零件機(jī)械加工的設(shè)計(jì)原則

李 明，張婷潔

（西安雷通科技有限責(zé)任公司，陜西西安 710100）

1 零件機(jī)械加工基本概述

1.1 零件的種類分析

目前，我國在進(jìn)行零件的機(jī)械加工過程中，生產(chǎn)的主要零件根據(jù)結(jié)構(gòu)的不同可以分為六大類型，分別是六面體類、軸承類、支架類、盤套類、特殊類以及機(jī)身類。而機(jī)械零件在應(yīng)用的過程中出現(xiàn)頻次較高的則為盤套類、軸承內(nèi)以及支架類三大類型。

1.2 零件的表面加工分析

大多數(shù)時(shí)候，零件的表面主要是指零件表面呈現(xiàn)出來的形狀。對各種零件的外在表面進(jìn)行分析，可以總結(jié)出目前零件的表面共分為三大類型。①成形面為鋸齒面和螺旋面等；②回轉(zhuǎn)面，包括圓錐面和圓面等。③平面，包括大面積平面以及環(huán)面等。開展零件加工作業(yè)中的表面加工處理，必須采取特定的技術(shù)手段和生產(chǎn)工藝。目前，我國進(jìn)行零件表面加工采用的主要技術(shù)手段為成形法和包絡(luò)法。這兩種方法根據(jù)其特性的不同，在應(yīng)用上存在著一定的差異性。其中，包絡(luò)法主要采用刀具切割的方式，對原材料進(jìn)行切削。采用該方法的優(yōu)勢在于能夠連續(xù)進(jìn)行表面加工處理。成型法主要就是采用刀具的刃進(jìn)行復(fù)制性的加工。通過這樣的方式形成最終的零件表面結(jié)構(gòu)。

1.3 主要的零件加工材料

對于零件加工來說，原材料的合理選擇是決定零件質(zhì)量的重要指標(biāo)。目前，我國應(yīng)用于零件生產(chǎn)制造的主要原材料以鋼鐵、有色金屬、碳素鋼以及各類合金為主。大多數(shù)時(shí)候，制造方必須根據(jù)零件使用功能的不同以及應(yīng)用特性上的差異性合理地對材料進(jìn)行選擇。

1.4 零件熱處理技術(shù)分析

很長一段時(shí)間以來，熱處理技術(shù)是進(jìn)行零件加工的主流加工方式。隨著加工技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步，零件的加工處理方式也發(fā)生了較大的改變，但無論是何種新工藝，仍然基于熱處理技術(shù)開展技術(shù)升級。目前，在開展零件加工中應(yīng)用到的主要熱處理技術(shù)包括淬火和正火等。

1.5 零件加工的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)

零件是組成機(jī)械設(shè)備的最小單元，因此從根本上來講，零件的可靠性和耐用性直接決定了設(shè)備的質(zhì)量。我國在零件加工方面制定了嚴(yán)格的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和工藝要求，企業(yè)在開展零件加工作業(yè)時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格按照國家制定的標(biāo)準(zhǔn)體系，有條不紊地開展機(jī)械設(shè)計(jì)和加工作業(yè)。只有這樣才能夠保證生產(chǎn)出來的機(jī)械零件產(chǎn)品能夠滿足國家質(zhì)量監(jiān)管方面的要求。根據(jù)我國零件管理質(zhì)量體系，在零件加工質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的建設(shè)上主要通過兩大方面進(jìn)行限制。這兩方面也就是加工的精度和零件表面的質(zhì)量。其中，加工的精度主要指的就是在開展零件生產(chǎn)制造的過程中，零件所具備的幾何參數(shù)與設(shè)計(jì)的幾何參數(shù)是否高度匹配，高度一致，以及二者在匹配度上面所能達(dá)到的比例。將零件的幾何參數(shù)與設(shè)計(jì)的幾何參數(shù)之間的對比作為基礎(chǔ)，將零件的加工度劃分為尺寸、形狀和位置的精度進(jìn)行展現(xiàn)。另外一方面，零件的表面質(zhì)量大多數(shù)時(shí)候指的都是生產(chǎn)的零件在表面性狀上是否具備較好的光滑度。在零件生產(chǎn)之后，相關(guān)部門必須要根據(jù)產(chǎn)品預(yù)期的設(shè)計(jì)圖紙，對成品的形狀、尺寸、位置、公差以及表面粗糙度等指標(biāo)進(jìn)行檢測。

2 零件機(jī)械加工工藝

2.1 工藝過程

在開展零件生產(chǎn)制造的過程中，制造商必須要對選定好的原材料進(jìn)行處理和直接操作。經(jīng)過一系列的切割和打磨工作之后，將原材料變?yōu)榱慵善贰６@樣的一個(gè)過程，被稱為零件加工的工藝過程。將機(jī)械加工的工藝過程進(jìn)行進(jìn)一步的細(xì)化，可以依次將其工序分為原材料鑄造、原材料鍛造、焊接處理等。除了使用原材料直接進(jìn)行加工之外，有些時(shí)候還會使用已經(jīng)成型的零件進(jìn)行二次加工，讓該零件成為新的零件產(chǎn)品。在加工的過程中，主要采用機(jī)械加工的方式，讓材料的毛坯形狀朝著預(yù)定的目標(biāo)發(fā)生改變，同時(shí)也會根據(jù)相關(guān)要求對零件的性能進(jìn)行改變，這樣的過程被稱為機(jī)械加工的工藝過程。機(jī)械加工的工藝過程，根據(jù)零件的不同，可以將其分為若干個(gè)程序，而在對這些程序進(jìn)行分析時(shí)，必須要根據(jù)實(shí)際情況的不同進(jìn)行具體的分析。不論是何種工藝過程，最終的核心目的都是為了將原本具有的原材料或者是零件材料變?yōu)榉腺|(zhì)量要求，同時(shí)具備較強(qiáng)功能性的零件成品。

2.2 工藝規(guī)程

工藝規(guī)程是指導(dǎo)零件生產(chǎn)加工的定性標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)規(guī)范，同時(shí)也是一切零件生產(chǎn)制造活動的基線要求。對現(xiàn)有的工藝規(guī)程進(jìn)行分析，可以發(fā)現(xiàn)其內(nèi)容包含以下幾大方面，分別是機(jī)械設(shè)備選擇、零件校驗(yàn)方法、校驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)、工藝路徑、參數(shù)要求、加工工序、加工時(shí)間、工藝裝備、工藝路線，等。而工藝規(guī)程在格式規(guī)范的要求上面也十分的嚴(yán)格，主要包括機(jī)械加工工序卡以及機(jī)械加工工藝過程卡。

3 零件機(jī)械加工設(shè)計(jì)原則

3.1 定位基準(zhǔn)選擇應(yīng)遵循的原則

在進(jìn)行零件機(jī)械加工設(shè)計(jì)的過程中，對定位基準(zhǔn)進(jìn)行選擇主要指的就是定位粗基準(zhǔn)的選擇。在這個(gè)過程之中，主要工作內(nèi)容包含以下幾大方面。①技術(shù)人員必須要保證在開展零件生產(chǎn)加工的過程中，所有原材料都能夠持續(xù)穩(wěn)定供給，不會出現(xiàn)供料困難和供料不足的問題。從根本上確保零件加工的原材料儲備，這也能夠便于精加工階段生產(chǎn)作業(yè)的正常開展。除此之外，還必須最大程度上提高零件尺寸標(biāo)準(zhǔn)以及位置節(jié)點(diǎn)的準(zhǔn)確度和設(shè)計(jì)圖紙的合理性。②零件加工定位基準(zhǔn)，這一內(nèi)容主要指的就是在進(jìn)行粗基準(zhǔn)時(shí)，必須要保證機(jī)械設(shè)備能夠滿足可用性的基本需求，保證機(jī)械設(shè)備表面干凈整潔，無雜亂堆放。尤其是夾具，必須要保證夾具每一個(gè)角落的整潔度。如果清理不到位，將會對后續(xù)的加工作業(yè)產(chǎn)生極大的影響。③在進(jìn)行面加工之前，必須要保證零件加工面與不加工面的具體位置能夠得到充分的明確。大多數(shù)時(shí)候，粗基準(zhǔn)就是零件的不加工面，因此在對零件粗基準(zhǔn)面進(jìn)行加工時(shí)，必須要保證零件表面的平整性，不會存在明顯的缺陷，只有這樣才能夠保證機(jī)械刀具的位置準(zhǔn)確。

3.2 定位精準(zhǔn)選擇應(yīng)遵循的原則

零件加工定位精準(zhǔn)選擇主要指的就是基準(zhǔn)面的選擇需要遵循的原則，其主要工作內(nèi)容包含以下幾大塊。①在生產(chǎn)制造過程中應(yīng)盡量確保零件的定位能夠滿足準(zhǔn)確性的要求，防止由于裝甲設(shè)施等條件產(chǎn)生的不良影響對加工進(jìn)度產(chǎn)生不利影響。同時(shí)，還必須強(qiáng)化設(shè)計(jì)的科學(xué)性和嚴(yán)謹(jǐn)性，為高效的生產(chǎn)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)奠定堅(jiān)實(shí)可靠的基礎(chǔ)。②在開始加工作業(yè)之前，必須要對基準(zhǔn)面具體的位置進(jìn)行明確。如果已經(jīng)選擇好某一基準(zhǔn)面時(shí)，其他的面在進(jìn)行選擇時(shí)必須保證其能夠與基準(zhǔn)面保持加工的協(xié)調(diào)統(tǒng)一。只有這樣才能夠盡可能地保證整個(gè)零件加工工序流程的穩(wěn)定性及可靠性。大多數(shù)時(shí)候，基準(zhǔn)面的選擇要堅(jiān)持復(fù)合，精準(zhǔn)的基本原則，從開始到結(jié)束整個(gè)生產(chǎn)作業(yè)流程應(yīng)按照統(tǒng)一的規(guī)范流程來保證零件的質(zhì)量可靠。

3.3 加工順序選擇應(yīng)遵循的原則

在開展零件機(jī)械加工的過程中，加工順序的選擇是影響施工質(zhì)量和施工效率的根本因素。因此，企業(yè)在進(jìn)行零件加工時(shí)，必須要遵循特定的原則。從以下幾個(gè)方面對加工順序進(jìn)行深層次且全面的分析，包括以下幾大要素。

在開展零件加工生產(chǎn)的過程中，不同的工序都有著特定的要求和特點(diǎn)。根據(jù)加工內(nèi)容及加工目標(biāo)的不同，可以簡要地將整個(gè)加工過程分為粗加工、中度程度加工以及精加工。大多數(shù)時(shí)候，企業(yè)開展零件機(jī)械生產(chǎn)制造作業(yè)，第一步都會采用粗加工的方式。在這一階段，主要的生產(chǎn)工作內(nèi)容就是原材料的打磨以及零件基本結(jié)構(gòu)的形成。完成粗加工任務(wù)之后，將按照特定的流程開展下一步的中度加工作業(yè)。中度加工主要的工作內(nèi)容就是在進(jìn)行粗加工之后形成的零件模型的基礎(chǔ)之上進(jìn)行進(jìn)一步的優(yōu)化提升，讓零件在功能上得到提升，從而滿足設(shè)計(jì)目標(biāo)中零件功能性方面的需求。大多數(shù)時(shí)候，中度加工已經(jīng)代表零件基本成型。進(jìn)而走到第三步，也就是精加工階段，這是零件加工最后一個(gè)步驟。在此階段，主要的加工任務(wù)就是對前兩個(gè)步驟的加工作業(yè)進(jìn)行查漏補(bǔ)缺，同時(shí)對中度程度的加工之后形成的成品進(jìn)行再次的提優(yōu)。查找零件中存在的缺陷問題和質(zhì)量問題，確保零件最終能夠呈現(xiàn)出最佳的狀態(tài)。

在開展零件的生產(chǎn)加工作業(yè)時(shí)，部分零件生產(chǎn)工序在整體上較為分散，而另一部分零件生產(chǎn)加工整體工序集中化程度相對較高。如果能夠?qū)@些狀態(tài)進(jìn)行不同程度的控制和調(diào)整，就能夠保證零件生產(chǎn)的整個(gè)過程的效率和質(zhì)量都能夠有效提升。大多數(shù)時(shí)候，許多零件生產(chǎn)制造的工序流程十分復(fù)雜，需要消耗很長的時(shí)間。這也就導(dǎo)致經(jīng)常性出現(xiàn)工期緊張，難以完成加工任務(wù)的情況。因此，針對這些情況，在零件生產(chǎn)加工時(shí)可以采用分散加工的方法，將原有完整的工序以科學(xué)的方法拆分成不同的任務(wù)模塊，進(jìn)行分門別類的加工作業(yè)。這樣能夠顯著提高生產(chǎn)效率，降低時(shí)間成本的投入。與此同時(shí)，采用分散性的加工原則也能夠有助質(zhì)量問題的檢測，提高總體的產(chǎn)量和生產(chǎn)質(zhì)量。針對于工序相對較少的零件，則可以采用集中加工的原則開展加工生產(chǎn)作業(yè)，這樣能夠提高連續(xù)生產(chǎn)效率，簡化零件生產(chǎn)的流程。簡言之，就是要根據(jù)實(shí)際情況的不同，合理地安排加工作業(yè)。

4 提升零件加工精度的措施

4.1 最大程度提高加工質(zhì)量

在開展機(jī)械零件設(shè)計(jì)的工作過程中，必須要嚴(yán)格按照相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)要求開展設(shè)計(jì)工作，同時(shí)，結(jié)合機(jī)械零件具體應(yīng)用情況，選擇相應(yīng)的材料，只有這樣，才能夠進(jìn)一步確保機(jī)械零件制造和設(shè)計(jì)的合理性，在機(jī)械零件制造的過程中，除了要保證機(jī)械零件的質(zhì)量，還必須要保證應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)化的零件對其結(jié)構(gòu)型號進(jìn)行統(tǒng)一的規(guī)劃，確保性能和效果能夠保持一致的狀態(tài)。只有這樣才能夠有效確保機(jī)械零件制造更標(biāo)準(zhǔn)，更規(guī)范，對進(jìn)一步提升機(jī)械零件加工的質(zhì)量和效率有著極為重要的作用，同時(shí)還可以幫助企業(yè)進(jìn)行合理的成本控制，減少投資生產(chǎn)成本。質(zhì)量控制工作以及成本管理工作是決定企業(yè)市場競爭力和經(jīng)濟(jì)效益的核心因素，因此在進(jìn)行質(zhì)量管理以及成本管理的工作過程中必須要層層落實(shí)，層層把控。

4.2 加強(qiáng)零件機(jī)械加工精度質(zhì)控措施的落實(shí)

（1）在正式開展加工之前，零件機(jī)械加工企業(yè)必須先對加工的程序進(jìn)行確定。件機(jī)械加工企業(yè)必須要對現(xiàn)有的工藝流程進(jìn)行改良，采用逐級遞進(jìn)的方法和手段，層層把控加工精度和加工質(zhì)量。

（2）必須統(tǒng)籌規(guī)劃好各項(xiàng)作業(yè)和工作，企業(yè)要從機(jī)械零件功能以及機(jī)械生產(chǎn)能力兩個(gè)角度出發(fā)，最大程度上保證加工的精密度。

（3）開展工序規(guī)劃工作進(jìn)行合理化建設(shè)。在開展機(jī)械零件加工制造的過程中，必須要對工序進(jìn)行細(xì)致且科學(xué)的規(guī)劃，以此提高在機(jī)械零件加工生產(chǎn)的過程中工序的順利性。大多數(shù)時(shí)候，企業(yè)必須要對基準(zhǔn)面定位程序進(jìn)行系統(tǒng)性的研究和落實(shí)，而后在此基礎(chǔ)之上對各項(xiàng)加工程序進(jìn)行逐項(xiàng)有序落實(shí)。在宏觀角度上，通過系統(tǒng)性的措施對工序進(jìn)行合理化建設(shè)能夠幫助零件機(jī)械加工企業(yè)對零件加工程序進(jìn)行科學(xué)化調(diào)整和建設(shè)，減少機(jī)械零件質(zhì)量問題的發(fā)生，最大程度上提高機(jī)械加工的精密度。

5 結(jié)束語

從上述分析結(jié)果可以明確看出，零件機(jī)械加工是一項(xiàng)十分復(fù)雜的工作。因此，在開展零件機(jī)械加工作業(yè)時(shí)必須嚴(yán)格按照特定的標(biāo)準(zhǔn)和工藝。通過一系列的技術(shù)措施和手段，保證機(jī)械零件能夠滿足預(yù)期的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。而在加工作業(yè)進(jìn)行的過程中，企業(yè)應(yīng)最大程度上確保加工方式和工藝選擇的科學(xué)性，同時(shí)盡可能地提高機(jī)械加工的效率。這樣一來，就能夠幫助企業(yè)獲得更高的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，從而推動我國零件機(jī)械加工行業(yè)的快速發(fā)展。