機(jī)械設(shè)計(jì)加工中常見技術(shù)問(wèn)題與應(yīng)對(duì)策略

廖培勇

摘要：隨著科技水平的提高和科技轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力水平的提高，企業(yè)的生產(chǎn)越來(lái)越趨向于機(jī)械化，機(jī)械設(shè)計(jì)加工是現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展的一項(xiàng)重要內(nèi)容，對(duì)技術(shù)性、技巧性都有著很高的要求，面對(duì)現(xiàn)代多元化的需求，在機(jī)械設(shè)計(jì)加工中還會(huì)涉及到一些改良和優(yōu)化性內(nèi)容。本文將對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)加工中一些需要注意的關(guān)鍵性問(wèn)題進(jìn)行分析，并針對(duì)性的提出一定的應(yīng)對(duì)策略，希望可以推動(dòng)我國(guó)機(jī)械設(shè)計(jì)加工水平的持續(xù)提升。

關(guān)鍵詞：機(jī)械設(shè)計(jì)加工;注意;策略

我國(guó)社會(huì)生產(chǎn)水平的提高對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)加工提出了更高的要求，面對(duì)越來(lái)越激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，想要為消費(fèi)者提供更加高質(zhì)量的產(chǎn)品，應(yīng)在機(jī)械設(shè)計(jì)加工的過(guò)程中，制定完善的計(jì)劃，對(duì)一些關(guān)鍵環(huán)節(jié)進(jìn)行嚴(yán)格的控制，保障機(jī)械產(chǎn)品生產(chǎn)的順利完成。而對(duì)于其中存在的問(wèn)題，則要積極尋求解決方案，如此才能推動(dòng)機(jī)械產(chǎn)品質(zhì)量的不斷提升。

1 機(jī)械設(shè)計(jì)加工中需要注意的問(wèn)題分析

機(jī)械設(shè)計(jì)加工是針對(duì)零件局部區(qū)域或是整體零部件進(jìn)行的較為專業(yè)的技術(shù)設(shè)計(jì)，在具體操作的過(guò)程中，工作人員需要始終貫徹機(jī)械設(shè)計(jì)加工的科學(xué)理念，以具體的設(shè)計(jì)規(guī)范為參考，在明確把握零部件特點(diǎn)和用途的基礎(chǔ)上進(jìn)行綜合性分析，針對(duì)性的開展設(shè)計(jì)加工。就目前來(lái)看，機(jī)械設(shè)計(jì)加工可以分為新型設(shè)計(jì)和變形設(shè)計(jì)兩種類型，前者是采用新技術(shù)和新工藝開展設(shè)計(jì)工作，產(chǎn)出符合全新質(zhì)量要求的零部件。后者則是通過(guò)對(duì)機(jī)械零部件的變形設(shè)計(jì)和加工，賦予其全新的特征和性能，拓展其運(yùn)用范圍，使其能夠適用于不同的環(huán)境和工況之下。

現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)加工過(guò)程中涉及的影響因素眾多，既有主觀因素也有客觀因素，都可能會(huì)引發(fā)一定的問(wèn)題。本文將對(duì)其中需要注意的一些問(wèn)題進(jìn)行闡述分析。

1.1 操作流程方面的問(wèn)題

操作是機(jī)械設(shè)計(jì)加工中涉及的關(guān)鍵性問(wèn)題，操作流程的合理性直接關(guān)系著機(jī)械產(chǎn)品的質(zhì)量。因此在機(jī)械設(shè)計(jì)加工中，技術(shù)人員需要對(duì)零部件加工實(shí)際操作可能與標(biāo)準(zhǔn)操作出現(xiàn)的偏差進(jìn)行預(yù)估，這些偏差和可能是測(cè)量工具誤差、工藝系統(tǒng)受力情況、人為因素、刀具機(jī)床磨損等多方面因素造成。不論如何都要盡可能地進(jìn)行預(yù)先計(jì)算，如此才能針對(duì)可能出現(xiàn)的誤差在操作中做好防控，盡可能地將誤差控制到最低，提高機(jī)械設(shè)計(jì)加工的精確度。

1.2 質(zhì)量監(jiān)督問(wèn)題

機(jī)械設(shè)計(jì)加工對(duì)零部件質(zhì)量有著極高的要求，因?yàn)樗苯記Q定著產(chǎn)品生產(chǎn)的成敗，影響著產(chǎn)品耐用性、耐磨性等方面的性能以及使用壽命。若是存在嚴(yán)重質(zhì)量問(wèn)題，則可能會(huì)引發(fā)嚴(yán)重的后果。材料是影響機(jī)械設(shè)計(jì)加工質(zhì)量的一項(xiàng)重要因素，材料的選用與處理都會(huì)影響到實(shí)際加工操作。如脆性材料的特性使得其在加工過(guò)程中容易出現(xiàn)折斷現(xiàn)象，導(dǎo)致產(chǎn)品表面出現(xiàn)大量的細(xì)碎。此外，機(jī)械產(chǎn)品在冷卻之后在進(jìn)行硬加工或是機(jī)械產(chǎn)品制作的過(guò)程中也容易導(dǎo)致產(chǎn)品材料組織結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，影響到機(jī)械產(chǎn)品表面的光滑度[1]。

機(jī)械產(chǎn)品加工過(guò)程中，質(zhì)量上最難控制的一方面就是表面質(zhì)量，而它則顯著影響著產(chǎn)品的使用性能，如產(chǎn)品的承重性能、耐磨性、抗腐蝕性等在一定程度上取決于其表面的粗糙度，而且長(zhǎng)期使用表面粗糙度不合格的產(chǎn)品會(huì)對(duì)機(jī)械產(chǎn)生嚴(yán)重的損害。因此在機(jī)械設(shè)計(jì)加工的過(guò)程中，必須要考慮產(chǎn)品的表面質(zhì)量因素，最主要的有兩項(xiàng)，其一是加工材料的特質(zhì)以及切削用量，一般來(lái)講產(chǎn)品加工所用材料的韌性越強(qiáng)、塑性越好，成品表面的粗糙度也就越高。同時(shí)，產(chǎn)品切削用量越大，材料出現(xiàn)變形的風(fēng)險(xiǎn)也就越高，相應(yīng)的成品表面的粗糙度也越高。其二是機(jī)械設(shè)計(jì)加工技術(shù)，為了保障產(chǎn)品加工的表面質(zhì)量。在選擇適合的加工技術(shù)時(shí)，需要圍繞所使用材料的性質(zhì)和工件的速度開展。

1.3 產(chǎn)品變形問(wèn)題

變形是機(jī)械設(shè)計(jì)加工過(guò)程中十分常見的一項(xiàng)問(wèn)題，機(jī)械產(chǎn)品的變形主要體現(xiàn)在產(chǎn)品性質(zhì)、大小以及位置等方面。結(jié)合實(shí)踐來(lái)看，機(jī)械產(chǎn)品出現(xiàn)變形的原因主要有三點(diǎn)：其一，機(jī)械產(chǎn)品加工過(guò)程中產(chǎn)生極高的內(nèi)力會(huì)將產(chǎn)品牢牢固定，使其被卡爪緊緊抓住，形成內(nèi)徑向力為機(jī)械產(chǎn)品的削割創(chuàng)造條件，保障加工作業(yè)的完成。而在整個(gè)過(guò)程中，機(jī)械產(chǎn)品的形狀較最初狀態(tài)已經(jīng)發(fā)生了一定的改變，成為多邊形狀或是橢圓。其二，經(jīng)過(guò)熱處理之后的機(jī)械產(chǎn)品，其零部件很容易出現(xiàn)中間高、兩邊低的情況，簡(jiǎn)單來(lái)講即彎曲。其三，在對(duì)機(jī)械產(chǎn)品進(jìn)行切、削、割等處理時(shí)，會(huì)產(chǎn)生彈性問(wèn)題，導(dǎo)致機(jī)械產(chǎn)品發(fā)生變形情況。針對(duì)上述機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)和加工中出現(xiàn)的變形問(wèn)題，可以采用一些先進(jìn)的技術(shù)或是設(shè)備予以避免。

1.4 市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)問(wèn)題

當(dāng)前階段，我國(guó)機(jī)械產(chǎn)品市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)十分激烈，想要在這樣的市場(chǎng)環(huán)境下立足，機(jī)械產(chǎn)品的不僅要性能優(yōu)越，其產(chǎn)品也應(yīng)適宜。這就需要機(jī)械產(chǎn)品生產(chǎn)商不斷提高設(shè)計(jì)與加工水平，不斷探索全新的產(chǎn)品開發(fā)模式，提高機(jī)械產(chǎn)品的性價(jià)比，如此才能不斷提高自身的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

1.5 材料選用問(wèn)題

機(jī)械設(shè)計(jì)加工的選材對(duì)其質(zhì)量?jī)?yōu)劣的影響十分顯著，機(jī)械產(chǎn)品材料最基本的要求就是要具備耐加工性和一定的強(qiáng)度，這樣可以方便加工操作中的尺寸裁剪，同時(shí)也可以保障加工作業(yè)的安全性。

1.6機(jī)械加工精度誤差問(wèn)題

機(jī)械加工作業(yè)對(duì)精度有著極高的要求，稍有誤差就可以會(huì)影響到零部件的正常使用。結(jié)合工作實(shí)踐來(lái)看，機(jī)械加工中比較常見的精度誤差主要有機(jī)床零部件磨損誤差、刀具夾具誤差、外部環(huán)境引起的機(jī)械變形等。機(jī)械設(shè)計(jì)加工的精度誤差是無(wú)法完全避免的，所有應(yīng)通過(guò)合理的措施將其控制在允許范圍內(nèi)，這就需要對(duì)誤差產(chǎn)生的原因進(jìn)行分析，針對(duì)性的采取防控措施，最大程度的減少誤差的產(chǎn)生，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量的提高。

2 提高機(jī)械設(shè)計(jì)加工水平的有效措施

針對(duì)上文中所涉及的機(jī)械設(shè)計(jì)加工中需要注意的問(wèn)題，為了確保設(shè)計(jì)加工作業(yè)的順利開展，應(yīng)在此過(guò)程中采取一定的改進(jìn)和控制措施，具體內(nèi)容如下。

2.1 對(duì)材料進(jìn)行合理的選擇

材料選用的合理性以及質(zhì)量直接影響著機(jī)械設(shè)計(jì)加工的效益，想要保障機(jī)械產(chǎn)品生產(chǎn)質(zhì)量，必須要正確合理的選擇材料。一般情況下，機(jī)械設(shè)計(jì)加工所選擇的材料除了要具備最基本的加工性能之外，還需符合機(jī)械產(chǎn)品生產(chǎn)的相關(guān)要求，同時(shí)考慮到生產(chǎn)制作的經(jīng)濟(jì)性。在具體選材的過(guò)程中，可以從材料的鑄造性能、壓力和加工性能、切削加工性能、熱處理性能多諸多方面進(jìn)行綜合考慮，結(jié)合實(shí)際情況選擇最佳材料。不同機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)加工要求不同，所選的材料也存在差異性，合理的材料選搭，才能保障機(jī)械產(chǎn)品生產(chǎn)的質(zhì)量[2]。

對(duì)于機(jī)械加工設(shè)計(jì)而言，科學(xué)選擇材料的意義有二，一方面選材關(guān)系著成本，乃至于影響著企業(yè)的發(fā)展。當(dāng)前機(jī)械設(shè)計(jì)領(lǐng)域的產(chǎn)品類型十分多樣，前期設(shè)計(jì)的合理性決定了最終的質(zhì)量，只有保障材料的合理應(yīng)用才能獲得理想的加工成果。另一方面選材決定了機(jī)械產(chǎn)品的質(zhì)量，在機(jī)械設(shè)計(jì)加工領(lǐng)域，不同材料相互作用的情況十分常見，在前期設(shè)計(jì)工作中，對(duì)材料進(jìn)行合理選用是產(chǎn)品性能的重要保障，可以有效減少加工過(guò)程中存在的不利因素，避免質(zhì)量問(wèn)題的發(fā)生。

以目前機(jī)械設(shè)計(jì)加工領(lǐng)域的發(fā)展情況來(lái)看，科學(xué)選材的要點(diǎn)有三：其一，對(duì)材料應(yīng)用價(jià)值進(jìn)行合理分析。機(jī)械設(shè)計(jì)加工是一個(gè)實(shí)用特征極其鮮明的領(lǐng)域，而很多工作人員卻未能有效的認(rèn)清各類材料的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值，造成其基本功能達(dá)不到預(yù)期標(biāo)準(zhǔn)。充分認(rèn)清材料的價(jià)值是發(fā)揮其價(jià)值的前提，否則只會(huì)造成資源浪費(fèi)。金屬材料是機(jī)械設(shè)計(jì)加工領(lǐng)域最常采用的一類材料，相較于其他門類的材料，金屬材料的韌性、強(qiáng)度都更強(qiáng)，經(jīng)濟(jì)性也十分良好。而且隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，越來(lái)越多的新型金屬材料被人們所發(fā)現(xiàn)，這就需要設(shè)計(jì)人員不斷拓展自身的知識(shí)面，對(duì)各類金屬材料的屬性和價(jià)值進(jìn)行精準(zhǔn)的把握，在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)材料的科學(xué)選用。

其二，秉持綠色環(huán)保的理念。在現(xiàn)代社會(huì)中，可持續(xù)發(fā)展理念正在逐步滲透到社會(huì)各行各業(yè)中，傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)加工對(duì)環(huán)境存在嚴(yán)重的破壞，同時(shí)資源浪費(fèi)的現(xiàn)象也普遍存在。因此在新時(shí)期下，機(jī)械設(shè)計(jì)加工的材料選用必須要貫徹綠色環(huán)保的理念，盡可能的選擇無(wú)污染的材料。同時(shí)，所選擇的材料還應(yīng)該具備可重復(fù)利用、可降解、應(yīng)用效率高、成本低、能耗小等特性，如此就可以從源頭上減少機(jī)械設(shè)計(jì)加工的環(huán)境污染，促進(jìn)其綠色發(fā)展。

其三，重視材料選擇的性能性原則。機(jī)械設(shè)計(jì)加工的材料選用與其本身所具有的天然功能之間存在緊密的聯(lián)系，不同材料性能的差異性決定了其各自應(yīng)用領(lǐng)域的不同。因此，在機(jī)械設(shè)計(jì)加工中，工作人員要在產(chǎn)品功能、性能要求的基礎(chǔ)上對(duì)各具性能的材料進(jìn)行篩選。除此之外，還需考慮材料的安全性，確保其無(wú)毒無(wú)害，不會(huì)對(duì)人體、環(huán)境產(chǎn)生污染。

2.2 對(duì)生產(chǎn)技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化

生產(chǎn)技術(shù)的優(yōu)劣直接影響著機(jī)械設(shè)計(jì)加工的實(shí)施效果，在長(zhǎng)期的發(fā)展中，機(jī)械設(shè)計(jì)加工生產(chǎn)理念不斷更新，針對(duì)機(jī)械產(chǎn)品生產(chǎn)的監(jiān)控強(qiáng)度也越來(lái)越高。為了進(jìn)一步提高機(jī)械設(shè)計(jì)加工的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，必須要對(duì)現(xiàn)有的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)進(jìn)行整合，大力推動(dòng)機(jī)械設(shè)計(jì)加工工藝的研發(fā)推廣，緊跟時(shí)代步伐。就目前來(lái)看，機(jī)械設(shè)計(jì)加工工藝技術(shù)開始呈現(xiàn)出綠色發(fā)展的趨勢(shì)，現(xiàn)有的綠色制造工藝主要包括少無(wú)切削加工工藝、干式加工工藝、特種加工工藝三類。其中干式加工工藝的內(nèi)容最為豐富，應(yīng)用也較為廣泛，可以進(jìn)一步分為切削和磨削兩類。切削包括干式切削和準(zhǔn)干式切削。磨削包括干式磨削和準(zhǔn)干式磨削。

對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)加工生產(chǎn)技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化的策略如下：

其一，對(duì)參數(shù)進(jìn)行合理的設(shè)置。機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)加工的過(guò)程中會(huì)使用到很多設(shè)備工具，這些設(shè)備工具參數(shù)的設(shè)置也是產(chǎn)品質(zhì)量控制的關(guān)鍵點(diǎn)。如削割的速度和深度均會(huì)對(duì)機(jī)械產(chǎn)品的表面產(chǎn)生影響，因此有必要對(duì)削割參數(shù)，如速度、時(shí)間、深度等進(jìn)行合理的設(shè)置，以保障機(jī)械產(chǎn)品表面的光滑性。

其二，對(duì)處理工具進(jìn)行合理應(yīng)用。工具的合理應(yīng)用可以有效提高機(jī)械設(shè)計(jì)加工的效果，對(duì)于機(jī)器加工中無(wú)法滿足要求的部位，可以采用小刀或是其他工具進(jìn)行適當(dāng)完善，提高機(jī)械產(chǎn)品生產(chǎn)加工的精確性。

其三，對(duì)機(jī)械加工工藝規(guī)程進(jìn)行合理的制定。工藝規(guī)程的合理性直接影響著機(jī)械產(chǎn)品加工的表面質(zhì)量，制定工藝規(guī)程有助于促進(jìn)機(jī)械產(chǎn)品綜合性能的提高，同時(shí)降低加工作業(yè)的總成本。在工藝規(guī)程制定的過(guò)程中，需要特別注意加工時(shí)長(zhǎng)的控制，避免因用時(shí)過(guò)長(zhǎng)導(dǎo)致加工零件出現(xiàn)問(wèn)題。除此之外，針對(duì)產(chǎn)品加工過(guò)程中出現(xiàn)的殘存應(yīng)力，也要進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶幚怼Ｔ谶M(jìn)行切削作業(yè)的過(guò)程中，金屬件在高溫高壓條件下回出現(xiàn)形態(tài)和內(nèi)部結(jié)構(gòu)的變化，切削機(jī)械和金屬材料接觸的過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生相互的彈性應(yīng)力，并在零件表面形成殘余應(yīng)力。具體如圖1所示。針對(duì)不同的產(chǎn)生原因，所采取的方法也不同。冷態(tài)塑性變形引起殘余應(yīng)力，其原因是切削過(guò)后金屬受到塑性變形表面層的限制，以至于恢復(fù)不到原先的狀態(tài)。而熱態(tài)塑性變形則是因工件在加工過(guò)程中受切削熱作用出現(xiàn)膨脹，在表層形成熱壓應(yīng)力。切削完成后，其表面溫度下降，而表層已產(chǎn)生的熱塑性變形并未受到基體的限制。對(duì)于殘余應(yīng)力，最好的應(yīng)對(duì)方法就是減少機(jī)械設(shè)計(jì)加工材料表面物質(zhì)性質(zhì)的變化，因?yàn)檫^(guò)高的溫度和切削作用力會(huì)對(duì)產(chǎn)品造成不可逆的傷害，因此在加工作業(yè)中一定要進(jìn)行嚴(yán)格的控制。

2.3 提高設(shè)計(jì)水平

想要獲得更符合時(shí)代需求，性能更加優(yōu)越的機(jī)械產(chǎn)品，其設(shè)計(jì)必須要從性能入手，根據(jù)實(shí)際操作特點(diǎn)進(jìn)行優(yōu)化提升，充分滿足尺寸、結(jié)構(gòu)、功能等方面的要求，同時(shí)盡可能地降低產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程的消耗，通過(guò)統(tǒng)一化的機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)增強(qiáng)產(chǎn)量和質(zhì)量。例如，在機(jī)械設(shè)計(jì)加工前期，一定要組織技術(shù)人員和專家對(duì)機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)進(jìn)行分析、優(yōu)化、改進(jìn)完善，使其更好地符合產(chǎn)品尺寸和形狀要求，為批量加工生產(chǎn)奠定基礎(chǔ)。

切削參數(shù)的設(shè)置是設(shè)計(jì)中的一項(xiàng)重要內(nèi)容，切削用量包含在其中，而根據(jù)上文內(nèi)容可知，切削用量影響著產(chǎn)品加工的表面質(zhì)量。因此設(shè)計(jì)人員需要對(duì)切削參數(shù)進(jìn)行合理的設(shè)置，需要特別注意的包括切削速度、力度兩項(xiàng)，這兩項(xiàng)參數(shù)的合理設(shè)置可以有效減少產(chǎn)品加工過(guò)程中表面產(chǎn)生的積屑。在速度參數(shù)設(shè)置方面，應(yīng)在保障加工質(zhì)量的基礎(chǔ)上，盡可能的加快切削速度，這樣是為了縮短道具和工件的擠壓時(shí)間，進(jìn)而避免產(chǎn)品發(fā)生塑性變形。

除此之外，在進(jìn)行大批量機(jī)械產(chǎn)品生產(chǎn)加工之前，要組織技術(shù)人員和專家組進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)加工的模擬實(shí)驗(yàn)，對(duì)加工生產(chǎn)整個(gè)過(guò)程中可能會(huì)出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行分析總結(jié)，進(jìn)而針對(duì)性的采取一定的優(yōu)化措施，確保產(chǎn)品生產(chǎn)質(zhì)量。此外，在進(jìn)行新產(chǎn)品研發(fā)的過(guò)程中，也可以采用模擬實(shí)驗(yàn)的方式，對(duì)產(chǎn)品性能以及缺陷進(jìn)行分析，促進(jìn)產(chǎn)品的完善。

2.4 做好設(shè)備的保養(yǎng)維護(hù)

對(duì)于機(jī)械產(chǎn)品過(guò)程中使用到的機(jī)械設(shè)備，為了確保其性能良好以及加工作業(yè)中的穩(wěn)定運(yùn)行，一定要做好保養(yǎng)工作，如運(yùn)行過(guò)程中的散熱，即使添加潤(rùn)滑劑降低機(jī)械設(shè)備的磨損。此外，根據(jù)生產(chǎn)情況對(duì)機(jī)械設(shè)備中的碎屑進(jìn)行清理。科學(xué)有效的保養(yǎng)措施可以有效減少機(jī)械設(shè)備的磨損和消耗，延長(zhǎng)機(jī)械設(shè)備的使用壽命，提高機(jī)械產(chǎn)品生產(chǎn)加工的質(zhì)量[3]。

3 結(jié)語(yǔ)

現(xiàn)代機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)加工是一項(xiàng)工藝復(fù)雜的項(xiàng)目，其影響因素包括諸多方面，許多方面的問(wèn)題都可能會(huì)對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量產(chǎn)生影響，針對(duì)這種情況，必須加強(qiáng)對(duì)設(shè)計(jì)和生產(chǎn)過(guò)程的控制，尤其是一些關(guān)鍵性節(jié)點(diǎn)和因素，如此既能夠提高機(jī)械產(chǎn)品的性能和壽命，還可以降低成本投入。

參考文獻(xiàn)：

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