工艺的认识，优化材料选择，如材料只有本身具有较好的切削性，才能更好地满足切削工艺的操作；材料本身的抗热性能较强，才能更好地适应焊接与热处理工作的开展。此外，懂得合理选择性价比更高的材料来降低生产活动的成本。当然，这需要满足材料本身所应该达到的相关质量要求，只有这样才能最大化经济价值，实现对现有生产工作的成本控制。2.3重视金属加工过程中润滑剂的性能，正确选择切削液。一是不同材料，根据不同的加工精度、加工设备，应选择的切削液不同。例如，粗车时加工余量较大，因而切削深度和进给量都较大。切削阻力大，产生大量切削热，刀具磨损也较严重，主要应选择用以冷却作用为主并具有一定清洗、润滑和防锈作用的水基切削液，将切削热及时带走，降低切削温度，从而提高刀具耐用度，一般选用极压乳化液效果更好。极压乳化液除冷却性能好之外，还具备良好的极压润滑性，可明显延长刀具使用寿命，提高切削效率。使用水基切削液时，要注意机床导轨面的保养。再如，精车时，切削余量较小，切削深度只有0.05～0.8mm，进给量小，要求保证工件的精度和粗糙度。精车时由于切削力小、温度不高，所以宜采用高浓度（10%以上）的乳化液和含油性添加剂的切削液。对于精度要求很高的车削如精车螺纹，要采用菜籽油、豆油或其他产品作润滑液才能达到精度要求。二是在机械零部件加工过程中，为了制作符合要求的零部件，需要对导入材料进行不同工序的加工，包括材料切削、研磨，冲压、轧制和拉拔等。这些加工活动必须利用润滑剂予以辅佐进行。润滑剂能够有效冷却被加工的金属材料产生的温度，同时能够起到润滑效果，促进加工活动的进行。金属加工润滑剂通过减少刀具同机械零部件的摩擦等方式来延长刀具的使用期限，提高加工机械产品的精密度，增强机械零部件表面的光洁度，同时还能够及时降低热度，清除金属碎屑，减缓机床的腐蚀程度，最终达到提高生产效率、降低生产成本、增加经济利益的目的。2.4高度关注机械加工过程中的精度问题。作为机械产品的核心要素，精度问题必须引起加工人员的高度重视。产品精度的确保和实现，是机械产品得以满足市场需求的必要条件，同时也是企业精细化发展的必然要求。一旦发生精度不符合要求的情况，不仅会导致产品的废弃，而且会严重损害企业利益、企业信誉度和竞争力。因为人工操作本身以及其他一些客观因素的影响，加工活动中产生的设计标准差是存在的，而这也是机械设计中较常见却难以解决的问题，表现为刀具、夹具等加工出现外形及使用方法的误差，加工后的工具磨损引发机床几何误差等。另外，当生产工艺本身的温度出现过高或者过低时，也会诱发误差的产生等。

3结语

机械设计加工企业在开展加工活动时，首先需要充分理解加工对象的设计意图，从而制定合理的加工工艺和工序流程；其次在加工设备选用方面，要尽可能采用与加工对象相匹配的先进设备，选择合适的工装夹具、刀具、润滑剂、切削液，需充分考虑影响工件品质的各种因素。

参考文献

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[2]王晓光.节能降耗在机械设计加工中的应用解析[J].品牌，2015，（6）：199.

[3]刘小军.机械设计加工中的材料选择问题分析[J].科技创新与应用，2017，（25）：182，184.

作者:李春伟 莫善军 单位:1.五羊-本田摩托（广州）有限公司 2.中山大学