機(jī)械制造工藝中的合理化機(jī)械設(shè)計(jì)分析

劉 靜

（溧陽(yáng)市天目湖中等專(zhuān)業(yè)學(xué)校，溧陽(yáng) 213300）

設(shè)計(jì)是機(jī)械制造中的重要步驟，如果設(shè)計(jì)方案不合理，會(huì)直接影響機(jī)械產(chǎn)品質(zhì)量及使用壽命，導(dǎo)致機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展停滯不前。面對(duì)快速發(fā)展的社會(huì)經(jīng)濟(jì)，機(jī)械制造設(shè)計(jì)應(yīng)該根據(jù)社會(huì)發(fā)展需求和嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)化要求不斷強(qiáng)化機(jī)械設(shè)計(jì)，調(diào)整設(shè)計(jì)方法，使機(jī)械設(shè)計(jì)更加合理和科學(xué)，從而推動(dòng)機(jī)械的可持續(xù)發(fā)展[1]。

1 合理化機(jī)械設(shè)計(jì)在機(jī)械制造工藝中的作用

機(jī)械設(shè)計(jì)整個(gè)過(guò)程比較復(fù)雜，涉及的東西較多。因此，用什么樣的方式進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)對(duì)于機(jī)械設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)至關(guān)重要。當(dāng)前機(jī)械制造工藝還停留在傳統(tǒng)的操作上，設(shè)計(jì)理念存在不合理和不科學(xué)的問(wèn)題。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，傳統(tǒng)的工藝標(biāo)準(zhǔn)和要求已經(jīng)不適合當(dāng)前的社會(huì)發(fā)展。機(jī)械工藝合理化設(shè)計(jì)能夠滿(mǎn)足相關(guān)要求，不斷改進(jìn)設(shè)計(jì)方法，對(duì)推動(dòng)當(dāng)前機(jī)械工藝標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展和完善具有重要價(jià)值。傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)理念和設(shè)計(jì)方法存在一定的偏差，不僅會(huì)影響機(jī)械產(chǎn)品的質(zhì)量和性能，而且會(huì)影響產(chǎn)品之后的實(shí)用效果[2]。合理化機(jī)械設(shè)計(jì)可以不斷優(yōu)化機(jī)械設(shè)計(jì)理念，提升機(jī)械產(chǎn)品質(zhì)量和性能。

2 機(jī)械制造工藝與流程

機(jī)械制造工藝是利用機(jī)械加工手段加工原材料得到機(jī)械產(chǎn)品的過(guò)程。在這一過(guò)程中，機(jī)械設(shè)計(jì)和制造方法都起著關(guān)鍵作用。合理的設(shè)計(jì)能夠有效提升機(jī)械產(chǎn)品生產(chǎn)效率，控制機(jī)械產(chǎn)品生產(chǎn)成本。整個(gè)機(jī)械制造流程可以分成制造程序和技術(shù)程序兩部分。其中，將原材料經(jīng)過(guò)設(shè)備加工得到機(jī)械產(chǎn)品的過(guò)程為制造程序，而將制造的粗加工機(jī)械零件通過(guò)精加工組裝到一起形成一個(gè)新的機(jī)械產(chǎn)品的過(guò)程為技術(shù)程序[3]。

2.1 零件裝夾

生產(chǎn)零件時(shí)需要將零件固定到機(jī)床或者夾具上，以方便機(jī)械設(shè)備對(duì)其進(jìn)行加工。為了保證零件位置準(zhǔn)確，需要裝夾操作把零件牢牢固定在機(jī)床上。裝夾工藝就是夾緊機(jī)械零件及固定位置的技術(shù)操作。這一操作的好壞會(huì)直接影響零件質(zhì)量，還會(huì)影響零件的生產(chǎn)成本和效率。目前，市面上比較常見(jiàn)裝夾的有夾具夾式和劃線找正式等。

2.2 定位

生產(chǎn)零件過(guò)程中保證零件的精準(zhǔn)度非常關(guān)鍵，因此定位操作非常重要。實(shí)際制造過(guò)程中需要選擇定位基準(zhǔn)，以保證定位的精準(zhǔn)。這種選擇是根據(jù)工件本身的各項(xiàng)參數(shù)決定的，如工件材質(zhì)、面和線的結(jié)構(gòu)數(shù)等。同時(shí)，零件定位基準(zhǔn)還會(huì)受到零件所應(yīng)用的場(chǎng)所或者其實(shí)際作用的影響，具體可以劃分為工藝基準(zhǔn)和設(shè)計(jì)基準(zhǔn)兩種[4]。其中，工藝基準(zhǔn)在零件生產(chǎn)中更常見(jiàn)，還可以再分成工序基準(zhǔn)和裝配基準(zhǔn)等。定位工藝在整個(gè)機(jī)械制造當(dāng)中的地位十分突出，因而制訂合理的定位操作方案不僅能夠有效提升零件本身的質(zhì)量，而且能夠提升零件制造的效率。對(duì)于不同的零件應(yīng)該設(shè)計(jì)不同的定位加工方案，才能夠保證每一個(gè)零件的定位精準(zhǔn)度，從而保證零件的質(zhì)量。

2.3 加工精度

加工精度就是加工精確度。這一工藝的質(zhì)量直接關(guān)系著產(chǎn)品的性能。按照當(dāng)前機(jī)械工藝制造當(dāng)中加工精度的要求，可以將其分為尺寸精度、外形精度以及質(zhì)量精度等。在實(shí)際進(jìn)行機(jī)械零件制造過(guò)程中，為了保證零件的尺寸精度達(dá)到設(shè)計(jì)目標(biāo)，制造人員一般會(huì)采用調(diào)整法或是試切法進(jìn)行操作。為了保證零件的外形精度達(dá)到設(shè)計(jì)目標(biāo)，制造人員常常會(huì)采用成形法或是軌跡法進(jìn)行操作[5]。具體采用哪種方法提升精度，需要設(shè)計(jì)人員提前設(shè)計(jì)安排，并結(jié)合零件的具體情況和設(shè)計(jì)需求來(lái)確定。

3 機(jī)械制造工藝合理化機(jī)械設(shè)計(jì)方法

3.1 加工精度設(shè)計(jì)

在實(shí)際機(jī)械零件制造過(guò)程中，由于各種各樣的內(nèi)外因素影響，很多預(yù)期設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)和實(shí)際制造數(shù)據(jù)存在差異。這種情況出現(xiàn)的主要原因在于機(jī)械制造本身的技術(shù)水平較低導(dǎo)致誤差。因而，設(shè)計(jì)人員在優(yōu)化機(jī)械設(shè)計(jì)方案時(shí)可以從加工精度入手，嚴(yán)格把控精度數(shù)據(jù)，盡可能縮小實(shí)際加工數(shù)據(jù)和設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)之間的差距，提升機(jī)械產(chǎn)品本身的精確度。設(shè)計(jì)人員在優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)，除了要考慮數(shù)據(jù)差異這一主要影響變量之外，還應(yīng)該了解和掌握機(jī)械制造過(guò)程中其他的影響因素，從而提升機(jī)械制造水平。例如，裝夾工藝中夾具會(huì)對(duì)機(jī)械制造的數(shù)據(jù)產(chǎn)生影響，使得制造數(shù)據(jù)和設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)出現(xiàn)偏差，所以在優(yōu)化設(shè)計(jì)方案時(shí)可以從夾具入手來(lái)優(yōu)化夾具制造，使夾具更加貼合設(shè)計(jì)需求，以減小夾具帶來(lái)的誤差，提升機(jī)械零件的加工精度。

3.2 標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)

現(xiàn)在很多機(jī)械產(chǎn)品不合格或者在實(shí)際使用過(guò)程中易損壞和破裂，主要原因在于機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)設(shè)計(jì)人員沒(méi)有明確的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行參照，導(dǎo)致設(shè)計(jì)制造的產(chǎn)品不符合市場(chǎng)發(fā)展需求，進(jìn)而造成機(jī)械制造公司人力和物力的浪費(fèi)，影響機(jī)械制造企業(yè)的信譽(yù)和可持續(xù)發(fā)展。機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)首先要明確設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，才能保證機(jī)械設(shè)計(jì)的順利進(jìn)行。設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)也需要結(jié)合機(jī)械設(shè)計(jì)進(jìn)行制訂，才能夠符合機(jī)械制造發(fā)展需要。合理化和標(biāo)準(zhǔn)化是當(dāng)前機(jī)械制造的主流。優(yōu)化機(jī)械設(shè)計(jì)時(shí)，需要掌握和了解機(jī)械零件各方面的參數(shù)，如尺寸形狀等，然后進(jìn)行設(shè)計(jì)，從而實(shí)現(xiàn)優(yōu)化機(jī)械設(shè)計(jì)的目的。除了優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)外，還需要重視產(chǎn)品性能。生產(chǎn)的機(jī)械產(chǎn)品應(yīng)該符合國(guó)家的相關(guān)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)要求，不斷提升我國(guó)的機(jī)械產(chǎn)品性能。另外，機(jī)械產(chǎn)品質(zhì)量管理非常重要。在實(shí)際生產(chǎn)機(jī)械產(chǎn)品過(guò)程中，生產(chǎn)單位需要在控制生產(chǎn)成本的基礎(chǔ)上不斷提高生產(chǎn)效率，以提升企業(yè)的生產(chǎn)效益[6]。

3.3 加強(qiáng)綠色工藝設(shè)計(jì)

隨著節(jié)能環(huán)保理念不斷深入人心，環(huán)保工藝成為各行各業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)。機(jī)械制造行業(yè)只有采取環(huán)保工藝，才能真正實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的制造模式，從而滿(mǎn)足當(dāng)前的環(huán)境發(fā)展需求。機(jī)械設(shè)備所產(chǎn)生的污染和噪聲等較大，對(duì)社會(huì)大眾的生活和企業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)產(chǎn)生了較大影響。因此，機(jī)械制造需要采取綠色工藝，提升機(jī)械設(shè)計(jì)人員的專(zhuān)業(yè)技能。在實(shí)際機(jī)械設(shè)計(jì)過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員需要將可持續(xù)理念作為設(shè)計(jì)核心，不斷設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)綠色機(jī)械產(chǎn)品，避免機(jī)械制造過(guò)程中產(chǎn)生的污染，提升機(jī)械產(chǎn)品的社會(huì)效益。從環(huán)保的方面來(lái)說(shuō)，設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡可能選擇環(huán)保材料，并提前考慮機(jī)械產(chǎn)品后期的回收利用。設(shè)計(jì)機(jī)械產(chǎn)品時(shí)，設(shè)計(jì)人員要重視機(jī)械產(chǎn)品的創(chuàng)新和改良，從各個(gè)環(huán)節(jié)貫徹綠色環(huán)保理念，從根本上改變傳統(tǒng)設(shè)計(jì)觀念，融合機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)和綠色設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)效益創(chuàng)造和環(huán)境保護(hù)相結(jié)合，達(dá)到保護(hù)環(huán)境的目的。同時(shí)，機(jī)械制造過(guò)程中難免會(huì)出現(xiàn)污染，因此機(jī)械企業(yè)人員應(yīng)積極采取措施及時(shí)處理環(huán)境污染源，將污染控制在合理范圍之內(nèi)。

3.4 優(yōu)化零件表面加工設(shè)計(jì)

機(jī)械零件表面是否光滑會(huì)直接影響零件的使用壽命。因此，在優(yōu)化機(jī)械設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)人員要采取合理方式提升零件表面的加工工藝[7]。制造機(jī)械零件時(shí)，可以選擇副偏角較小的工具，以降低機(jī)械零件表面的粗糙程度。從零件屬性上分析，可以選擇刀尖圓潤(rùn)或者刀半徑較大的工具進(jìn)行制造，以有效提升機(jī)械零件表面的光滑程度。使用機(jī)械設(shè)備進(jìn)行制造時(shí)，設(shè)備的切削速度也會(huì)影響零件的表面效果。如果切削速度快，那么零件表面較為光滑；如果切削速度慢，那么零件表面會(huì)較為粗糙。因此，設(shè)計(jì)人員要根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整和優(yōu)化切削速度，從而提升機(jī)械零件表面質(zhì)量。

4 結(jié)語(yǔ)

合理化設(shè)計(jì)是機(jī)械設(shè)計(jì)中最基礎(chǔ)的部分。設(shè)計(jì)人員一定要遵循合理化和科學(xué)化的原則，從產(chǎn)品的基本特點(diǎn)入手，優(yōu)化改進(jìn)機(jī)械制造工藝，以提升機(jī)械產(chǎn)品的加工質(zhì)量。隨著我國(guó)各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)的不斷完善，設(shè)計(jì)人員應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)機(jī)械零件表面的重視程度，從設(shè)計(jì)方面不斷延長(zhǎng)零件的使用壽命，在保證節(jié)能環(huán)保的同時(shí)提升機(jī)械產(chǎn)品的生產(chǎn)效率，進(jìn)而推動(dòng)機(jī)械制造業(yè)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。