機(jī)械設(shè)計(jì)加工中應(yīng)注意的問(wèn)題探討

楊 毅 齊 蕊

沈陽(yáng)沈飛集團(tuán)鋁業(yè)幕墻工程有限公司

一、科學(xué)選擇機(jī)械零件材料

1、機(jī)械零件材料選擇的主要方法

機(jī)械零件材料的選擇對(duì)于產(chǎn)品周期成本方面影響較大，有些產(chǎn)品零件在選擇材料時(shí)候，保證性能的前提下選用相對(duì)廉價(jià)的材料，但是使用周期縮短，有些材料成本較高，但是質(zhì)量更優(yōu)，使用周期長(zhǎng)、維修費(fèi)用低、節(jié)能效果更好，經(jīng)濟(jì)性反而提高。因此，在材料的選擇上要結(jié)合具體情況綜合考慮，選取性價(jià)比最高的材料，壓降成本。在機(jī)械零件材料選擇方面，還要兼顧到制造與生產(chǎn)工藝，結(jié)合加工生產(chǎn)方式進(jìn)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(guān)聯(lián)的全部工序成本，選取最為科學(xué)的材料。

2、機(jī)械零件材料要保證滿足設(shè)計(jì)要求

確定為機(jī)械零件加工材料應(yīng)當(dāng)滿足使用性能、工藝性能以及經(jīng)濟(jì)性能要求。在使用性能方面，要依據(jù)零件使用要求選擇材料，依據(jù)零件對(duì)強(qiáng)度、耐磨性等方面性能指數(shù)進(jìn)行研究，確定與此相吻合的性能材料；在工藝性能方面，要結(jié)合加工工藝需求，采用熱加工工藝的材料要具有符合標(biāo)準(zhǔn)的鑄造、鍛造、焊接以及熱處理方面的性能，符合加工條件，運(yùn)用切削加工工藝的材料要具有較好的切削性；在經(jīng)濟(jì)性能方面，要盡可能在保障質(zhì)量的基礎(chǔ)上降低采購(gòu)成本，發(fā)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(jìn)口材料，提高生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)性。

二、有效提高機(jī)械設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化水平

1、機(jī)械零件是機(jī)器的基本組成要素，對(duì)于機(jī)械零件設(shè)計(jì)工作來(lái)說(shuō)，標(biāo)準(zhǔn)化的作用是很重要的。所謂零件的標(biāo)準(zhǔn)化，就是通過(guò)對(duì)零件的尺寸、結(jié)構(gòu)要素、材料性能、檢驗(yàn)方法、設(shè)計(jì)方法、制圖要求等，制定出各式各樣的大家共同遵守的標(biāo)準(zhǔn)。標(biāo)準(zhǔn)化帶來(lái)的優(yōu)越性表現(xiàn)在：

(1)能以最先進(jìn)的方法在專門(mén)化工廠對(duì)那些用途最廣的零件進(jìn)行大量的、集中的制造，以提高質(zhì)量、降低成本。

(2)統(tǒng)一材料和零件的性能指標(biāo)，使其能夠進(jìn)行比較，并提高零件性能的可靠性。

(3)采用標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)及零、部件，可以簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)工作，縮短設(shè)計(jì)周期，提高設(shè)計(jì)質(zhì)量。

2、搞好設(shè)計(jì)階段的標(biāo)準(zhǔn)化工作是降低產(chǎn)品成本的重要途徑在市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)體制下，生產(chǎn)廠家應(yīng)根據(jù)市場(chǎng)的需求變化，不斷更新產(chǎn)品品種，提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低物資消耗，提高經(jīng)濟(jì)效益。要達(dá)到這些目的，都離不開(kāi)標(biāo)準(zhǔn)化，必須用標(biāo)準(zhǔn)化手段，從嚴(yán)把好產(chǎn)品設(shè)計(jì)這一關(guān)，才能使企業(yè)在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中求得生存和發(fā)展，加快新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)。

三、兼顧到機(jī)加工件表面層物理力學(xué)性能因素

在機(jī)械零部件加工生產(chǎn)的過(guò)程中，切削力和切削熱能夠?qū)α悴考砻嫖锢砹W(xué)性能產(chǎn)生影響。首先是表面層金相組織發(fā)生變化。磨削加工導(dǎo)致工作部位溫度升高導(dǎo)致表面層金相組織發(fā)生變化，過(guò)硬的砂輪會(huì)引發(fā)切削堵塞，建議使用軟砂輪，還要通過(guò)同時(shí)加大工件速度以及砂輪速度的方式避免工件表面溫度過(guò)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(xiàn)象。另外，零部件表面層殘余應(yīng)力也要引起注意，在對(duì)零部件材料進(jìn)行切削過(guò)程中，其表面組織因?yàn)槌霈F(xiàn)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(xiàn)彈性應(yīng)力，主要為冷態(tài)塑性變形、熱態(tài)塑性變形、金相組織變化等方面因素導(dǎo)致。

四、潤(rùn)滑劑的特性及應(yīng)用

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

1、潤(rùn)滑劑的作用和技術(shù)要求

我們使用的金屬切屑潤(rùn)滑劑的主要目的是：①延長(zhǎng)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(shí)排除金屬屑，確保切削過(guò)程順利進(jìn)行；⑤及時(shí)帶走切屑熱，迅速均勻冷卻刀具和工件等；⑥防止機(jī)床和工件產(chǎn)生腐蝕和銹蝕；⑦提高切削加工效率，降低成本。為實(shí)現(xiàn)上述目的，要求金屬切屑潤(rùn)滑劑必須具備以下幾方面主要性能：

(1)潤(rùn)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(rùn)滑劑良好的潤(rùn)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(shù)，防止刀具與切屑或工件間的粘著。減少功率消耗，延長(zhǎng)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(guò)程中產(chǎn)生積屑瘤(即刀瘤)的機(jī)會(huì)。

(2)冷卻性能。在金屬切削加工過(guò)程中，所消耗的能量，絕大部分(90%以上)都轉(zhuǎn)變成切削熱，它不但使刀具容易磨損，而且使工件容易產(chǎn)生局部燒傷或發(fā)暗，影響工件表面的加工精度及加工質(zhì)量。因此，要求金屬切削潤(rùn)滑劑能夠首先通過(guò)減輕摩擦來(lái)減少熱量的產(chǎn)生。二是通過(guò)切削液的熱傳導(dǎo)、對(duì)流和汽化進(jìn)行散熱。

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

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

五、總結(jié)

機(jī)械設(shè)計(jì)加工中應(yīng)注意的問(wèn)題應(yīng)該具體問(wèn)題具體分析，積極引進(jìn)先進(jìn)的機(jī)械設(shè)計(jì)加工設(shè)備，選擇合適的刀具和機(jī)床，充分考慮到多種影響因素，綜合運(yùn)用管理、技術(shù)、經(jīng)濟(jì)等手段，規(guī)范機(jī)械設(shè)計(jì)加工流程，不斷提高機(jī)械設(shè)計(jì)加工產(chǎn)品的質(zhì)量和使用性能。

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