機(jī)械制造工藝中機(jī)械設(shè)計(jì)的合理性探討

羅炳鈞

摘? 要：機(jī)械是提高社會(huì)生產(chǎn)效率、緩解人工勞動(dòng)壓力的重要載體，在工業(yè)文明的發(fā)展中，機(jī)械制造業(yè)日益進(jìn)步，機(jī)械制造技術(shù)水平穩(wěn)步提高。機(jī)械設(shè)計(jì)的合理與制造工藝的應(yīng)用效果影響著機(jī)械產(chǎn)品的質(zhì)量、使用價(jià)值。機(jī)械制造工藝的基本流程包括零件裝夾、零件定位、精度控制等，為確保機(jī)械設(shè)計(jì)的合理性，應(yīng)提升加工表面質(zhì)量、強(qiáng)化綠色制造工藝，并加強(qiáng)標(biāo)準(zhǔn)化程度。

關(guān)鍵詞：機(jī)械制造工藝;機(jī)械設(shè)計(jì);綠色制造;標(biāo)準(zhǔn)化

中圖分類號(hào)：TH16? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ?文章編號(hào)：2095-2945（2020）35-0073-02

Abstract： The machinery is an important carrier to improve social production efficiency and relieve labor pressure. In the development of industrial civilization， the mechanical manufacturing industry is making progress day by day， and the level of mechanical manufacturing technology is improving steadily. The rationality of mechanical design and the application effect of manufacturing technology affect the quality and use value of mechanical products. The basic process of mechanical manufacturing process includes parts clamping， parts positioning， precision control， etc. In order to ensure the rationality of mechanical design， it is necessary to improve the machining surface quality， strengthen the green manufacturing process and strengthen the degree of standardization.

Keywords： mechanical manufacturing process; mechanical design; green manufacturing; standardization

機(jī)械制造工藝創(chuàng)新發(fā)展中，機(jī)械整體設(shè)計(jì)愈發(fā)復(fù)雜，且設(shè)計(jì)難度增加。應(yīng)在機(jī)械產(chǎn)品生產(chǎn)需求、機(jī)械制造工藝的指導(dǎo)下，提高機(jī)械設(shè)計(jì)水平，保障機(jī)械產(chǎn)品生產(chǎn)質(zhì)量，相關(guān)人員還需保證機(jī)械設(shè)計(jì)的合理性，推進(jìn)我國(guó)機(jī)械制造行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

1 機(jī)械制造工藝的流程

1.1 零件裝夾

機(jī)械制造工藝中，零件裝夾的操作標(biāo)準(zhǔn)化、流程合理性直接影響著機(jī)械產(chǎn)品制造質(zhì)量。在零件裝夾期間，技術(shù)人員應(yīng)在加固處理前期，將零件放置在加工機(jī)床、磨具等夾具內(nèi)的合理區(qū)域中，并且在位置調(diào)整無誤后進(jìn)行加固處理。另外，應(yīng)保證零件加工期間位置選定的精確性、放置后零件的穩(wěn)定性，從而避免產(chǎn)生零件變形情況。零件裝夾不僅影響著機(jī)械產(chǎn)品制造水平，關(guān)系著生產(chǎn)有效率、加工企業(yè)的經(jīng)濟(jì)利益，所以需堅(jiān)持“科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)”的基本態(tài)度，嚴(yán)格把控各環(huán)節(jié)加工質(zhì)量[1]。

1.2 零件定位

零件是機(jī)械產(chǎn)品的核心組件，其定位合理性、準(zhǔn)確性與機(jī)械產(chǎn)品加工制造精確度息息相關(guān)。因此，在機(jī)械制造工藝中，技術(shù)人員要基于機(jī)械設(shè)計(jì)方案，對(duì)零件做精確定位，而所選參照物的適用性是零件定位的關(guān)鍵所在，需要結(jié)合零件類型、安裝位置科學(xué)選擇加工參照物。另外，機(jī)械產(chǎn)品的功能、種類在持續(xù)創(chuàng)新中，各行業(yè)對(duì)機(jī)械制造精度的把控提出更多要求，所以在零件定位過程中，應(yīng)正確認(rèn)知零件定位與機(jī)械產(chǎn)品的作用機(jī)理，保障機(jī)械制造質(zhì)量。

1.3 精度控制

機(jī)械制造中零件、產(chǎn)品的加工精度對(duì)機(jī)械產(chǎn)品本身造成的影響，主要集中在后期使用、功能運(yùn)用階段。機(jī)械制造工藝中的精度控制，是對(duì)機(jī)械產(chǎn)品外形、表面質(zhì)量、零件安裝位置、加工誤差的控制。技術(shù)人員需基于機(jī)械設(shè)計(jì)參數(shù)、設(shè)計(jì)方案，針對(duì)性地管控機(jī)械產(chǎn)品制造中的零件大小、外形，同時(shí)在調(diào)整法、試切法支持下，對(duì)機(jī)械零件尺寸、產(chǎn)品表面質(zhì)量展開精準(zhǔn)控制，或是采用成形法、軌跡法對(duì)零件、產(chǎn)品外形進(jìn)行精度控制。

2 機(jī)械制造工藝中機(jī)械設(shè)計(jì)的合理性

2.1 提高加工精度

為確保機(jī)械設(shè)計(jì)的合理性，需重視機(jī)械零件、機(jī)械產(chǎn)品加工精度的提高。加工精度具體指零件加工制造后，位置、尺寸、形狀等參數(shù)與零件生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)中相關(guān)參數(shù)的契合度。由于機(jī)械制造行業(yè)中，部分加工技術(shù)尚未發(fā)展成熟，機(jī)械加工標(biāo)準(zhǔn)零件仍會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)誤差，而加工精度的提高則是對(duì)相關(guān)誤差所進(jìn)行的控制。一方面，技術(shù)人員應(yīng)基于影響機(jī)械產(chǎn)品加工精度的因素及常見加工誤差，深入分析加工誤差的產(chǎn)生原因、產(chǎn)生規(guī)律，從而采取對(duì)應(yīng)解決措施，避免誤差的產(chǎn)生。另一方面，需從測(cè)量工具選擇、機(jī)械產(chǎn)品結(jié)構(gòu)分析、加工工具的創(chuàng)新優(yōu)化等方面，控制機(jī)械產(chǎn)品加工精度，使其加工制造符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

技術(shù)人員可通過對(duì)原始誤差的有效處理，提高機(jī)械產(chǎn)品加工精度。首先，在機(jī)械設(shè)計(jì)、加工制造中減少原始誤差。機(jī)械設(shè)計(jì)者應(yīng)系統(tǒng)分析原始誤差產(chǎn)生原因，并通過完善加工設(shè)備功能、提高加工用具精度等方式，避免原始誤差的產(chǎn)生。如在機(jī)械加工制造中，持續(xù)優(yōu)化加工機(jī)床，提高夾具、刀具等機(jī)械零件加工或使用精度，或是通過增強(qiáng)設(shè)備散熱能力、改善機(jī)械零件受力等方式減少原始誤差，提高加工精度[2]。其次，均分機(jī)械制造環(huán)節(jié)的原始誤差。實(shí)際加工作業(yè)中，工序誤差、毛坯誤差的產(chǎn)生及零件材料性能的變化，均屬于原始誤差。為有效解決原始誤差或避免誤差擴(kuò)大化，應(yīng)使用“分組調(diào)整、均分誤差”的方式，按照原始誤差大小將其評(píng)分分為n組，從而在加工制造環(huán)節(jié)中將原始誤差范圍調(diào)整為1/n，之后可結(jié)合各加工小組誤差情況完善加工工序。最后，應(yīng)于產(chǎn)品加工制造初步結(jié)束后，以標(biāo)準(zhǔn)件為參照物，對(duì)比二者特征，隨后通過精準(zhǔn)校對(duì)、修正等方式，縮小加工零件誤差。

2.2 提升加工表面質(zhì)量

表面質(zhì)量是機(jī)械產(chǎn)品規(guī)范化生產(chǎn)的核心內(nèi)容，技術(shù)人員應(yīng)堅(jiān)持“科學(xué)設(shè)計(jì)、合理設(shè)計(jì)”的基本原則，嚴(yán)格控制機(jī)械產(chǎn)品表面精度，有效控制其表面粗糙程度，延長(zhǎng)機(jī)械產(chǎn)品使用年限。與此同時(shí)，需結(jié)合機(jī)械零件特征選用加工刀具，并重點(diǎn)控制切削量、相關(guān)用具的磨損程度[3]。如企業(yè)可引進(jìn)修光刀、新型精車刀輔助機(jī)械產(chǎn)品加工制造，預(yù)防加工誤差，提升加工表面質(zhì)量。另外，機(jī)械加工制造工藝中，還需強(qiáng)化機(jī)械零件檢查力度，提前排查機(jī)械變形隱患，為機(jī)械零件表面質(zhì)量控制創(chuàng)造良好條件。

具體來說，在機(jī)械零件加工、設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中，其一，要確保刀具選擇的合理性。選擇加工刀具時(shí)，需依據(jù)機(jī)械零件加工需求、零件材質(zhì)，選擇不同類型、形態(tài)不一的刀具，從而在機(jī)械零件、刀具的高度契合中，提高機(jī)械加工表面質(zhì)量。其二，保證切削參數(shù)選擇的合理性。切削參數(shù)在機(jī)械加工表面質(zhì)量的控制中有著不可替代的作用，而在切削參數(shù)中，切削速度、刀具使用角度、刀尖圓弧半徑是影響零件加工表面質(zhì)量的主要因素，其參數(shù)選定的合理性可有效減少機(jī)械零件表面的積屑瘤，確保機(jī)械產(chǎn)品加工質(zhì)量。還應(yīng)在機(jī)械設(shè)計(jì)方案中，選擇適用性較高的切削液，借此降低刀具、加工零件摩擦程度，避免刀具在切削期間磨損嚴(yán)重，影響加工表面質(zhì)量。

2.3 強(qiáng)化綠色制造工藝

機(jī)械制造行業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展，帶動(dòng)著社會(huì)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)，但在機(jī)械加工過程中，同樣會(huì)造成相關(guān)的能源損耗，甚至?xí)a(chǎn)生較為突出的環(huán)境污染問題。因此，為推動(dòng)機(jī)械制造行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，技術(shù)人員應(yīng)貫徹落實(shí)“綠色、環(huán)?！钡纳a(chǎn)理念，強(qiáng)化綠色制造工藝，繼而在機(jī)械制造工藝的創(chuàng)新優(yōu)化中，確保機(jī)械設(shè)計(jì)的合理性。

其一，相關(guān)企業(yè)在機(jī)械綠色制造工藝設(shè)計(jì)中，應(yīng)從環(huán)境、生產(chǎn)和諧發(fā)展的角度出發(fā)，探究機(jī)械產(chǎn)品加工中產(chǎn)品屬性、環(huán)境屬性的結(jié)合方法，并將綠色的生產(chǎn)技術(shù)融入機(jī)械制造、機(jī)械設(shè)計(jì)中。其二，相關(guān)企業(yè)應(yīng)在機(jī)械工藝優(yōu)化的基礎(chǔ)上，強(qiáng)化產(chǎn)品回收設(shè)計(jì)，或在機(jī)械加工環(huán)節(jié)增加綠色加工零件，以此延長(zhǎng)產(chǎn)品使用壽命，減少機(jī)械制造、產(chǎn)品使用中產(chǎn)生的能源損耗。其三，設(shè)計(jì)綠色制造工藝時(shí)，為促使機(jī)械設(shè)計(jì)合理化，實(shí)現(xiàn)機(jī)械制造行業(yè)可持續(xù)發(fā)展，相關(guān)企業(yè)需要在機(jī)械設(shè)計(jì)、加工階段，選用綠色原材料?；诰G色制造的原材料，具有適用性能良好，與環(huán)境協(xié)調(diào)性高等優(yōu)勢(shì)，合理應(yīng)用綠色原材料，是綠色制造工藝實(shí)踐的前提條件。在選擇綠色材料時(shí)，相關(guān)人員還應(yīng)堅(jiān)持以下原則。首先，盡量選取可再生、可回收材料，以此提高材料利用率，同時(shí)選擇低成本、原材料存量大、整體兼容性好的材料。其次，避免選擇有害、有毒或有輻射的加工材料，預(yù)防生態(tài)環(huán)境污染，避免產(chǎn)品或材料廢棄后出現(xiàn)較為嚴(yán)重的環(huán)境污染現(xiàn)象。最后，在科學(xué)選擇綠色原材料的基礎(chǔ)上，還應(yīng)引進(jìn)綠色加工技術(shù)。在機(jī)械加工制造行業(yè)中，低溫切削、干式切削等方式，均屬于綠色切削技術(shù)，要將其滲透在機(jī)械設(shè)計(jì)中，來有效完善機(jī)械產(chǎn)品的綠色制造工藝，順應(yīng)機(jī)械制造行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)[4]。另外，綠色機(jī)械制造工藝中，切削液的研發(fā)同樣影響著機(jī)械設(shè)計(jì)合理性、機(jī)械生產(chǎn)技術(shù)綠色實(shí)踐效果，所以相關(guān)人員在切削技術(shù)引用期間，還需重視綠色切削液的研制。

2.4 加強(qiáng)標(biāo)準(zhǔn)化程度

在機(jī)械制造工藝中，設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化至關(guān)重要，只有在科學(xué)、統(tǒng)一、規(guī)范化的機(jī)械設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、方法指導(dǎo)下，才能保障機(jī)械產(chǎn)品的加工質(zhì)量，確保機(jī)械零件加工精度。因此，為保證機(jī)械設(shè)計(jì)的合理性，相關(guān)人員還應(yīng)加強(qiáng)機(jī)械制造工藝、機(jī)械設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)化程度。

首先，在機(jī)械設(shè)計(jì)過程中，設(shè)計(jì)者應(yīng)選用先進(jìn)的數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)，通過運(yùn)用自動(dòng)化機(jī)械設(shè)計(jì)軟件、設(shè)備，提高機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)方案的科學(xué)性。如在農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)者可在計(jì)算機(jī)、數(shù)字化技術(shù)的支撐下，建立機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)模型，并通過設(shè)備模擬演練，完成機(jī)械功能調(diào)試作業(yè)。

其次，在機(jī)械零件設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)者可引用CAD技術(shù)，精準(zhǔn)把握設(shè)計(jì)、加工工藝要點(diǎn)，建立虛擬化產(chǎn)品模型，甚至可在機(jī)械制造流程中，借助數(shù)字化程序、信息平臺(tái)，跟蹤調(diào)整機(jī)械制造工藝，提高機(jī)械設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)化水平[5]。同時(shí)，在機(jī)械加工流程規(guī)范后，有效預(yù)防材料損耗現(xiàn)象，合理安排、調(diào)配加工資源。

最后，為加強(qiáng)機(jī)械設(shè)計(jì)與制造的標(biāo)準(zhǔn)化程度，設(shè)計(jì)人員還應(yīng)堅(jiān)持“技術(shù)性”、“安全化”、“標(biāo)準(zhǔn)化”等基本原則。其中機(jī)械設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化是按照設(shè)計(jì)工作基本內(nèi)涵，按照產(chǎn)品實(shí)物形態(tài)，對(duì)其展開標(biāo)準(zhǔn)化的改良設(shè)計(jì)，并且在機(jī)械制造中強(qiáng)調(diào)加工流程的標(biāo)準(zhǔn)化。安全化標(biāo)準(zhǔn)則是要求相關(guān)人員在機(jī)械制造工藝運(yùn)用、機(jī)械設(shè)計(jì)方案落實(shí)中，綜合考慮施工人員人身安全，而技術(shù)性則要求設(shè)計(jì)者在機(jī)械設(shè)計(jì)期間，嚴(yán)格按照行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、國(guó)家規(guī)定，完成對(duì)應(yīng)的設(shè)計(jì)工作，確保產(chǎn)品質(zhì)量的提升及機(jī)械制造產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化。

3 結(jié)束語

在市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)中，各行業(yè)對(duì)機(jī)械制造量、機(jī)械設(shè)計(jì)質(zhì)量提出了更多更高的要求。為促進(jìn)機(jī)械制造工藝的深入優(yōu)化與發(fā)展，突出機(jī)械在社會(huì)經(jīng)濟(jì)中的應(yīng)用價(jià)值，技術(shù)人員需確保機(jī)械制造工藝中機(jī)械設(shè)計(jì)的合理性，持續(xù)提高機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)水平。

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