淺談機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與工藝性分析

劉健　閆麗花

摘 要：隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展的迅速程度，現(xiàn)代化工藝也較之前的水平有了迅猛的提升，在機(jī)械加工技術(shù)勢(shì)如破竹發(fā)展的現(xiàn)代社會(huì)，復(fù)雜零部件的加工上對(duì)完美的要求度越來(lái)越高，這也是科技發(fā)展下市場(chǎng)選擇的結(jié)果。但不能因?yàn)榭萍嫉陌l(fā)展而忽略了對(duì)結(jié)構(gòu)工藝性的重視，在生產(chǎn)實(shí)踐的過(guò)程中，結(jié)構(gòu)工藝性仍占據(jù)著重要位置。本文通過(guò)對(duì)結(jié)構(gòu)工藝性重要程度的論述，來(lái)探索工藝性設(shè)計(jì)過(guò)程中的重要影響因素，并通過(guò)對(duì)常見(jiàn)問(wèn)題的舉例來(lái)分析解決辦法。

關(guān)鍵詞：機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；工藝性；特殊加工

中圖分類(lèi)號(hào)：TH122 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2018）10-0090-02

1 機(jī)械零件結(jié)構(gòu)工藝性分析的必要性

在日常的生產(chǎn)活動(dòng)中，對(duì)機(jī)械零件進(jìn)行設(shè)計(jì)的要求之一是，結(jié)構(gòu)不單單要做到能夠在實(shí)踐中使用，還要保證其具有良好的結(jié)構(gòu)性，這對(duì)工藝性提出了不小的難度，這旨在生產(chǎn)出的零件具有較高的可行性和經(jīng)濟(jì)性。只有在滿足了機(jī)械結(jié)構(gòu)性設(shè)計(jì)的條件下，工藝性的好處就發(fā)揮了出來(lái)——實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)活動(dòng)的正常進(jìn)行。此外，機(jī)械零件結(jié)構(gòu)工藝性的特征能夠使零件具備裝載完整、成本低等特征，在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中由于具備了這些優(yōu)勢(shì)，因而能夠占據(jù)一定的市場(chǎng)份額。機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的工藝性分析是為順應(yīng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展必須做出的選擇。

另外，對(duì)機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行工藝性分析可以在很大程度上提升日常工作量，從而提高了工作效率。具體來(lái)說(shuō)，主要有以下幾點(diǎn)：第一，通過(guò)對(duì)機(jī)械零件的結(jié)構(gòu)進(jìn)行工藝性分析，要首先吃透設(shè)計(jì)圖紙，明確每一部分在整體產(chǎn)品中所起的作用，再對(duì)零件的具體細(xì)節(jié)進(jìn)行逐個(gè)分析，如物理性狀（形態(tài)、表面性質(zhì)）等；第二，在做到第一點(diǎn)的基礎(chǔ)上，明確每個(gè)零件的物理性狀的設(shè)計(jì)目的，并對(duì)這些工藝構(gòu)造進(jìn)行深入分析，來(lái)保證各個(gè)零件的設(shè)計(jì)目的和實(shí)際效果一致，避免出現(xiàn)產(chǎn)品缺陷。

2 機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中工藝性的主要影響因素

機(jī)械零件結(jié)構(gòu)工藝性設(shè)計(jì)中應(yīng)當(dāng)對(duì)各種影響因素進(jìn)行綜合考量，不僅要對(duì)單個(gè)零件進(jìn)行精準(zhǔn)的工藝性分析，也要對(duì)加工工藝進(jìn)行高水平的研究和分析，保證產(chǎn)品在制造過(guò)程中的每一環(huán)節(jié)都不出差錯(cuò)，這也是市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的一般要求。這也就導(dǎo)致了零件選擇和工藝選擇這一相輔相成的設(shè)計(jì)過(guò)程，在進(jìn)行機(jī)械零件結(jié)構(gòu)工藝性設(shè)計(jì)的時(shí)候，我們主要考慮的是以下幾個(gè)方面：

第一，不同材料的性能受物理作用和化學(xué)作用的影響之后會(huì)出現(xiàn)大小不同的差別，這些差異應(yīng)當(dāng)在進(jìn)行機(jī)械零件結(jié)構(gòu)工藝性分析的時(shí)候考慮在內(nèi)，通過(guò)對(duì)工藝流程的安排，來(lái)確定零件的基本結(jié)構(gòu)。如果零件的基本結(jié)構(gòu)和所選擇的材料有一定程度上的差異，那么就會(huì)大大增加加工的成本和時(shí)間精力，也會(huì)導(dǎo)致機(jī)械零件結(jié)構(gòu)工藝性不理想。

第二，善于運(yùn)用毛坯成型方法，這一方法的目的旨在完善機(jī)械零件結(jié)構(gòu)工藝性，我們知道，不同結(jié)構(gòu)、不同形狀的毛坯對(duì)毛坯成型工藝的要求也是大同小異，甚至可以說(shuō)在某種程度上，毛坯成型工藝在機(jī)械零件結(jié)構(gòu)工藝性中具有十分重要的位置，需要根據(jù)不同的零件要求來(lái)確定具體的毛坯成型方法。

第三，一般來(lái)說(shuō)，對(duì)零件生產(chǎn)的機(jī)械零件結(jié)構(gòu)工藝性是根據(jù)不同零件的不同要求來(lái)具體確定的，通常來(lái)說(shuō)，在生產(chǎn)過(guò)程中，機(jī)械零件的結(jié)構(gòu)和要機(jī)械零件結(jié)構(gòu)工藝性相符合，避免出現(xiàn)差池。此外，如果對(duì)同一零件有大量的需求，可以通過(guò)批量生產(chǎn)來(lái)提升工作效率，也在很大程度上提升了經(jīng)濟(jì)效益，符合市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的主題。

第四，質(zhì)量技術(shù)指標(biāo)產(chǎn)品對(duì)時(shí)間和費(fèi)用的要求。一般來(lái)說(shuō)，在機(jī)械零件結(jié)構(gòu)工藝性分析中，我們會(huì)考慮質(zhì)量技術(shù)指標(biāo)產(chǎn)品和時(shí)間和費(fèi)用的相關(guān)性，二者一般呈現(xiàn)的是正相關(guān)，也就是說(shuō)，對(duì)質(zhì)量技術(shù)指標(biāo)的要求越高，則所需要的時(shí)間和成本也會(huì)更大。而如果在某一程度上，質(zhì)量技術(shù)指標(biāo)超出了正常范圍，那么伴隨的是急速上升的時(shí)間和成本，這不利于經(jīng)濟(jì)效益的提升。因此設(shè)立合適的質(zhì)量技術(shù)指標(biāo)有利于滿足機(jī)械結(jié)構(gòu)工藝性設(shè)計(jì)中對(duì)時(shí)間、成本、質(zhì)量的要求，實(shí)現(xiàn)三者的有機(jī)結(jié)合和統(tǒng)一。

3 機(jī)械結(jié)構(gòu)工藝性設(shè)計(jì)中的常見(jiàn)難題

在機(jī)械結(jié)構(gòu)工藝性設(shè)計(jì)中，雖然隨著技術(shù)水平的不斷提升，設(shè)計(jì)工藝性也有了逐步提升，但難免存在以下問(wèn)題：

第一，機(jī)械零件設(shè)計(jì)的長(zhǎng)度較長(zhǎng)的話會(huì)在長(zhǎng)時(shí)間的使用條件下出現(xiàn)機(jī)器零件隨著外部環(huán)境變化而變化的情況，所以在進(jìn)行此類(lèi)零件設(shè)計(jì)的時(shí)候，要充分考慮到這一因素，給予其充分的變形空間，并在機(jī)械結(jié)構(gòu)工藝性設(shè)計(jì)中體現(xiàn)出來(lái)，這類(lèi)設(shè)計(jì)難題可以通過(guò)移動(dòng)支架或者可伸縮的管道來(lái)解決。

第二，螺紋的載荷過(guò)大，因此在進(jìn)行螺桿結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的時(shí)候就要充分考慮到這一問(wèn)題，盡量減少螺紋的負(fù)重，這一難題可以通過(guò)擴(kuò)大受力面積減少單位面積的壓強(qiáng)來(lái)解決。此外，在機(jī)械結(jié)構(gòu)工藝性設(shè)計(jì)中的螺栓頭中，栓頭和栓母會(huì)伸出法蘭面，這就給生產(chǎn)安全造成了不小的隱患，因此在設(shè)計(jì)的時(shí)候要注意到這一隱患，采用防護(hù)罩等形式來(lái)掩蓋可能伸出來(lái)的部分。

第三，傳動(dòng)帶的設(shè)計(jì)問(wèn)題。在機(jī)械結(jié)構(gòu)工藝性設(shè)計(jì)中，需要考慮到傳動(dòng)帶的設(shè)計(jì)問(wèn)題，例如鏈條斷鏈、卡帶，傳送帶方向出錯(cuò)等問(wèn)題。此外還要考慮傳送帶上的摩擦問(wèn)題，盡管傳送系統(tǒng)中的摩擦能夠防治傳送過(guò)程中不必要的滑動(dòng)現(xiàn)象，但在進(jìn)行大型機(jī)械結(jié)構(gòu)工藝性設(shè)計(jì)中，要將安全指數(shù)放在重要位置，不采用摩擦傳動(dòng)的安全系數(shù)會(huì)更高。

4 特殊加工在機(jī)械結(jié)構(gòu)工藝性設(shè)計(jì)中的作用路徑

4.1 靈活應(yīng)對(duì)材料硬件不同的難題

特殊加工指的是在機(jī)械結(jié)構(gòu)工藝性設(shè)計(jì)中對(duì)零件進(jìn)行部分加工，通過(guò)物理、化學(xué)等性質(zhì)不同的加工，來(lái)對(duì)硬度大、韌性高的產(chǎn)品進(jìn)行精準(zhǔn)化的加工，從而解決傳統(tǒng)機(jī)械結(jié)構(gòu)工藝性設(shè)計(jì)中不能實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜零件加工難題。

特殊加工隨著其出色的適應(yīng)能力而成為了當(dāng)前產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程中必備的生產(chǎn)要件，在進(jìn)行加工的時(shí)候不需要和被加工零件進(jìn)行太多的接觸。因此其優(yōu)點(diǎn)也十分明顯：首先，特殊加工這一工藝與零件的機(jī)械性能并無(wú)太大關(guān)聯(lián)，即便是非金屬材料也一樣可以運(yùn)用這一技術(shù)；其次，特殊加工過(guò)程中不需要進(jìn)行切削工藝，因此沒(méi)有排屑問(wèn)題，這就有效的解決了安全和精準(zhǔn)性的問(wèn)題，避免了不必要的干擾；再次，特殊加工過(guò)程中對(duì)能量的把控比較精準(zhǔn)，擴(kuò)大了這一技術(shù)的應(yīng)用范圍；最后，避免了傳統(tǒng)機(jī)械結(jié)構(gòu)工藝性面臨的大面積變熱的情形，能夠降低表面的粗糙度。

4.2 特種加工工藝的特殊影響作用

特殊加工這一技術(shù)在當(dāng)前的發(fā)展已經(jīng)趨于成熟，并仍得到了不斷的改良，其應(yīng)用前景廣闊，對(duì)于機(jī)械結(jié)構(gòu)工藝性設(shè)計(jì)有著十分積極的影響。特殊加工指的是在機(jī)械結(jié)構(gòu)工藝性設(shè)計(jì)中對(duì)零件進(jìn)行部分加工，通過(guò)物理、化學(xué)等性質(zhì)不同的加工，來(lái)對(duì)硬度大、韌性高的產(chǎn)品進(jìn)行精準(zhǔn)化的加工，從而解決傳統(tǒng)機(jī)械結(jié)構(gòu)工藝性設(shè)計(jì)中不能實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜零件加工難題。

日常生活中特殊加工包括電火花加工、電化學(xué)加工、超聲加工等等，已經(jīng)潛移默化的改變了我們的生活。特殊加工工藝能夠明顯的改變新產(chǎn)品的試驗(yàn)期。通過(guò)特殊加工手段進(jìn)行產(chǎn)品生產(chǎn)，能夠直接對(duì)復(fù)雜的零件進(jìn)行加工，從而省去了中間的設(shè)計(jì)和制造的環(huán)節(jié)，在很大程度上節(jié)省了時(shí)間和精力，也符合市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的要求。

4.3 特殊加工手段的便捷應(yīng)用性

特殊加工隨著其出色的適應(yīng)能力而成為了當(dāng)前產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程中必備的生產(chǎn)要件，在進(jìn)行加工的時(shí)候不需要和被加工零件進(jìn)行太多的接觸。因此在機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和生產(chǎn)的過(guò)程中滿足生產(chǎn)的便利性。

特殊加工在一定程度上對(duì)傳統(tǒng)的工藝進(jìn)行了改革，實(shí)現(xiàn)了機(jī)械結(jié)構(gòu)的精準(zhǔn)發(fā)展，避免了傳統(tǒng)的工藝流程中可能出現(xiàn)的隱患。特殊加工工藝很大程度上推動(dòng)了機(jī)械制造水平的向前發(fā)展，通過(guò)物理、化學(xué)等性質(zhì)不同的加工，來(lái)對(duì)硬度大、韌性高的產(chǎn)品進(jìn)行精準(zhǔn)化的加工，從而解決傳統(tǒng)機(jī)械結(jié)構(gòu)工藝性設(shè)計(jì)中不能實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜零件加工難題。

5 結(jié)語(yǔ)

機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的工藝性分析對(duì)于提升經(jīng)濟(jì)效益、提高工作效率、降低生產(chǎn)成本具有十分重要的作用。在進(jìn)行機(jī)械零件結(jié)構(gòu)工藝性設(shè)計(jì)的過(guò)程中，要綜合考慮多個(gè)方面才能實(shí)現(xiàn)方案的可行性。在機(jī)械加工技術(shù)勢(shì)如破竹發(fā)展的現(xiàn)代社會(huì)，復(fù)雜零部件的加工上對(duì)完美的要求度越來(lái)越高，機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的工藝性分析也是科技發(fā)展下市場(chǎng)選擇的結(jié)果。

參考文獻(xiàn)

[1]徐向紅，易順明.結(jié)構(gòu)工藝性沖突解決的知識(shí)表示[J].機(jī)械制造與自動(dòng)化，2003，（5）：46-49.

[2]葉紅波.零件機(jī)加工結(jié)構(gòu)工藝性分析及改進(jìn)措施[J].通用機(jī)械，2005，（7）：86-87.

[3]王麗華，張宏偉，李爽.淺析結(jié)構(gòu)工藝性沖突解決的方案分析[J].機(jī)械制造與自動(dòng)化，2011，（4）：22-23.