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

黃晨輝

（南京鋼鐵聯(lián)合有限公司第二煉鋼廠，江蘇南京 210000）

0 引言

隨著現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)的繁榮發(fā)展，機(jī)械設(shè)計(jì)市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)壓力與日俱增，為此，相關(guān)企業(yè)要想提升核心競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，搶占市場(chǎng)份額，應(yīng)在提升機(jī)械加工效率，保障產(chǎn)品質(zhì)量的基礎(chǔ)上，合理壓縮成本，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益的最大化。然而，絕大多數(shù)企業(yè)仍沿用傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)加工模式，使得綜合加工效率低下，且加工精度無(wú)法滿足，特定產(chǎn)品性價(jià)比失衡，進(jìn)而喪失市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

1 機(jī)械設(shè)計(jì)加工基本概念

機(jī)械設(shè)計(jì)加工是指根據(jù)特定生產(chǎn)需求，利用機(jī)械設(shè)備改變加工件的尺寸、外觀及功能。機(jī)械設(shè)計(jì)加工是一個(gè)長(zhǎng)期性、動(dòng)態(tài)化的運(yùn)作流程，需要專業(yè)技術(shù)人員掌握扎實(shí)的技能，具備豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，并結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)需求，選擇適宜的機(jī)械加工模式。隨著現(xiàn)代科技的不斷發(fā)展，人們對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)加工的標(biāo)準(zhǔn)要求也不斷提高，為此，相關(guān)企業(yè)需利用有限的資金，最大限度的保障機(jī)械加工產(chǎn)品質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益的最大化。

2 傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)與現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)對(duì)比

隨著科技水平的提高與創(chuàng)新，計(jì)算機(jī)技術(shù)被拓展應(yīng)用到多個(gè)領(lǐng)域，并取得了良好的成效。為此，機(jī)械設(shè)計(jì)行業(yè)也應(yīng)秉承與時(shí)俱進(jìn)的基本原則，高效整合多元化技術(shù)，推進(jìn)行業(yè)的快速發(fā)展。與傳統(tǒng)設(shè)計(jì)相比，現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)的優(yōu)勢(shì)集中體現(xiàn)在4 個(gè)方面。

（1）具有較強(qiáng)的自主選擇性。傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)多按照既定模式執(zhí)行設(shè)計(jì)，整體設(shè)計(jì)工作過(guò)于標(biāo)準(zhǔn)化，完全處于被動(dòng)發(fā)展態(tài)勢(shì)。而現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)則具有極強(qiáng)的自主選擇性，能為專業(yè)技術(shù)人員提供充足的回旋調(diào)整空間，并允許將個(gè)人理念融合到機(jī)械設(shè)計(jì)中，避免盲目的依托設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)執(zhí)行操作，進(jìn)而創(chuàng)造出具有個(gè)性化特征的產(chǎn)品。

（2）基本功能完善。傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)過(guò)分依賴機(jī)械設(shè)備的功能屬性，存在極大的局限性。在現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員面對(duì)的是一個(gè)龐大且精密的機(jī)械系統(tǒng)，以系統(tǒng)各項(xiàng)基本功能為核心，可結(jié)合自身掌握的專業(yè)技術(shù)與實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，優(yōu)化功能分配。

（3）可根據(jù)實(shí)際需求創(chuàng)造產(chǎn)品。傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)受到綜合條件的制約，僅能采用有限元的模式，而在現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)體系中，設(shè)計(jì)人員可根據(jù)各類需求，創(chuàng)造強(qiáng)度等級(jí)各異的產(chǎn)品。

（4）綜合效益高。傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)需要消耗大量的時(shí)間，且機(jī)械磨損率與人力資源成本較高。而現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)則具有綜合效率高、運(yùn)作周期短、資源利用率高、成本損耗小等優(yōu)勢(shì)特征。

3 機(jī)械設(shè)計(jì)加工中的重點(diǎn)問(wèn)題

3.1 機(jī)械零件質(zhì)量缺乏保障

一個(gè)完整的機(jī)械產(chǎn)品是由大量機(jī)械零件按照既定排列規(guī)律組合而成，這些機(jī)械零件的質(zhì)量直接決定了整個(gè)產(chǎn)品的質(zhì)量等級(jí)。在機(jī)械加工過(guò)程中，一旦零件的質(zhì)量出現(xiàn)問(wèn)題，會(huì)在很大程度上影響機(jī)械加工效果，嚴(yán)重情況下，還會(huì)出現(xiàn)結(jié)構(gòu)形變、扭曲或脆裂等問(wèn)題，進(jìn)而導(dǎo)致機(jī)械加工產(chǎn)品質(zhì)量不達(dá)標(biāo)。此外，加工設(shè)備性能安全也會(huì)在一定程度上影響機(jī)械加工效率與產(chǎn)品質(zhì)量。

3.2 機(jī)械設(shè)計(jì)加工的精確度有限

機(jī)械加工精度對(duì)機(jī)械產(chǎn)品質(zhì)量的影響同樣不容小覷。如果缺乏對(duì)機(jī)械加工精度的控制，就會(huì)導(dǎo)致機(jī)械產(chǎn)品質(zhì)量不符合要求。在機(jī)械設(shè)計(jì)加工階段，影響精度標(biāo)準(zhǔn)的因素是多樣化的，如理論誤差、技術(shù)操作誤差等。盡管這些誤差都會(huì)在不同程度上影響機(jī)械加工精度，但從各特定角度進(jìn)行客觀分析可知，這種影響是微乎其微的。除此之外，人為因素也是影響機(jī)械加工精度的關(guān)鍵因素，為此，在機(jī)械設(shè)計(jì)加工階段，要盡可能的減小人為因素的干預(yù)，保障機(jī)械產(chǎn)品質(zhì)量。

3.3 機(jī)械加工產(chǎn)品性價(jià)比失衡

機(jī)械設(shè)計(jì)加工是一個(gè)對(duì)精密度要求較高的綜合性技能操作項(xiàng)目。相關(guān)技術(shù)人員需具備極強(qiáng)的安全責(zé)任意識(shí)，全方位考量各類因素，并結(jié)合實(shí)際加工生產(chǎn)需求，優(yōu)化改進(jìn)機(jī)械設(shè)計(jì)加工工藝，強(qiáng)化機(jī)械產(chǎn)品質(zhì)量。然而，諸多企業(yè)在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，仍沿用低效率、高能耗的加工設(shè)備，導(dǎo)致機(jī)械產(chǎn)品性價(jià)比失衡，制約企業(yè)的綜合發(fā)展。由此可見(jiàn)，在機(jī)械設(shè)計(jì)加工過(guò)程中，必須著重注意機(jī)械產(chǎn)品的性價(jià)比。

4 提升機(jī)械設(shè)計(jì)加工水平的策略

4.1 選擇適宜的機(jī)械加工材料

在機(jī)械設(shè)計(jì)加工領(lǐng)域中，生產(chǎn)材料發(fā)揮著不可替代的作用。材料的性能標(biāo)準(zhǔn)直接決定了整個(gè)機(jī)械產(chǎn)品的質(zhì)量等級(jí)。為此，在機(jī)械設(shè)計(jì)階段，要結(jié)合實(shí)際需求，嚴(yán)格篩選生產(chǎn)材料。

4.2 確保機(jī)械材料與使用性能匹配

在選擇生產(chǎn)材料時(shí)，先要考慮材料的實(shí)用特性。不同材料的屬性特征存在較大差異，或耐久性突出；或耐磨損性強(qiáng)；或抗形變能力強(qiáng)等。因此生產(chǎn)材料的選擇需兼顧生產(chǎn)需求與實(shí)用價(jià)值，確保其充分發(fā)揮特定優(yōu)勢(shì)。

4.3 確保機(jī)械材料與工藝性能匹配

生產(chǎn)材料的工藝性是指材料的屬性能夠滿足加熱、冷卻、切削或打磨等一系列處理措施的需求。只有嚴(yán)格把控生產(chǎn)材料的工藝性能，才能保證機(jī)械加工產(chǎn)品質(zhì)量。

4.4 確保機(jī)械材料滿足經(jīng)濟(jì)效益

在選擇生產(chǎn)材料時(shí)，要秉承經(jīng)濟(jì)性原則，綜合考量如下內(nèi)容：材料的商品價(jià)值、加工成本及維護(hù)保養(yǎng)成本等，避免綜合成本超預(yù)算。與此同時(shí)，創(chuàng)新工作思路，按照材料的屬性特征進(jìn)行分類，提高材料的綜合利用效率。針對(duì)商品價(jià)格較高的材料，可以選擇性能類似、質(zhì)量安全等級(jí)接近的低成本材料替代，進(jìn)而合理壓縮生產(chǎn)成本?？偠灾诤Y選材料的過(guò)程中，必須客觀衡量材料的性價(jià)比，保證機(jī)械加工產(chǎn)品質(zhì)量。

4.5 提升機(jī)械設(shè)計(jì)綜合水平

隨著時(shí)代的發(fā)展，標(biāo)準(zhǔn)化成為機(jī)械設(shè)計(jì)加工行業(yè)的主流趨勢(shì)。設(shè)立標(biāo)準(zhǔn)化體制，可確保機(jī)械零件加工尺寸、規(guī)格及性能的規(guī)范化，避免資源的過(guò)度損耗，壓縮生產(chǎn)成本，保障機(jī)械產(chǎn)品質(zhì)量。在機(jī)械設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)需求，采取標(biāo)準(zhǔn)化手段嚴(yán)格把控產(chǎn)品設(shè)計(jì)，且逐步精簡(jiǎn)設(shè)計(jì)，縮短運(yùn)作周期，從而節(jié)約成本，提升綜合設(shè)計(jì)水平。

4.6 嚴(yán)格控制機(jī)械設(shè)計(jì)加工零件的物理屬性

（1）表層金相組織發(fā)生改變。反復(fù)進(jìn)行磨削、鍛造等機(jī)械加工作業(yè)，會(huì)導(dǎo)致作業(yè)面局部溫度驟增，進(jìn)而引發(fā)表面層金相組織的改變。由于砂輪結(jié)構(gòu)硬度較大，產(chǎn)生的抗力效應(yīng)會(huì)在一定程度上阻礙切削，為此，在加工過(guò)程中，建議采用軟砂輪，并加大工件作業(yè)面積、調(diào)整砂輪轉(zhuǎn)動(dòng)速率，以降低工件作業(yè)面溫度，同時(shí)，配合使用高壓大流量冷卻，可進(jìn)一步強(qiáng)化降溫效果。

（2）機(jī)械零件加工表面冷作硬化。在加工過(guò)程中，部分機(jī)械零件會(huì)產(chǎn)生表面層金屬中塑性形狀改變問(wèn)題，進(jìn)而導(dǎo)致晶體位移與晶格形態(tài)損壞，引起強(qiáng)度增加。

（3）機(jī)械零件表面層殘余應(yīng)力。在切削、鍛造機(jī)械生產(chǎn)材料的過(guò)程中，由于其結(jié)構(gòu)表層組織產(chǎn)生非自然規(guī)律性變化，基體與表層連接部位會(huì)產(chǎn)生一定強(qiáng)度的彈性應(yīng)力，在機(jī)械作業(yè)的影響下，形成表面層殘余應(yīng)力。

4.7 完善機(jī)械設(shè)計(jì)加工規(guī)程

在機(jī)械設(shè)計(jì)加工作業(yè)過(guò)程中，為減小不利因素引起的負(fù)面效應(yīng)，應(yīng)當(dāng)確保操作工藝流程的科學(xué)合理性，進(jìn)而合理壓縮機(jī)械設(shè)計(jì)加工成本，保證機(jī)械產(chǎn)品質(zhì)量，延長(zhǎng)使用壽命。在實(shí)際作業(yè)過(guò)程中，應(yīng)結(jié)合生產(chǎn)需求，設(shè)定機(jī)械設(shè)計(jì)加工周期，力求最大限度的縮短運(yùn)作周期，降低機(jī)械零件磨損率。此外，技術(shù)操作人員還要盡可能的保證一次性完工，以防出現(xiàn)不必要的麻煩。

以某航空制造企業(yè)為例，自2003 年正式引入企業(yè)生產(chǎn)綜合管理系統(tǒng)后，在生產(chǎn)計(jì)劃與庫(kù)存管理等方便均實(shí)現(xiàn)了以資源管理計(jì)劃為核心的管理模式，但基于車間現(xiàn)場(chǎng)管理能力偏弱，使得渦輪、油缸等機(jī)械零件的加工生產(chǎn)效率不盡如人意。為此，企業(yè)采取了如下措施：基于以往機(jī)械設(shè)計(jì)加工實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，不斷完善加工生產(chǎn)流程，縮短產(chǎn)品設(shè)計(jì)周期，壓縮生產(chǎn)加工成本。針對(duì)同類型零件的加工作業(yè)，準(zhǔn)確記錄生產(chǎn)數(shù)據(jù)參數(shù)，調(diào)整加工工序，最大限度的減少各類制約因素的干預(yù)。

4.8 結(jié)合生產(chǎn)需求優(yōu)選潤(rùn)滑劑

當(dāng)下，市場(chǎng)中的各類潤(rùn)滑劑琳瑯滿目，故而機(jī)械設(shè)計(jì)加工技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)結(jié)合實(shí)際需求，選擇適宜的潤(rùn)滑劑品牌。在機(jī)械設(shè)計(jì)加工階段，除了要綜合考量加工流程、加工精確度及金屬材料性能等因素外，還需明確潤(rùn)滑劑的特性要求。采用高速鋼刀進(jìn)行低速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，且選擇適宜的純油性潤(rùn)滑劑，在應(yīng)用硬質(zhì)合金刀具進(jìn)行高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，需要采用普通水溶性潤(rùn)滑劑。

4.9 加大對(duì)技術(shù)操作人員的管理強(qiáng)度

在機(jī)械設(shè)計(jì)加工過(guò)程中，技術(shù)操作人員是影響整體加工生產(chǎn)作業(yè)的關(guān)鍵因素。因而在機(jī)械設(shè)計(jì)加工生產(chǎn)環(huán)節(jié)，必須加大對(duì)技術(shù)人員管理的重視力度，結(jié)合生產(chǎn)作業(yè)規(guī)程，采取一系列控制措施，消除人為因素的影響，提高機(jī)械設(shè)計(jì)加工效率。技術(shù)操作人員是機(jī)械加工的參與者與執(zhí)行者，在整個(gè)生產(chǎn)周期內(nèi)發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。為此，有必要加強(qiáng)對(duì)技術(shù)操作人員的管理，嚴(yán)格約束其實(shí)際行為，確保其遵照操作標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范執(zhí)行，進(jìn)而避免因操作不當(dāng)誘發(fā)的質(zhì)量問(wèn)題。此外，還應(yīng)強(qiáng)化對(duì)技術(shù)人員的培訓(xùn)，不斷提高特定崗位人員專業(yè)技能水平，讓其準(zhǔn)確掌握各類機(jī)械設(shè)備的操作規(guī)程與核心技術(shù)，以此提高機(jī)械設(shè)計(jì)加工效率，強(qiáng)化機(jī)械加工產(chǎn)品質(zhì)量。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，機(jī)械設(shè)計(jì)加工應(yīng)當(dāng)結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)加工需求進(jìn)行全面化的分析，綜合考量多方面制約因素，提升整體機(jī)械設(shè)計(jì)加工水平。從相關(guān)企業(yè)發(fā)展角度來(lái)說(shuō)，要根據(jù)經(jīng)營(yíng)規(guī)模及生產(chǎn)壓力，積極引進(jìn)創(chuàng)新型機(jī)械加工設(shè)備，優(yōu)選機(jī)床和刀具，然后采取切實(shí)可行的管理手段，保證經(jīng)濟(jì)效益的最大化。