機械設計加工中應注意的問題探討

楊 毅 齊 蕊

沈陽沈飛集團鋁業幕墻工程有限公司

一、科學選擇機械零件材料

1、機械零件材料選擇的主要方法

機械零件材料的選擇對于產品周期成本方面影響較大，有些產品零件在選擇材料時候，保證性能的前提下選用相對廉價的材料，但是使用周期縮短，有些材料成本較高，但是質量更優，使用周期長、維修費用低、節能效果更好，經濟性反而提高。因此，在材料的選擇上要結合具體情況綜合考慮，選取性價比最高的材料，壓降成本。在機械零件材料選擇方面，還要兼顧到制造與生產工藝，結合加工生產方式進行綜合考慮，既要核算不同材料加工成本，還要考慮到與此相關聯的全部工序成本，選取最為科學的材料。

2、機械零件材料要保證滿足設計要求

確定為機械零件加工材料應當滿足使用性能、工藝性能以及經濟性能要求。在使用性能方面，要依據零件使用要求選擇材料，依據零件對強度、耐磨性等方面性能指數進行研究，確定與此相吻合的性能材料；在工藝性能方面，要結合加工工藝需求，采用熱加工工藝的材料要具有符合標準的鑄造、鍛造、焊接以及熱處理方面的性能，符合加工條件，運用切削加工工藝的材料要具有較好的切削性；在經濟性能方面，要盡可能在保障質量的基礎上降低采購成本，發揮可利用率高的材料作用，以普通、性能相似的材料取代稀缺或者進口材料，提高生產經濟性。

二、有效提高機械設計標準化水平

1、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。

2、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。

三、兼顧到機加工件表面層物理力學性能因素

在機械零部件加工生產的過程中，切削力和切削熱能夠對零部件表面物理力學性能產生影響。首先是表面層金相組織發生變化。磨削加工導致工作部位溫度升高導致表面層金相組織發生變化，過硬的砂輪會引發切削堵塞，建議使用軟砂輪，還要通過同時加大工件速度以及砂輪速度的方式避免工件表面溫度過高，輔之以高壓大流量冷卻的方式提高降溫效果以及消除砂輪切屑堵塞現象。另外，零部件表面層殘余應力也要引起注意，在對零部件材料進行切削過程中，其表面組織因為出現了形狀或者組織上的變化，表層和基體銜接處因相互平衡作用出現彈性應力，主要為冷態塑性變形、熱態塑性變形、金相組織變化等方面因素導致。

四、潤滑劑的特性及應用

為了使工件得到所期望的幾何形狀、尺寸精度和表面質量，需要對工件進行切削、研磨、沖壓、軋制和拉拔等，金屬加工潤滑劑是金屬在加工工藝過程中所使用的潤滑冷卻材料。

1、潤滑劑的作用和技術要求

我們使用的金屬切屑潤滑劑的主要目的是：①延長刀具的使用壽命；②保證和提高工件的加工尺寸精度；③改善工件表面的光潔度；④及時排除金屬屑，確保切削過程順利進行；⑤及時帶走切屑熱，迅速均勻冷卻刀具和工件等；⑥防止機床和工件產生腐蝕和銹蝕；⑦提高切削加工效率，降低成本。為實現上述目的，要求金屬切屑潤滑劑必須具備以下幾方面主要性能：

(1)潤滑性能。刀具在切削工件的瞬間，通常承受著極大的切削力作用，金屬切削潤滑劑良好的潤滑性可以減小刀具前刀面與切屑、后刀面與工件表面之間或砂輪與材料間的摩擦與磨損，降低摩擦系數，防止刀具與切屑或工件間的粘著。減少功率消耗，延長刀具的使用壽命，從而使工件獲得良好的表面光潔度；更重要的是減少切削過程中產生積屑瘤(即刀瘤)的機會。

(2)冷卻性能。在金屬切削加工過程中，所消耗的能量，絕大部分(90%以上)都轉變成切削熱，它不但使刀具容易磨損，而且使工件容易產生局部燒傷或發暗，影響工件表面的加工精度及加工質量。因此，要求金屬切削潤滑劑能夠首先通過減輕摩擦來減少熱量的產生。二是通過切削液的熱傳導、對流和汽化進行散熱。

(3)清洗性能。金屬在切削(或磨削)過程中，油污、細小的切屑、金屬粉末和砂輪砂粒等互相粘結，并粘附在工件、刀具和機床上，影響工件的加工質量，降低刀具和砂輪的使用壽命，影響機床的精度。因此，金屬切削潤滑劑應具有良好的清洗作用，減少細小的切屑及金屬粉末等的粘結以利清洗，同時迅速將細小的切屑及金屬粉末等及時沖走。

(4)防銹性能。水基型金屬切削潤滑劑在使用過程中大部分是水(約占80%—98%)，為銹蝕的產生提供了有利的環境，其中的極壓劑和某些表面活性劑往往會加劇金屬的銹蝕；所以要求水基型金屬切削潤滑劑必須具備一定的防銹性能，使工件在加工過程中和加工后的短時間內不產生銹蝕。

五、總結

機械設計加工中應注意的問題應該具體問題具體分析，積極引進先進的機械設計加工設備，選擇合適的刀具和機床，充分考慮到多種影響因素，綜合運用管理、技術、經濟等手段，規范機械設計加工流程，不斷提高機械設計加工產品的質量和使用性能。

[1]齊萍萍，薛洪理.節能降耗在機械設計加工中的應用解析[J].商品與質量，2017(7).

[2]薛萬平，趙展鵬.機械設計加工中的材料選擇問題研究[J].科技經濟導刊，2017(16).