提高機械設計加工中產品質量的措施探討

衣倩 高健

摘 要：隨著機械加工業的快速發展和市場競爭的日益激烈，對設計的要求也越來越高。機械加工業在不斷改革創新的條件下，只有在不斷提高機械加工質量的前提下，才能有效地保證產品性能，進一步滿足現代發展的實際需要。分析了機械設計中材料的選擇、機械設計和制造產品的質量要素、標準化和機加工潤滑油的應用以及影響機加工表面層物理機械性能的因素。

關鍵詞：機械設計;材料;標準化;潤滑劑

前言：

為了在激烈的市場競爭中擴大市場份額，提高生產效率，機械企業必須提高產品質量。我國的機械設計與加工還存在許多不足之處。為了促進機械設計更好的發展，必須完善這些不足，制定完善的管理措施，加強機械設計加工水平。

一.有效提高機械設計標準化水平

1.機械零件是機器的基本部件。對于機械零件的設計來說，標準化的作用是非常重要的。所謂零件標準化，就是通過零件的尺寸、結構要素、材料性能、檢驗方法、設計方法、圖紙要求，制定出人人都必須遵守的各種標準。標準化帶來的好處體現在：

（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.在設計階段做好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，制造商應根據市場需求的變化，不斷更新產品品種，提高產品質量，減少材料消耗，提高經濟效益。為了實現這些目標，標準化是必不可少的。必須采用標準化的方法，嚴格控制產品的設計，使企業在市場競爭中生存和發展，加快新產品的開發。

二.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。其次是零部件加工表面冷作硬化，一些零部件在進行加工時出現了表面層金屬的塑性變形狀況，導致晶體間出現滑移，晶格出現變形，引發晶粒出現變長、破損以及出現纖維化狀況，導致材料強化，增加了強度與硬度。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。

三.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）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。

（2）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。

（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。

2.金屬切削潤滑劑的選擇

選擇金屬切削潤滑劑，首先要根據切削加工的工藝條件及要求，初步判斷選取純油性或水溶性切削潤滑劑。通常我們可以根據機床供應商的推薦來選擇;其次，還可以根據常規經驗進行選取，如使用高速鋼刀具進行低速切削時，通常采用純油性，使用硬質合金刀具進行高速切削時，通常可以采用水溶性;對于供液困難或切削液不易達到切削區時采用純油性金屬切削液（如攻絲、內孔拉削等），其他情況下通常可采用水溶性金屬切削液等。

其次，在選取了切削液類型后，還要根據被加工件材質及對工件的加工精度和粗糙度的要求等，初步選取切削液的品種。然后根據不同材質的不同特性選取不同的切削液產品，

由于機械設備在運行過程中，受載荷以及零件加工精度等方面的影響，摩擦和磨損是不可避免的。隨著機械設備的工作條件日益苛刻，或工作強度的提高，對潤滑劑性能的要求也越來越高，同時，往往要求一種潤滑劑要具有多種功能。實踐表明，潤滑劑在減小機械磨損，延長機械使用壽命方面起著十分關鍵的作用。

四.結束語

在機械設計過程中，我們必須考慮所有情況，選擇高性價比的材料，而合理使用潤滑油時，降低成本處理到最低限度，提高設備使用壽命，不斷提高生產的經濟效益。此外，要加強設計過程，旨在加強員工的培訓，提高專業技能和設計師的責任感的水平，以確保其設計過程中考慮到約束可以集成各方面的管理，從提高設計質量的根本。

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