蔡燕華+韓杰

摘 要 機(jī)械設(shè)計(jì)是機(jī)械工程的中重要組成部分，設(shè)計(jì)水平的高低關(guān)系到產(chǎn)品的性能研發(fā)時間的長短和產(chǎn)生的效益等。機(jī)械加工要合理選擇材料這樣才能滿足工業(yè)生產(chǎn)的要求，可以有效的提高產(chǎn)品質(zhì)量。

關(guān)鍵詞 機(jī)械設(shè)計(jì)加工；注意問題；材料選擇

中圖分類號：TH12 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）02-0071-01

隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，企業(yè)要想在激烈的市場競爭中立于不敗之地，就要提高產(chǎn)品的質(zhì)量，在生產(chǎn)過程中還要不斷降低企業(yè)的生產(chǎn)成本。機(jī)械設(shè)計(jì)工作的重要性，不僅體現(xiàn)在生產(chǎn)技術(shù)上，而且還會影響到產(chǎn)品的質(zhì)量。

1 現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)與傳統(tǒng)設(shè)計(jì)特點(diǎn)比較

隨著科技的不斷的發(fā)展，計(jì)算機(jī)應(yīng)用的領(lǐng)域越來越廣泛?，F(xiàn)在機(jī)械設(shè)計(jì)會融會多領(lǐng)域的知識，它是一種綜合交叉學(xué)科，與傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)相比，現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)有很多優(yōu)點(diǎn)。

1）傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)思維比較被動，現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)有較強(qiáng)的自主性。傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)依靠的以往的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，思維方式比較落后。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，人們需要不斷更新自己的觀念，要運(yùn)行科學(xué)技術(shù)創(chuàng)造出新的產(chǎn)品。

2）傳統(tǒng)設(shè)計(jì)注重機(jī)械本身的預(yù)定功能。現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)要置身在大系統(tǒng)中，而且要對系統(tǒng)做出合理設(shè)計(jì)，并將系統(tǒng)功能進(jìn)行合理分配。在機(jī)械設(shè)計(jì)中要考慮到人的心理因素，做好最好的機(jī)械設(shè)計(jì)方案。

3）現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)強(qiáng)化了傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)強(qiáng)度要求。在機(jī)械設(shè)計(jì)中有限單元的斷裂的研究成果在現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)中得到了廣泛的應(yīng)用。在現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)領(lǐng)域中設(shè)計(jì)者要不斷強(qiáng)化自己的設(shè)計(jì)能力。

4）傳統(tǒng)設(shè)計(jì)周期長、耗費(fèi)大，現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)周期短、對能源耗費(fèi)小。傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)要根據(jù)預(yù)先設(shè)計(jì)的方案進(jìn)行設(shè)計(jì)，然后制定設(shè)計(jì)方案。傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法耗費(fèi)的時間的比較長，耗費(fèi)的資金比較多?，F(xiàn)代的機(jī)械設(shè)計(jì)方法要結(jié)合一定的條件，運(yùn)用科學(xué)的優(yōu)化方法和原理設(shè)計(jì)出最佳方案。

5）傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)受思維約束，在現(xiàn)代的設(shè)計(jì)中利用計(jì)算機(jī)改變了這種現(xiàn)狀。傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)需要很長的時間，現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)可以減少時間，提高工作效率。在做出設(shè)計(jì)方案時利用計(jì)算機(jī)可以完善后續(xù)工作，設(shè)計(jì)師可以及時修改方案。通過計(jì)算機(jī)技術(shù)可以對設(shè)計(jì)方案進(jìn)行優(yōu)化。

2 影響工件表面層物理力學(xué)性能因素

機(jī)械加工中零件容易受到切削力的作用，表面的力學(xué)性能會發(fā)生很到的改變。造成材料使用性能降低。產(chǎn)生這一現(xiàn)象的主要原因表面層的硬度發(fā)生變化導(dǎo)致材料表面出現(xiàn)殘余應(yīng)力。

2.1 表面層組織發(fā)生變化

在機(jī)械加工的過程中，受溫度的影響在加工過程中會消耗大量的熱量，這些熱量會轉(zhuǎn)換成熱能是表面的溫度不斷升高，當(dāng)溫度超過物體表面的臨界點(diǎn)后，物體相應(yīng)的組織就會發(fā)生變化，一般在切削中產(chǎn)生的熱量都會被切屑帶走，對組織的影響會比較小。在加工過程中由于表面產(chǎn)生的熱量會很多，切削時引起表面層的變化。影響切削的因素有：

1）砂輪材料硬度高，造成鈍化的顆粒不易脫落，砂輪容易堵塞，所以在加工中一般要選取軟砂輪。

2）當(dāng)磨削深度加大時，零件表面的溫度就會上升，會導(dǎo)致燒傷的情況發(fā)生，零件縱向增量變大時，切削區(qū)的溫度會不斷上升，但一部分熱量會被帶走，不會造成嚴(yán)重的燒傷。但提高生產(chǎn)速度會增大零件表面的粗糙程度，提高砂輪的轉(zhuǎn)速會避免這種情況的發(fā)生。事實(shí)證明，提高砂輪的轉(zhuǎn)速可以減輕零件表面的燒傷程度。

3）冷卻方式的才用磨削去熱量過高而引起的灼傷，由于在砂輪的表面會產(chǎn)生大量的氣流層，不利于切削液的形成，所以切削液不能進(jìn)入切削區(qū)。在零件的加工過程中可以采用大流量的冷卻方式增加零件表面的冷卻效果，可以對砂輪的表面進(jìn)行沖洗，使砂輪不被切削屑所堵塞。

2.2 加工表面冷卻硬化

在對零件的加工過程中會導(dǎo)致金屬表面變形，是晶體切塊下滑嚴(yán)重的會導(dǎo)致扭曲，使顆粒變得纖維化，材料的強(qiáng)度和硬度都會有所提高，零件表面就會發(fā)生硬化現(xiàn)象。零件加工的表面的硬化指標(biāo)以硬化層的深度，表面層的硬化程度表示。硬化程度越大，硬化層的深度也就越深。影響硬化的主要因素有：

1）切削速度增大，刀具與零件接觸的時間比較短，塑性小。速度在增大的時候溫度也會跟著升高，有利于硬化的恢復(fù)，切削力增加，塑性變形的程度也會增加。硬化程度會加深。當(dāng)進(jìn)給量減少時，零件被擠壓的次數(shù)會增多，硬化程度也會加大。

2）刀具半徑的增加，對零件表面的擠壓程度會增大，冷卻程度會增加，從而使刀具的磨損程度增加，可以使工件的可塑性減少。

3）工件材料硬度越低，塑性變形就越大，切削后的硬化現(xiàn)象越嚴(yán)重。

3 機(jī)械設(shè)計(jì)加工材料的選擇

3.1 機(jī)械零件要滿足設(shè)計(jì)的要求

機(jī)械零件的選擇要滿足實(shí)用性和經(jīng)濟(jì)性的特點(diǎn)。在性能方面要根據(jù)零件的使用情況進(jìn)行選擇。還要考慮到零件強(qiáng)度和耐磨性。在工藝性能方面要考慮到加工工藝的要求，采用熱加工的方式對材料進(jìn)行鍛造和焊接處理，在經(jīng)濟(jì)方面要盡可能的降低采購成本，提高材料的利用率。

3.2 機(jī)械零件的選擇方法

機(jī)械材料的選擇對產(chǎn)品的影響很大，在選擇零件時，要保證材料價(jià)格低廉。使用的周期長，節(jié)能效果好。所以在材料選擇時要綜合考慮，要選擇性價(jià)比高的材料，降低生產(chǎn)成本。

4 潤滑劑的特點(diǎn)和使用

為了保證零件的形狀和質(zhì)量，需要對零件進(jìn)行研磨切割處理。潤滑劑是對零件進(jìn)行處理時不可缺少的材料，合理使用潤滑劑可以提高零件的精度減少對刀具的磨損，排除切割過程中的金屬屑。能夠提高零件的加工效率，降低企業(yè)的生產(chǎn)成本。潤滑劑要具備以下功能。

1）潤滑劑的冷卻功能。在零件的加工過程中消耗的能量會轉(zhuǎn)變成熱能，這會加大刀具的磨損程度，還會使零件發(fā)生灼傷，這會對零件的精度造成影響。。想要解決這種問題就要使用潤滑劑來減少摩擦產(chǎn)生的熱量。

2）潤滑劑的潤滑性能。刀具在進(jìn)行切割時會承受切割力的作用，使用潤滑劑可以減少刀具和金屬屑的摩擦，可以降低能耗從而延長刀具的使用壽命。

5 結(jié)束語

隨著市場經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，機(jī)械行業(yè)的發(fā)展呈現(xiàn)多樣化的特點(diǎn)。因此在機(jī)械加工過程中要綜合考慮各種情況，在對材料進(jìn)行選擇時要選擇性價(jià)比高的材料，在機(jī)械加工的過程中要合理使用潤滑劑，這樣可以提高設(shè)備的使用壽命，提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

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作者簡介

蔡燕華（1983-），女，講師，碩士研究生，研究方向：數(shù)控加工、機(jī)械加工。

韓杰（1978-），男，講師，本科，研究方向：機(jī)械加工、機(jī)床夾具。endprint