機(jī)械設(shè)計(jì)制造中常見(jiàn)的問(wèn)題研究

【摘 要】本文主要介紹了機(jī)械設(shè)計(jì)制造過(guò)程中常見(jiàn)的問(wèn)題，充分注意這些問(wèn)題能夠有效的提高機(jī)械制造過(guò)程中的性?xún)r(jià)比和質(zhì)量，本文的研究可以作為機(jī)械設(shè)計(jì)制造過(guò)程中的參考。

【關(guān)鍵詞】機(jī)械設(shè)計(jì)；制造；問(wèn)題

0.前言

在市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展的過(guò)程中，機(jī)械行業(yè)逐漸向多樣化的方向發(fā)展。要在綜合考慮各種情況的基礎(chǔ)上進(jìn)行機(jī)械加工，在材料選擇的過(guò)程中要以性?xún)r(jià)比為選擇的重要標(biāo)準(zhǔn)，為了最大程度的提升設(shè)備的使用壽命應(yīng)當(dāng)將潤(rùn)滑劑使用在機(jī)械加工過(guò)程中，這樣就能夠達(dá)到提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的目標(biāo)。本文從材料的選擇、標(biāo)準(zhǔn)化的運(yùn)用以及對(duì)機(jī)加工件表面層物理性能有影響的因素出發(fā)介紹了機(jī)械設(shè)計(jì)中常見(jiàn)的問(wèn)題。

1.機(jī)械設(shè)計(jì)過(guò)程中對(duì)材料的選擇問(wèn)題研究

1.1按照基本要求進(jìn)行機(jī)械零件材料的選擇

首先應(yīng)該滿(mǎn)足相應(yīng)的使用性能要求，所謂使用性能指的是材料在使用過(guò)程中的表現(xiàn)，在選材的過(guò)程中應(yīng)當(dāng)將這些要求作為根本，不同的零件具有不同的使用性能要求，有的零件對(duì)于耐磨性的要求比較高，有的零件對(duì)于強(qiáng)度的要求比較高，有的零件在性能要求上很?chē)?yán)格，有的零件只是對(duì)外觀要求比較高，因此在選材的過(guò)程中首先應(yīng)當(dāng)判斷出零件的使用性能要求。然后是工藝性能要求，所謂材料的工藝性指的是材料本身能夠適應(yīng)各種加工工藝要求的能力，在加工制造過(guò)程中應(yīng)當(dāng)保證選擇的材料質(zhì)量的基礎(chǔ)上方便的制造出成品。

1.2選擇機(jī)械零件材料的方法

產(chǎn)品的壽命周期在很大程度上受到選材的影響，產(chǎn)品壽命周期成本的各個(gè)組成部分受到材料選用的影響。通常情況下，在保證工程實(shí)踐過(guò)程中產(chǎn)品合理功能或性能的前提下可以選擇價(jià)格較為便宜的材料，這樣有利于降低產(chǎn)品的壽命周期成本；但是另外一方面如果選用一些成本較高但是性能比較好的材料，在減輕產(chǎn)品重量的基礎(chǔ)上能夠增大壽命以及減少維修費(fèi)用，因此這種機(jī)械零件材料的選擇方法從產(chǎn)品壽命周期成本角度考慮是經(jīng)濟(jì)的。

在材料選擇過(guò)程中還要進(jìn)行制造方法的選擇，將結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、材料選擇以及可用的加工方法有機(jī)的結(jié)合起來(lái)。要在考慮零件的某單項(xiàng)加工工序成本的基礎(chǔ)上應(yīng)綜合考慮其整個(gè)加工路線(xiàn)所涉及的全部加工工序之總成本。

2.通過(guò)機(jī)械設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)化來(lái)降低成本并提高質(zhì)量

作為機(jī)器的基本組成要素，機(jī)械零件的設(shè)計(jì)工作離不開(kāi)標(biāo)準(zhǔn)化。其中零件的標(biāo)準(zhǔn)化指的是按照一種大家共同遵守的標(biāo)準(zhǔn)對(duì)零件的尺寸、結(jié)構(gòu)要素、材料性能、檢驗(yàn)方法、設(shè)計(jì)方法、制圖要求等進(jìn)行確定，標(biāo)準(zhǔn)化主要有以下幾個(gè)方面的作用：首先機(jī)械設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)化在一些用途較廣零件的制造過(guò)程中能夠采用先進(jìn)的方法以及專(zhuān)門(mén)化的工廠進(jìn)行大量和集中的制造，同時(shí)在提高質(zhì)量的基礎(chǔ)上降低成本。然后，在對(duì)材料和零件的性能指標(biāo)進(jìn)行比較的過(guò)程中能夠提高零件性能的可靠性。最后，設(shè)計(jì)工作能夠通過(guò)采用標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)及零部件進(jìn)行簡(jiǎn)化，進(jìn)而在縮短設(shè)計(jì)周期的基礎(chǔ)上提高設(shè)計(jì)質(zhì)量。

產(chǎn)品成本可以通過(guò)設(shè)計(jì)階段的標(biāo)準(zhǔn)化工作來(lái)降低，生產(chǎn)廠家在市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)體制的影響下以市場(chǎng)不斷變化的需求為基礎(chǔ)進(jìn)行產(chǎn)品品種的更新，進(jìn)而在提高產(chǎn)品質(zhì)量和降低物資消耗的基礎(chǔ)上提高經(jīng)濟(jì)效益。這些目的的實(shí)現(xiàn)和標(biāo)準(zhǔn)化聯(lián)系非常密切，通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化手段的采用來(lái)嚴(yán)格的進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)，增添企業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，促進(jìn)企業(yè)新產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)。

3.機(jī)加工表面層物理力學(xué)性能影響因素研究

在切削力和切削熱的作用下，機(jī)械加工工件表面層發(fā)生了非常大的物理力學(xué)性能變化，使得與基體材料性能的差異，其中表面層的金相組織和硬度的變化及表面層出現(xiàn)的殘余應(yīng)力是這些變化的主要表現(xiàn)方面。

3.1表面層金相組織的變化

機(jī)械加工過(guò)程中所消耗的熱量是加工表面的溫度逐漸升高，當(dāng)溫度達(dá)到金相組織變化的臨界點(diǎn)時(shí)表面層金相組織就會(huì)發(fā)生相應(yīng)的改變。由于一般的切削加工的切削熱被切屑帶走，產(chǎn)生的影響比較小。但是在磨削加工過(guò)程中單位面積上產(chǎn)生的切削熱比較大，表面層金屬在切削區(qū)高溫的影響下出現(xiàn)了相變，另外，砂輪材料、磨削用量是影響磨削燒傷的主要因素。

3.2加工表面的冷作硬化現(xiàn)象

加工過(guò)程中的晶體之間由于表面層金屬的塑性變形而產(chǎn)生剪切滑移，晶格在嚴(yán)重扭曲的過(guò)程中出現(xiàn)了晶粒的拉長(zhǎng)、破碎和纖維化，進(jìn)而使材料的強(qiáng)度和硬度逐漸提高，這就是冷作硬化的過(guò)程。其中硬化層深度、表面層的纖維硬度、及硬化程度是加工表面冷作硬化的主要指標(biāo)。硬化程度的增大使得硬化層的深度逐漸加大。其中切削用量和刀具是影響冷作硬化的主要因素。

3.3表面層的殘余應(yīng)力

表面層的殘余應(yīng)力指的是切削過(guò)程中金屬材料的表層組織發(fā)生形狀和組織變化，在表層金屬與基體材料交界處產(chǎn)生的彈性應(yīng)力主要有兩個(gè)方面的原因產(chǎn)生了表面層的殘余應(yīng)力。一方面是冷態(tài)塑性變形所引起的殘余應(yīng)力。另一方面是熱態(tài)塑性變形引起的殘余應(yīng)力。

4.潤(rùn)滑劑的特性及應(yīng)用研究

通過(guò)對(duì)工件的切削、研磨、沖壓和拉拔等工序操作使得工件得到所期望的幾何形狀、尺寸精度和表面質(zhì)量，而在加工工藝過(guò)程中使用的潤(rùn)滑冷卻材料就是金屬加工潤(rùn)滑劑。

4.1潤(rùn)滑劑的主要作用

目前使用的金屬切削潤(rùn)滑劑主要有以下幾個(gè)方面的作用：第一，延長(zhǎng)刀具的使用壽命，保證和提高工件的加工尺寸精度；第二，及時(shí)排除金屬屑，確保切削過(guò)程順利進(jìn)行；第三，防止機(jī)床和工件產(chǎn)生腐蝕和銹蝕；第四，改善工件表面的光潔度；第五，提高切削加工效率，降低成本；第六，及時(shí)帶走切屑熱，迅速均勻冷卻刀具和工件等。而為了實(shí)現(xiàn)上述的主要作用金屬切屑潤(rùn)滑劑主要應(yīng)該具有冷卻性能、清洗性能以及防銹性能三個(gè)方面的主要性能。

4.2選擇金屬切削潤(rùn)滑劑的方法

在選擇金屬切削潤(rùn)滑劑的過(guò)程中，第一要根據(jù)切削加工的具體工藝條件和要求進(jìn)行純油性或水溶性切削潤(rùn)滑劑的選取，在選擇的時(shí)候可以借鑒機(jī)床供應(yīng)商的建議。第二，在選取的時(shí)候要可以借助經(jīng)驗(yàn)來(lái)進(jìn)行，例如在進(jìn)行低速切削的過(guò)程中采用純油性的刀具，在進(jìn)行高速切削的過(guò)程中采用水溶性的硬質(zhì)合金刀具等。

5.總結(jié)

在機(jī)械加工的過(guò)程中有很多需要注意的問(wèn)題，在機(jī)械加工的過(guò)程中，加工成本、加工工藝等性能都會(huì)在一定程度上影響機(jī)械加工設(shè)計(jì)過(guò)程，因此為了更加充分的保證加工產(chǎn)品的質(zhì)量以及成本，保證高的性?xún)r(jià)比就需要在加工的過(guò)程中對(duì)各種影響因素進(jìn)行控制。后續(xù)還應(yīng)當(dāng)對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)制造過(guò)程中常見(jiàn)的問(wèn)題進(jìn)行更加深入的研究。

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