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      試論機(jī)械設(shè)計(jì)加工中應(yīng)注意的幾個(gè)問(wèn)題

      2014-04-09 00:32:25胡凌峰唐建勇
      黑龍江科學(xué) 2014年4期
      關(guān)鍵詞:表面層工藝性能使用性能

      胡凌峰,唐建勇

      (秦皇島方華埃西姆機(jī)械有限公司,河北秦皇島066000)

      近年來(lái),隨著市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和改革開(kāi)放的深入,各類(lèi)機(jī)械企業(yè)也得到了迅速的發(fā)展,對(duì)于機(jī)械企業(yè)而言,要想在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中拓寬自己的市場(chǎng)份額,提高生產(chǎn)效率,必須要提高產(chǎn)品生產(chǎn)的質(zhì)量。提高產(chǎn)品質(zhì)量的前提因素就是對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行科學(xué)合理的設(shè)計(jì),因此,機(jī)械設(shè)計(jì)工作對(duì)于企業(yè)發(fā)展的重要作用也是不容小覷。機(jī)械設(shè)計(jì)工作的科學(xué)性,不僅影響著產(chǎn)品的成本和制造的質(zhì)量,也影響著企業(yè)長(zhǎng)遠(yuǎn)的發(fā)展,以下針對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)加工過(guò)程中需要注意的幾個(gè)問(wèn)題進(jìn)行深入探討。

      1 機(jī)械設(shè)計(jì)中對(duì)材料的選擇

      在機(jī)械零件的設(shè)計(jì)與制造過(guò)程中,材料選擇是否得當(dāng),直接影響到零件的使用性能、使用壽命及制造成本。其具體包括以下幾方面內(nèi)容。

      第一,材料必須要能夠滿足使用性能的要求。材料的使用性能是選材工作的首要分析要素,不同零件對(duì)于材料的使用性能有著不同的要求,有的零件注重材料的耐磨性能,有的零件注重材料的抗壓性能,有的零件需要高強(qiáng)度的材料,有的零件僅僅需要材料能夠滿足美觀性能即可。因此,在選材的過(guò)程中,首要的工作就是明確零件對(duì)于材料有何種要求,再根據(jù)不同的要求,選擇最為適宜的材料。

      第二,材料必須要能夠滿足工藝性能的要求。材料的工藝性能反應(yīng)材料是否能夠適宜不同加工工藝的能力,即材料必須要能夠滿足質(zhì)量和制造的雙重要求,材料的工藝性能包括熱加工工藝性能、切削加工性能等,與使用性能類(lèi)似。不同類(lèi)型的零件對(duì)于材料工藝性能的要求不同。

      第三,材料必須要滿足生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)效益的要求。材料除了要滿足使用性能和工藝性能以外,還要能夠滿足生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)性能,即材料的價(jià)格、加工費(fèi)用、維護(hù)費(fèi)用等要控制在合理的范圍內(nèi),同時(shí)要使用組合結(jié)構(gòu),提升材料的利用率,對(duì)于生產(chǎn)批量較大的零件,可以選擇物美價(jià)廉的材料來(lái)代替,降低生產(chǎn)的成本。

      第四,材料的選擇方式。在工程的設(shè)計(jì)過(guò)程中,在保證產(chǎn)品前提的條件下,雖然可以使用價(jià)格低廉的材料,但是也要注意到,有時(shí),材料的價(jià)格雖然相對(duì)較高,但是卻有著優(yōu)越的使用性能,使用這種材料制造出的產(chǎn)品使用壽命較長(zhǎng),維護(hù)費(fèi)用低廉,也可以降低產(chǎn)品對(duì)能源的消耗,從產(chǎn)品壽命周期成本角度而言,有著經(jīng)濟(jì)性的特征。因此,在選擇材料的過(guò)程中,需要綜合地考慮各種因素,將加工路線中涉及的各種成本進(jìn)行選擇性對(duì)比,選擇性?xún)r(jià)比更高的材料。

      2 影響機(jī)械加工件表面層物理力學(xué)性能的因素

      2.1 表面層金相組織的變化

      在零件加工的過(guò)程中會(huì)消耗大量的熱量,這些熱量會(huì)導(dǎo)致零件表面出現(xiàn)溫度升高的情況,當(dāng)溫度突破臨界點(diǎn)時(shí),零件表面層金就會(huì)發(fā)生一定的變化。一般的切削加工會(huì)帶走大量的熱能,對(duì)表面層金的影響不大。但是在磨削加工過(guò)程中,其產(chǎn)生的熱能較大,會(huì)給零件層金相組織帶來(lái)較大的影響。

      2.2 加工表面的冷作硬化

      零件在加工時(shí)表面層的金屬會(huì)出現(xiàn)塑性變形的情況,在該種因素的影響下,晶體間就會(huì)出現(xiàn)剪切滑移和嚴(yán)重扭曲的情況,同時(shí)也會(huì)出現(xiàn)晶體破碎、拉長(zhǎng)和纖維化的情況,進(jìn)而導(dǎo)致材料的硬度和強(qiáng)度發(fā)生變化,這就是冷作硬化。導(dǎo)致材料加工表面出現(xiàn)冷作硬化的因素包括切削用量、刀具以及工件材料等。

      2.3 零件表面層的殘余應(yīng)力

      在切削的過(guò)程中,零件表層金屬材料會(huì)出現(xiàn)組織和形狀的變化,在基體材料與表層的金屬之間會(huì)出現(xiàn)一種彈性應(yīng)力,該種應(yīng)力就是零件表面層的殘余應(yīng)力,導(dǎo)致該種應(yīng)力出現(xiàn)的原因有三種,即由于冷態(tài)塑性變形導(dǎo)致的殘余應(yīng)力、熱態(tài)塑性變形導(dǎo)致的殘余應(yīng)力以及金相組織變化導(dǎo)致的殘余應(yīng)力。

      3 潤(rùn)滑劑的特性及應(yīng)用

      為了使工件得到所期望的幾何形狀、尺寸精度和表面質(zhì)量,需要對(duì)工件進(jìn)行切削、研磨、沖壓、軋制和拉拔等,金屬加工潤(rùn)滑劑是金屬在加工工藝過(guò)程中所使用的潤(rùn)滑冷卻材料。其具體包括以下幾方面。

      第一,潤(rùn)滑劑的冷卻性能。零件的加工消耗的能量90%以上.均轉(zhuǎn)化為切削能,這種切削能不僅容易使刀具出現(xiàn)磨損,情況嚴(yán)重時(shí),甚至?xí)?dǎo)致零件出現(xiàn)局部燒傷的情況,這就會(huì)對(duì)零件的加工質(zhì)量和加工精度產(chǎn)生不良影響,為了解決這類(lèi)問(wèn)題的發(fā)生,必須要使用潤(rùn)滑劑來(lái)減少摩擦熱量的產(chǎn)生,也可以使用切削液對(duì)汽化、對(duì)流和熱傳導(dǎo)來(lái)進(jìn)行散熱。

      第二,潤(rùn)滑劑的潤(rùn)滑性能。刀具在進(jìn)行切削時(shí),常常會(huì)承受切削力的作用,使用切削潤(rùn)滑劑能夠有效地減少后刀面和零件、前刀面與切屑之間的摩擦力,從而降低功率的消耗,達(dá)到延長(zhǎng)刀具使用壽命的作用,也能夠有效提升零件表面光滑度,減少積屑瘤的產(chǎn)生。

      第三,潤(rùn)滑劑的清洗性能。在對(duì)零件進(jìn)行切割的過(guò)程中,會(huì)出現(xiàn)細(xì)小的切屑,這些切屑會(huì)附著在刀具、工件和機(jī)床上,會(huì)對(duì)工件的加工質(zhì)量產(chǎn)生不良的影響,導(dǎo)致砂輪和刀具的使用壽命降低,也會(huì)對(duì)機(jī)床的精度產(chǎn)生不良影響。潤(rùn)滑劑具有的清洗性能可以有效減少金屬粉末和切屑對(duì)工件和機(jī)床的粘連,起到清洗的作用。

      4 結(jié)語(yǔ)

      隨著經(jīng)濟(jì)條件的發(fā)展,機(jī)械產(chǎn)品的品種呈現(xiàn)出多元化的發(fā)展趨勢(shì),因此,在機(jī)械設(shè)計(jì)的加工過(guò)程中,必須綜合考慮各種情況,選擇性?xún)r(jià)比高的材料,同時(shí),合理使用潤(rùn)滑劑,將加工的成本降低至最小化,提高設(shè)備的使用壽命,不斷地提升企業(yè)生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效益。此外,要加強(qiáng)對(duì)設(shè)計(jì)過(guò)程中的管理工作,加強(qiáng)對(duì)設(shè)計(jì)人員的培訓(xùn)工作,提高設(shè)計(jì)人員的專(zhuān)業(yè)技能水平和責(zé)任意識(shí),保證其在設(shè)計(jì)的過(guò)程中能夠綜合考慮到各方面的制約因素,從根本上提升設(shè)計(jì)的質(zhì)量。

      [1]梁耀能.機(jī)械工程材料[M].焦作:河南理工大學(xué)出版社,2012.

      [2]胡家秀.機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2013.

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