基于機械制造工藝的合理化機械設計

周朝輝

摘 要：機械制造是我國的支柱產業，在我國工業體系中發揮著不可替代的作用。為了提升機械制造產業的水平，確保其能夠在新技術潮流下迎頭趕上并領先世界，就需要從機械設計、材料采購、工藝設計以及機械加工等各個環節進行同步改善。首先，對機械制造工藝的發展特征進行了分析。接著，基于機械制造工藝，對機械設計合理化措施從提高加工精度、提高加工表面質量以及加強綠色制造等方面進行討論。相關的分析和討論對促進機械制造產業的設計合理化有積極意義。

關鍵詞：機械制造產業；產業優化；機械設計合理化；機械制造工藝

機械工程是一個國家產業實力的重要標志，也是其經濟硬實力的關鍵部分。在推進機械工程發展時，必須對機械結構、運動方式、力學傳遞、零件精度、材料精度以及維護保養等進行不斷改進即，需要進行機械設計的不斷再完善。可見，機械設計對于機械工程的發展起著基礎性作用。然而，在機械設計過程中必須結合機械制造工藝現狀、發展趨勢等因素進行合理化，不能夠片面追求材料、技術或者原來的先進性，也不能夠墨守成規，忽視了機械設計和機械制造的發展潮流。這就是所謂的合理化機械設計。接下來，將基于機械制造工藝對合理化機械設計進行討論，希望能夠對提升機械設計合理化水平有積極的借鑒意義。

1 機械制造工藝的發展特征

1.1 機械制造工藝的網絡化，對機械設計標準化有更高要求

當代機械制造環節眾多，參與者也遍布全球，為了確保各個工藝、工序之間能夠正常、順暢、高效地進行，就需要充分利用網絡化的技術平臺。通過網絡化技術平臺，市場需求、市場開發、材料選擇和采購、產品設計和制造等環節能夠在全球各個地方有效互動。同時，便于機械制造工藝的交流和技術擴散，也充分利用了網絡的開放性、分享度高的優勢，制造工業不再被封鎖在局部地域內。

1.2 機械制造工藝的智能化，對機械加工精度有更高要求

智能化充分運用模糊數學、生物科技、計算機、高級運籌學以及混沌力學等高端科技，通過將這些科技與控制理論組合起來，能夠實現機械制造工藝高度自動化。在人工智能技術的推動下，部分高難度、高危險、高強度的工作不再需要大量人力勞動。

1.3 機械制造工藝的微型化，對工具表面質量有更高要求

微型化機械是指體積<1cm?的自動化機械產品。歐美發達國家已經在機械制造工藝微型化方面取得較大成就，證明了機械制造工藝的微型化不僅可以減少機械設備能耗、降低其空間占用，而且能夠促進機械設備以更加靈活、精準的方式運行。微型化已經在生物醫療、高精儀器研發制造以及軍事設備、衛星設備制造中得到運用。

2 基于機械制造工藝的機械設計合理化措施

2.1 提高加工精度的工藝措施

從機械制造工藝的發展特征可以看出，智能化程度不斷發展，相應對工件精度提出更高的要求。在機械設計過程中，必須不斷提升精度控制技術、改進零件精度控制工具，并將精度測量工具不斷優化。然而，在機械設計和制造過程中，工藝的存在是客觀的，而且是影響加工精度的主要因素。因此，就現代機械設計而言，要提高加工精度，就必須不斷改進對誤差的控制。通過轉移原始誤差法、分化或均化原始誤差法、誤差補償法等誤差控制方法來應對內部應力、刀具磨損、熱變形、系統應力等因素所導致的誤差。

2.2 提高加工表面質量的工藝措施

機械制造工藝已經越來越微型化，而微型化設備對表面質量有著極高要求，否則就可能引起整個機械系統的運行故障。在機械設計過程中，為了有效地應對機械表面粗糙度超過機械工藝要求的問題，可以從以下3個方面著手。

第一，不斷提升刀具的性能，如根據工件表面屬性，對精車刀、刃精刨刀、修光刃進行再改進，提升其適應性。

第二，改善切削條件。為了避免在切削過程中產生積屑瘤，影響工件表面光潔度，可以采用改善切削液潤滑度、合理控制進給量、調整切削速度等措施。

第三，需要嚴格控制工件表面層變形。為此，需要優化進給量、控制切削速度，并合理調節后刀面的磨損寬度。另外，還需要注意切削液的添加，做好潤滑和沖洗措施。

2.3 提高設計標準化的工藝措施

無論是基于機械制造工藝的智能化、網絡化或者微型化，在機械設計過程中都必須進行明確的標準化，從而使得工藝規范能夠真正實現。在設計標準化時，需要從工件構造、工件功能設置、工件種類設置、工件大小設置等方面制定明確的行業標準、企業標準。只有做到各項具體工藝有明確的企業或者行業標準，才能夠真正做到機械設計者與市場消費者的有效溝通，從而提升市場的認可度。

2.4 加強綠色制造的工藝措施

當代機械制造工藝對環境保護標準越來越高，綠色制造概念的引入和實踐已經在部分機械設計、機械制造領域得到可靠驗證。在機械設計過程中，為了確保綠色制造目標的達成，需要從以下幾方面著手。

第一，在機械建模時就需要充分考慮到模型的環保性能，如果存在可能對環境造成消極影響的因素，需要及時研究應對措施。

第二，在機械設計時，需要盡量采用環保材料，尤其需要提升可再回收材料的使用比例。

第三，需要提出機械制造環保建議，充分依據國家環保法規、行業制造環保規范對制造工藝提出合理化改進方案。

3 結束語

現代制造業的發展中會遇到多種多樣的問題，同時也會產生相應豐富的解決方案。就機械制造業而言，朝向智能化、微型化、網絡化和綠色化的方向發展是不可逆轉的趨勢。在這個過程中，機械設計、機械制造工藝必須有效銜接，確保先進的工藝能夠充分發揮作用，也確保設計理念能夠得到實踐驗證。

參考文獻

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（作者單位：江蘇海德節能科技有限公司）