根據(jù)機(jī)械制造工藝科學(xué)性的機(jī)械設(shè)計

王佳智

（沈陽職業(yè)技術(shù)學(xué)院汽車分院，遼寧 沈陽 110015）

1 機(jī)械制造工藝詳盡加工過程研究

1.1 加工過程規(guī)劃

加工過程規(guī)劃指的是確定相關(guān)產(chǎn)品加工成型過程及技術(shù)推進(jìn)過程內(nèi)容，加工成型過程指的是機(jī)械加工制造產(chǎn)品由原材料轉(zhuǎn)化成最終成品的全部進(jìn)程，該過程涉及過程和內(nèi)容復(fù)雜多樣化，產(chǎn)品加工以前必須全面準(zhǔn)備好原料和半成品件等籌備工作，毛坯件制造成型，確定了加工成型的解決方案，引入相應(yīng)工藝方法，與此同時，包括成品包裝規(guī)劃等，均需要全方位考量。技術(shù)推進(jìn)過程內(nèi)容指的是確定最終成品種類、形式和外形尺寸等，根據(jù)多層次過程和技術(shù)作業(yè)完善提升，促進(jìn)相關(guān)機(jī)械加工成型問題和熱處理等特定解決方案使用執(zhí)行問題，進(jìn)而科學(xué)設(shè)計和完善相關(guān)機(jī)械制造加工工藝方法[1]。

1.2 加工成型過程的精準(zhǔn)度

針對產(chǎn)品工藝流程的設(shè)計來講，加工成型過程的精準(zhǔn)程度是最值得相關(guān)工程技術(shù)人員重視的的關(guān)鍵點(diǎn)及難點(diǎn)，這是因為加工成型過程的精準(zhǔn)程度和相關(guān)的加工成型技術(shù)的具體使用程度高度相關(guān)，并且制約著產(chǎn)品品質(zhì)和加工成型的整個過程。在實際加工成型過程中，科學(xué)規(guī)劃設(shè)計且確定相關(guān)零件的最終成品的精準(zhǔn)程度，是相關(guān)技術(shù)人員明確產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)、長寬高尺寸、需要加工的區(qū)域、正確的工藝方案的技術(shù)關(guān)鍵點(diǎn)；需要控制好零件的加工成型精度，能夠顯著優(yōu)化加工過程，提高成品的質(zhì)量。例如：在車輛產(chǎn)品的零部件的機(jī)械加工成型過程之中，一定要在鍛造毛坯料時科學(xué)控制其正火的溫度，以此來保證該零件的加工精度。科學(xué)校準(zhǔn)正火溫度來確保待加工零件的硬度指標(biāo)，在零件硬度位于195 HB～205 HB，需要使用金屬切削加工工藝（如圖1 所示），以此保證相關(guān)產(chǎn)品品質(zhì)，在使用42CrMnMo原材料進(jìn)行切削加工時，可以連續(xù)升溫至875 ℃，在進(jìn)行保持空氣冷卻工藝以后，在650 ℃～680 ℃的溫度達(dá)成回火工藝處理，使該零件明確符合切削加工工藝規(guī)范，以此提高機(jī)械加工精準(zhǔn)度。

1.3 待加工零件的裝夾方法

在相關(guān)機(jī)械產(chǎn)品制造加工成型過程中，待加工零件裝夾步驟是一項最重要的工藝流程，此過程經(jīng)過相關(guān)操作者的操作挑選出適當(dāng)?shù)募庸の恢茫⒃谙嚓P(guān)的機(jī)床等加工設(shè)備的此位置上固定毛坯原材料，以此保證機(jī)床制造加工成型的相關(guān)工藝流程順利有效地進(jìn)行。零件的裝夾過程必須夾緊穩(wěn)固相關(guān)的毛坯件，由于金屬零件在切削加工進(jìn)程中會連續(xù)向毛坯件加載外力，所以科學(xué)妥善地進(jìn)行裝夾工藝流程，能夠在生產(chǎn)加工成型過程順暢完成的前提下確保過硬的最終成品的優(yōu)良品質(zhì)。相關(guān)的工藝流程設(shè)計工作者需要根據(jù)相關(guān)產(chǎn)品加工成型過程中的實際情況，挑選出最適宜的裝夾模式。

圖1 金屬切削加工工藝

2 根據(jù)機(jī)械制造工藝的科學(xué)性機(jī)械相關(guān)設(shè)計研究

2.1 改善待加工表面的質(zhì)量

為了達(dá)到科學(xué)合理的設(shè)計機(jī)械加工工藝流程的目的，需要強(qiáng)化針對待加工表面的表面品質(zhì)的關(guān)注程度，尤其是必須要提高機(jī)械加工成型相關(guān)產(chǎn)品表面的一體性。在相關(guān)的機(jī)械產(chǎn)品加工成型的進(jìn)程中，其待加工的表面的相關(guān)品質(zhì)與最終成品的合格比率緊密聯(lián)系，因此在機(jī)械加工進(jìn)程中，必須提高零件待加工表面的質(zhì)量。金屬切削加工過程對相關(guān)產(chǎn)品的表面品質(zhì)的影響比較顯著，必須在設(shè)計過程中選擇合適的金屬材料切削操作的工藝方法，有關(guān)工程師根據(jù)加工作業(yè)的具體情況正確選擇合理的切削液，并按照均勻的速率完成相關(guān)切削進(jìn)給的動作；選用切削刀具要適當(dāng)，為了達(dá)到科學(xué)性的機(jī)械加工設(shè)計，相關(guān)設(shè)計者需要詳盡分析研究相關(guān)零部件外形特征，根據(jù)相異的零部件的實際狀態(tài)選取合適的加工刀具，從而縮小圓弧的半徑和角度等若干尺寸偏差的目的，當(dāng)中修光刃和精車用刀具均為最優(yōu)的選項；科學(xué)性機(jī)械設(shè)計進(jìn)程之中，還必須著重把控產(chǎn)品形變模式，因為若干零件形變將會引起表面品質(zhì)的下降，所以在設(shè)計階段，必須切實把控形變量，以提升最終成品的品質(zhì)[2]。

2.2 科學(xué)提高零件加工精度

在進(jìn)行機(jī)械制造加工的時候，不同條件下加工成型的零件存在差異，這種差異很難被整體去除，怎樣合理地降低這類差異，唯有提升機(jī)械產(chǎn)品的成型精度。提高機(jī)械產(chǎn)品成型精度的關(guān)鍵是進(jìn)一步研究及證明差異存在的主要因素及客觀條件，找出各因素之間存在的聯(lián)系，進(jìn)而大幅減少差異性，提高公差等級的有效性，從而保證相關(guān)零件加工的精度。機(jī)械零件加工誤差出現(xiàn)的主要因素有應(yīng)力集中、刀具磨損、摩擦加熱導(dǎo)致形變等，因此提高機(jī)械加工精度的一般方案主要包括含：轉(zhuǎn)換初始誤差、補(bǔ)償誤差數(shù)值、分化誤差等。

2.2.1 機(jī)床刀具磨損的預(yù)防措施

在機(jī)械制造加工的過程中，機(jī)床刀具主要?dú)w為兩大類，就是尺寸刀具和成型刀具，因為待加工零件的外形尺寸和形狀的品質(zhì)均與加工精度密切相關(guān)。因此就有非常明確的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定夾具加工公差必須控制在零件1/3 以內(nèi)。在機(jī)械制造加工以前，相關(guān)工程師必須提前準(zhǔn)確查到相關(guān)公差等級，相關(guān)工程技術(shù)人員必須嚴(yán)格遵守相關(guān)法規(guī)及標(biāo)準(zhǔn)，對于不同實際應(yīng)用要求，合理制定科學(xué)的設(shè)計方案。對于因非機(jī)械加工因素出現(xiàn)公差的零件來說，可以使用補(bǔ)償法進(jìn)行修補(bǔ)，操作工人能夠在今后的工作中，人工控制制造公差等級，使二種情況相互抵消，進(jìn)而最大限度地減少加工誤差，使其趨向近于零，提高加工精度。

2.2.2 加熱導(dǎo)致變形的預(yù)防措施

當(dāng)機(jī)床在工作的狀況下，相互配合的機(jī)械摩零件會由于摩擦及運(yùn)動導(dǎo)致產(chǎn)生熱量，此熱量會導(dǎo)致機(jī)械設(shè)備及零件溫度提升。為此，在科學(xué)進(jìn)行機(jī)械設(shè)計的時候，必須給容易出現(xiàn)熱變形的區(qū)域加注冷卻液，依靠熱量流動的現(xiàn)象減少核心零件熱的內(nèi)部壓力，進(jìn)而保證機(jī)床安全平穩(wěn)工作。與此同時，必須合理運(yùn)行機(jī)床，在規(guī)定工作周期完成后，必須使相關(guān)機(jī)床停止工作，保證冷卻降溫過程時間充足。

2.2.3 受力引起形變的相關(guān)辦法

機(jī)械加工進(jìn)程在重力等外界干擾的作用下，會有零件變形現(xiàn)象的出現(xiàn)，并且導(dǎo)致無法進(jìn)行正常工作。對于系統(tǒng)強(qiáng)度來講，針對相關(guān)參數(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行仔細(xì)分析，能夠使其和進(jìn)給距離、進(jìn)刀阻力之間形成縝密關(guān)聯(lián)。一般要素包括強(qiáng)度、進(jìn)刀阻力和位移數(shù)值等。在實際進(jìn)行機(jī)械加工時，機(jī)床頂部承載的壓力較小，因此位移數(shù)值及變形量均能夠認(rèn)為是0。但是加工設(shè)備基座及切削刀具位置處的零部件加工變形情況比較明顯，可能顯著降低該設(shè)備的加工能力。機(jī)床變形過程實際是：當(dāng)受力點(diǎn)在產(chǎn)生載荷以后，加工設(shè)備的某些零件的變形也會出現(xiàn)相對應(yīng)的改變趨勢。所以，相關(guān)技術(shù)人員在從事機(jī)械加工成型設(shè)計工作時，要持續(xù)提高加工設(shè)備的核心零部件的材料強(qiáng)度，盡量減少設(shè)備負(fù)荷量，盡量降低形變程度[3]。

2.3 提倡節(jié)能環(huán)保理念的設(shè)計思路

應(yīng)用綠色節(jié)能環(huán)保理念的設(shè)計思路推進(jìn)設(shè)計任務(wù)，不僅可以減輕枯燥的機(jī)械加工成品外形針對自然環(huán)境的美觀性影響，并且有提高機(jī)械加工設(shè)計的高品質(zhì)及準(zhǔn)確率的效果。正確使用綠色設(shè)計方法，能夠提高機(jī)械加工的工作效率，加速機(jī)械加工成型制造行業(yè)相關(guān)工藝水平的進(jìn)步，且在機(jī)械加工成型制造過程中加入新穎的環(huán)保設(shè)計元素。因此，只有相關(guān)設(shè)計人員堅持采用環(huán)保設(shè)計的思路進(jìn)行進(jìn)一步的工作，并合理采用模塊化的設(shè)計理念，增加環(huán)保的原材料作業(yè)基材的使用率，合理利用材料，減少能源消耗，才能夠大幅提高工作效率。

2.4 標(biāo)準(zhǔn)科學(xué)化技術(shù)研究

在機(jī)械制造工藝過程中，伴隨著相關(guān)行業(yè)的機(jī)械產(chǎn)品需求和性能需求持續(xù)提升，為了達(dá)到提升機(jī)械制造工藝作業(yè)效率的目的，機(jī)械產(chǎn)品規(guī)劃設(shè)計必須最大限度地實行標(biāo)準(zhǔn)科學(xué)化設(shè)計。將規(guī)劃設(shè)計發(fā)展到標(biāo)準(zhǔn)化階段，相關(guān)工程技術(shù)人員能在規(guī)范設(shè)計準(zhǔn)則下，設(shè)計規(guī)劃出產(chǎn)品構(gòu)造、外形尺寸、產(chǎn)品規(guī)格、性能參數(shù)等指標(biāo)相同的機(jī)械零件。在零件和相關(guān)檢驗標(biāo)準(zhǔn)相一致的情況下，標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)模式將逐漸轉(zhuǎn)化成大規(guī)模作業(yè)模式，能夠增進(jìn)相關(guān)零件機(jī)械加工效率的提高，還能夠節(jié)省生產(chǎn)作業(yè)成本，提升相關(guān)企業(yè)整體競爭力和經(jīng)濟(jì)效益。

3 結(jié)語

在機(jī)械加工成型產(chǎn)品制造成型工藝流程升級改進(jìn)的進(jìn)程中，應(yīng)用科學(xué)合理的機(jī)械設(shè)計理念，既能提升最終成品的品質(zhì)，也可以減少相關(guān)能源的不必要的浪費(fèi)，提高相關(guān)產(chǎn)品機(jī)械加工過程的作業(yè)效率，有效降低企業(yè)運(yùn)營成本，因此合理的機(jī)械加工設(shè)計尤其受到相關(guān)工程技術(shù)人員的認(rèn)可。進(jìn)一步來看，雙方的有機(jī)結(jié)合不但能使機(jī)械制造工藝流程科學(xué)合理，還能加速設(shè)計思路持續(xù)改進(jìn)，進(jìn)而切實做到提升機(jī)械設(shè)計的制造品質(zhì)，提高機(jī)械制造過程的精度及合格率，增加機(jī)械產(chǎn)品的正常使用期限，為相關(guān)機(jī)械制造企業(yè)帶來優(yōu)異的經(jīng)濟(jì)效益。