機械制造工藝中的合理化機械設(shè)計研究

劉志杰

（湖南國防工業(yè)職業(yè)技術(shù)學院，湘潭 411207）

隨著我國科學技術(shù)和社會經(jīng)濟的進步，我國各個行業(yè)得到了快速發(fā)展，同時各個行業(yè)之間的競爭也愈發(fā)激烈，其中包括機械制造業(yè)。機械制造企業(yè)要想提高自己的市場競爭力，就要加強自己的機械制造質(zhì)量。機械制造質(zhì)量與機械設(shè)計息息相關(guān)，要想加強機械制造質(zhì)量，就要進行合理的機械設(shè)計。

1 機械制造加工工藝基礎(chǔ)概念

機械設(shè)計是指工程師按照工作需要對機械零件進行合理的設(shè)計，使成品的性能最優(yōu)。機械制造工藝是指由專業(yè)的技術(shù)人員對機械設(shè)計進行實施，即將設(shè)計轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實。在進行機械制造的過程中會涉及很多零件如螺母、螺釘（如圖1所示）等，還會涉及很多設(shè)備如車床（如圖2所示）等[1]。為了保證施工的準確性，每道工序都要確保由專業(yè)人員完成。

圖1 螺釘螺母圖

圖2 車床圖

2 機械制造工藝中合理化機械設(shè)計的原則

想要在機械制造工藝中進行合理化機械化設(shè)計，不僅要考慮各個零件之間的優(yōu)化組合，還應該遵循相應的原則，主要是經(jīng)濟性原則和整體性原則。

2.1 經(jīng)濟性原則

在機械設(shè)計中，對于同一種工件可以有很多不同的設(shè)計方案，而不同的設(shè)計方案之間的差異很大。比如，不同的設(shè)計方案會使用不同的原材料、不同的加工流程以及不同的加工技術(shù)等，從而導致不同加工方案之間的成本存在差異。為了為機械企業(yè)贏得更多的利益，在保證工件質(zhì)量和性能的基礎(chǔ)上，要選擇成本較低的設(shè)計方案。

2.2 整體性原則

工件從設(shè)計到制作完成要經(jīng)歷很多流程，也要應用很多不同的原材料和施工技術(shù)。不同的原材料各有優(yōu)缺點，施工技術(shù)也有優(yōu)劣之分。所以，設(shè)計時就要充分考慮到整體性，要使整體最優(yōu)而不是局部最優(yōu)。

3 實現(xiàn)機械制造工藝合理化機械設(shè)計需要注意的問題

在優(yōu)化機械設(shè)計方案的時候，不能一味地為了提高機械質(zhì)量或者是減少制造成本而優(yōu)化設(shè)計方案，否則會造成嚴重后果。比如，設(shè)計方案只是理論上優(yōu)化了，并沒有考慮實際情況，導致在實際中無法實施；為了達到想要的效果，夸大某個原材料的性能或者是夸大某項技術(shù)的優(yōu)點，導致在實際施工時無法達到預期的目標等[2]?；诖嬖诘膯栴}，機械設(shè)計方案在優(yōu)化時要注意以下幾個問題。

3.1 充分考慮現(xiàn)實情況

每件機械在設(shè)計出來后應用的環(huán)境不一樣，所以設(shè)計時要考慮到機械以后應用的環(huán)境，然后根據(jù)環(huán)境的影響因素進行設(shè)計。

3.2 尊重原材料的參數(shù)

各種原材料都有其獨特的性能，且其性能指標可由各項參數(shù)予以體現(xiàn)。因此，在進行機械設(shè)計時，要嚴格按照各個原材料的參數(shù)指標進行設(shè)計，而不應該對原材料“超額使用”。

3.3 加工精度

加工精度是衡量機械制造水平的重要標準，影響著零件的加工質(zhì)量，是機械制造工藝中的重要工作之一。按照加工精度大小，它可以劃分為模具的尺寸精度、位置精度、形狀精度和表面質(zhì)量等方面。只有各方面的精度都達到要求，才能保證整個零件的加工精度。由于加工精度分為多個方面，因此提高加工精度需從多個方面努力。例如：提高表面質(zhì)量，可以采用分步加工法；提高位置精度，可以采用合理的定位；提高尺寸精度，可以采用更好的對刀方式。此外，可以通過改進機械制造工藝提高加工精度。例如，先進行粗加工、半精加工和精加工，其次淬火、回火組，最后進行最終的加工工序。這是因為熱處理淬火后，零件硬度大，不適合進行機加工。若將淬火和回火都先于粗加工，那么將無法消除最終機加工產(chǎn)生的零件內(nèi)應力，影響零件的加工精度。

4 機械制造加工工藝合理化機械設(shè)計的制造內(nèi)容

要想使機械設(shè)計合理化，可以重點從3個方面入手，分別是重視綠色環(huán)保機械設(shè)計、提高加工方法及改進技術(shù)手段、增強機械設(shè)計和加工工藝的標準化[3]。

4.1 重視綠色環(huán)保機械設(shè)計

在進行機械設(shè)計時要優(yōu)先選擇綠色原材料，以免后續(xù)造成不良的影響。在環(huán)境污染嚴重的今天，實行綠色發(fā)展顯得尤為重要。機械制造工藝需要引入環(huán)保概念，在保證產(chǎn)品質(zhì)量的同時盡可能采用環(huán)保材料，做到環(huán)境保護和經(jīng)濟發(fā)展的同步。在機械設(shè)計上，要盡可能利用材料，減少廢料的產(chǎn)生，且做好系統(tǒng)化設(shè)計，將某一工序產(chǎn)生的廢料應用于其他工序，以做到廢物利用，將污染控制到最小。

4.2 提高加工方法及改進技術(shù)手段

我國正處于信息和科學技術(shù)不斷更新的時代，所以在進行機械設(shè)計時要從“舒適圈”跳出來，充分了解新的科學技術(shù)，詳細分析其優(yōu)缺點，在進行設(shè)計時充分發(fā)揮其優(yōu)點，且可使用其他技術(shù)來彌補其缺點。

4.3 增強機械設(shè)計和加工工藝的標準化

在企業(yè)內(nèi)部，每個部門都會生產(chǎn)不同的零件，然后組裝成新機械。但是，組裝過程中時常會因為每個零件的尺寸不同而需要反復確認，不僅浪費時間，并且在選擇錯誤時還會造成零件無法正常組裝的問題。為了避免上述問題，在進行機械設(shè)計時，要對各個工藝進行標準化設(shè)計，以便在選擇零件時只要按照設(shè)計的參數(shù)進行選擇即可。

4.4 提高加工表面質(zhì)量的工藝措施

表面質(zhì)量指的是一個塑料零件經(jīng)過打磨加工后材料所在部位及其表面的粗糙度，是衡量加工水平的重要因素。例如，軸、軸承、齒輪等各種機械零件都需要進行緊密嚙合，快速運轉(zhuǎn)。若是粗糙度高，將會對其產(chǎn)生大量的熱，直接導致零件失效，甚至可能引發(fā)嚴重的安全事故。因此，這些機械零件對表面粗糙度的控制要求較高。為提高表面質(zhì)量，可以使用精度更高的刀具，也可以減小加工機床的振動，還可以增加零件表面精細加工工序。

5 結(jié)語

很多行業(yè)的正常運行都離不開機械，因此機械制造行業(yè)在我國各個行業(yè)中逐漸占據(jù)重要的地位。要想保證機械制造的質(zhì)量，就要保證機械設(shè)計合理化。因此，研究機械制造工藝中的合理化機械設(shè)計，以供參考。