淺談機械設計加工中應注意的問題

摘 要：機械加工過程中需要注意的問題有很多，綜合考慮加工成本、加工工藝等性能之后，可以發現機械設計加工過程會受到多種因素的影響，要想確保所加工的產品質量最佳、成本最低、性價比最高，就必須在加工中控制各種影響因素，同時本文有針對性地提出了一些機械設計加工中需要注意的事項。

關鍵詞：機械設計加工；原因分析；加工精度；表面質量

在市場經濟中，企業要在競爭中處于不敗之地，靠的就是高質量、低成本的產品。機械設計工作的重要性，不僅在于它是生產技術準備工作的第一步，而且還在于它將嚴重影響產品的質量和成本，雖然影響產品成本的因素很多，但主要與設計、制造和原料有關。

一、機械設計加工中經常出現的問題與原因分析

1.加工精度不高

針對各種機械加工過程的分析，影響加工精度的因素主要有：采用近似的加工運動造成的誤差、采用類同的刀具輪廓導致的誤差、機床幾何誤差及磨損對加工精度的影響、刀具和夾具的制造誤差及磨損、工藝系統受力變形引起的誤差、工藝系統受熱變形引起的誤差，由于差在機械加工過程中無法消除，所以只能通過研究誤差出現的原因，然后采取有效措施進行避免，才能保證加工產品的質量。

2.機械加工零件

表面質量不能保證機械加工零件的表面質量與零件的性能、使用情況和壽命有著密不可分的關系，研究機械加工零件表面質量的影響因素對于提高零件表面質量和降低加工過程中的次品率有著十分重要的作用，從目前來看，影響機械加工零件表面粗糙度的因素主要是材料的性質和切削用量。零件的材料韌性越好，金屬的塑性變形越大，導致零件的表面就會越粗糙。如果零件的材料是塑性材料，在刀具加工過程中難免會造成塑性變形，再加上刀具切削與零件分離的撕裂作用，將會增加零件表面的粗糙度。如果零件的材料為脆性材料，材料的切削過程會呈現為斷續的碎粒狀，也會增加零件表面的粗糙度；影響機械加工零件物理機械性能的因素有很多，但概括起來主要有兩個方面，即零件表面冷作硬化和零件表面材料組織結構的改變。另外在機械加工零件加工時會產生表面層的殘余應力，對于機械加工零件的表面質量也會產生一定的影響。

3. 產品性價比不是最高

由于在機械設計加工過程中沒有綜合考慮各方面的影響因素而導致產品的各項成本過高，性價比不能保證最優，從而使所生產的產品在激烈的市場競爭中不具備絕對優勢，進而不能及時搶占市場機遇。

二、機械設計加工中的注意事項

1. 使用性能要求：

材料在使用過程中的表現，即使用性能，是選材時應考慮滿足的根本要求。不同零件所要求的使用性能是很不一樣的，有的零件主要要求高強度，有的則要求高的耐磨性，有的甚至無嚴格的性能要求，僅僅要求有美麗的外觀。因此，在選材時，首要的任務就是準確地判斷零件所要求的主要使用性能。

2. 工藝性能要求

材料的工藝性反映的是材料本身能夠適應各種加工工藝要求的能力，即要求所選材料在加工制造時首先能夠造出成品來，并且能夠便于制造、同時必須保證質量。熱加工工藝性能 熱加工工藝性能主要指鑄造性能、鍛造性能、焊接性能和熱處理性能。切削加工性能 金屬的切削加工性能一般用刀具耐用度為60min時的切削速度V60來表示，V60越高，則金屬的切削性能越好。

3. 經濟性能要求

零件材料的選擇要以最小的耗費取得最大的經濟效益。同時，在滿足使用性能的前提下，選用材料還應注意盡量降低零件的總成本。

1）材料價格 材料價格在產品總成本中占較大比重，達30%～70%。

2）提高材料的利用率 如用精鑄、模鍛、冷拉毛坯，可以減少切削加工面材料的浪費。

3）零件的加工和維修費用等要盡量低。

4）采用組合結構 如蝸輪齒圈采用減磨性好的貴重金屬，而其他部分采用廉價的材料。

4. 機械零件材料選擇的方法

選材對產品壽命周期成本的影響 顯然，材料的選用極大地影響了產品壽命周期成本的各個組成部分。工程實踐中，在保證產品合理功能（或性能）的前提下，雖然一般是選用價格便宜的材料，可降低產品的壽命周期成本；但同時我們更應注意的是，有時若選用成本雖高但性能更優的材料，由于產品的自重減輕、使用壽命延長、維修費用減少、能源費用降低等多方面的有利因素，從產品壽命周期成本角度考慮，反而是經濟的。

制造方法的選擇是材料選擇過程中一個不可分割的因素，即應將結構設計、材料選擇及其可用的加工方法作為一個有機的整體看待。選材時不僅要考慮零件的某單項加工工序的成本，更重要的是應綜合考慮其整個加工路線所涉及的全部加工工序之總成本。

5. 選擇合適的刀具

合理選擇刀具對零件的表面質量十分重要。針對不同的材料，不同表面硬度要求及不同表面粗糙度要求，合理選擇合適而經濟的刀具。

正確使用加工用潤滑劑潤滑劑的種類很多，需要結合具體加工情況進行合理選擇適合的類型和品牌。在選擇的過程中需要結合零部件加工生產的工藝流程、金屬材料類型、零部件加工精密度要求以及相關性能來綜合考慮，確定選擇純油性還是水溶性潤滑劑，一般使用高速鋼刀具進行低速切削時可以使用純油性潤滑劑，使用硬質合金刀具進行高速切削操作時可以使用水溶性潤滑劑，在切削液難以有效到達切削區域的情況下，可以使用純油性金屬切削液。

三、機械設計標準化是提高產品質量降低成本的主要途徑

機械零件是機器的基本組成要素，對于機械零件設計工作來說，標準化的作用是很重要的。所謂零件的標準化，就是通過對零件的尺寸、結構要素、材料性能、檢驗方法、設計方法、制圖要求等，制定出各式各樣的大家共同遵守的標準。標準化帶來的優越性表現在：（1）能以最先進的方法在專門化工廠對那些用途最廣的零件進行大量的、集中的制造，以提高質量、降低成本。（2）統一材料和零件的性能指標，使其能夠進行比較，并提高零件性能的可靠性。（3）采用標準結構及零、部件，可以簡化設計工作，縮短設計周期，提高設計質量。

四、結語

搞好設計階段的標準化工作是降低產品成本的重要途徑在市場經濟體制下，生產廠家應根據市場的需求變化，不斷更新產品品種，提高產品質量，降低物資消耗，提高經濟效益。要達到這些目的，都離不開標準化，必須用標準化手段，從嚴把好產品設計這一關，才能使企業在市場競爭中求得生存和發展，加快新產品開發。