機(jī)械工藝設(shè)計(jì)的新方法及設(shè)計(jì)原則分析

李月梅

（北京市應(yīng)用高級(jí)技工學(xué)校，北京 100000）

我國(guó)一直以來(lái)都是世界上有著舉足輕重地位的制造大國(guó)，我國(guó)的工業(yè)生產(chǎn)能力不僅會(huì)對(duì)國(guó)家經(jīng)濟(jì)建設(shè)帶來(lái)積極的影響，也會(huì)對(duì)世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展造成影響，我國(guó)致力于成為世界領(lǐng)先的制造強(qiáng)國(guó)，必須對(duì)傳統(tǒng)制造業(yè)進(jìn)行改革升級(jí)，不斷節(jié)約經(jīng)濟(jì)成本，降低人力投入和資源投入，而這也意味著與制造業(yè)息息相關(guān)的機(jī)械加工水平必須得到全面的提升。目前我國(guó)機(jī)械加工水平存在著良莠不齊的情況，在一定程度上極大地抑制了我國(guó)制造業(yè)的發(fā)展進(jìn)步，所以我們必須對(duì)當(dāng)前的機(jī)械加工進(jìn)行深入的分析，要加強(qiáng)對(duì)于機(jī)械加工的理解，才能夠更好的把握機(jī)械加工產(chǎn)業(yè)中存在的問(wèn)題，進(jìn)而全面提高機(jī)械加工能力。

1 機(jī)械加工零件概述

1.1 零件的種類分析

目前我國(guó)制造業(yè)所使用到的機(jī)械零件一般可以根據(jù)結(jié)構(gòu)分為六種類型，包括軸承類、盤(pán)套類、六面體類、支架類、機(jī)身類以及特殊類型，最為常見(jiàn)的機(jī)械零件類型為軸承類、支架類和盤(pán)套類。

1.2 零件的表面分析

零件的表面結(jié)構(gòu)類型主要是指零件的表面形狀，一般可以分為三種類型，分別是：回轉(zhuǎn)面、包括圓面、圓錐面等；平面包括大面積平面、環(huán)面等；成形面包括巨齒面和螺旋面等。

1.3 零件表面成形需要依靠的技術(shù)分析

對(duì)零件的表面進(jìn)行加工所需要依靠的技術(shù)包括成形法和包絡(luò)法。成形法是指利用刀具的刃進(jìn)行復(fù)制性的加工所生產(chǎn)出來(lái)的零件表面結(jié)構(gòu)；包絡(luò)法是指利用刀具的切削功能，在道具運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，以路徑的形式進(jìn)行表面的加工，其特點(diǎn)是能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)位置的表面加工。

1.4 常見(jiàn)的零件加工原材料

常見(jiàn)的零件加工原材料包括碳素鋼、鑄鋼、鑄鐵、有色金屬、各類合金等。需要根據(jù)零件的不同功能和使用特點(diǎn)來(lái)對(duì)這些原材料進(jìn)行選擇，而且原材料的選擇也會(huì)受到生產(chǎn)工藝的影響，所以有時(shí)可能會(huì)出現(xiàn)同一個(gè)零件所使用的原材料卻不同的情況。

1.5 零件的熱處理技術(shù)分析

利用熱處理的方式來(lái)進(jìn)行零件的加工是較為傳統(tǒng)的加工方式，目前新方法的使用也需要以熱處理方式為基礎(chǔ)來(lái)進(jìn)行不斷的技術(shù)升級(jí)，常常使用的熱處理技術(shù)主要包括淬火、正火等等。

1.6 零件加工的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)

對(duì)零件進(jìn)行加工時(shí)，必須嚴(yán)格按照質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)進(jìn)行生產(chǎn)加工，這樣才能夠使所加工出的零件可以真正應(yīng)用在未來(lái)機(jī)械生產(chǎn)之中。目前我國(guó)對(duì)于零件的加工質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)需要從兩個(gè)方面來(lái)進(jìn)行限制，分別是加工的精度和零件表面的質(zhì)量。加工的精度主要是指零件在生產(chǎn)加工過(guò)程中所實(shí)現(xiàn)的幾何參數(shù)與設(shè)計(jì)的幾何參數(shù)是否獲得良好的匹配度，匹配程度能夠達(dá)到多少。以此為出發(fā)點(diǎn)，可以將零件的加工度劃分為尺寸、形狀和位置的精度進(jìn)行展現(xiàn)。零件的表面質(zhì)量主要是指所加工的零件表面是否保持良好的光滑度。零件生產(chǎn)之后，需要參照產(chǎn)品的設(shè)計(jì)圖紙，使用尺寸、形狀、位置公差以及表面粗糙度等數(shù)據(jù)來(lái)對(duì)零件的加工質(zhì)量進(jìn)行展示。

2 機(jī)械加工工藝概述

2.1 工藝過(guò)程

在對(duì)零件進(jìn)行生產(chǎn)加工過(guò)程中需要對(duì)原材料進(jìn)行直接的操作，原材料會(huì)經(jīng)過(guò)機(jī)械設(shè)備的削切或打磨逐漸成為零件成品，這樣的方式以及相關(guān)的過(guò)程便可以稱為工藝過(guò)程。具體而言應(yīng)該包括：原材料的鑄造、鍛造、焊接等等，或者是對(duì)已經(jīng)成型的零件進(jìn)行新的機(jī)械加工，使其成為新的零件產(chǎn)品。在工藝過(guò)程中，使用機(jī)械加工的方式可以將材料的毛坯形狀進(jìn)行改變，并使原材料性能也發(fā)生變化，這樣便可以稱之為機(jī)械加工的工藝過(guò)程。機(jī)械加工的工藝過(guò)程根據(jù)零件的不同可以分為若干個(gè)程序，在對(duì)這些程序進(jìn)行分析時(shí)，需要具體問(wèn)題具體分析，但是對(duì)于機(jī)械加工工藝過(guò)程的本質(zhì)進(jìn)行分析，我們需要明確的是任何機(jī)械加工工藝過(guò)程，其核心目的都是需要將原材料的毛坯形狀逐漸加工成為質(zhì)量合格、功能優(yōu)秀的零件。

2.2 工序分析

工序是指某一個(gè)工人或者是某一臺(tái)機(jī)械設(shè)備在對(duì)某個(gè)零件進(jìn)行連續(xù)加工時(shí)，為了完成某一項(xiàng)加工任務(wù)所開(kāi)展的加工過(guò)程。工序最主要的特點(diǎn)實(shí)際上并不是加工對(duì)象或加工者的變化，而是工序必須通過(guò)連續(xù)的完成，才能夠真正實(shí)現(xiàn)對(duì)于零件的加工目的。

2.3 工藝規(guī)程

工藝規(guī)程是指某一零件在生產(chǎn)加工過(guò)程中必須嚴(yán)格按照行業(yè)規(guī)范來(lái)進(jìn)行生產(chǎn)操作，并結(jié)合該規(guī)范制定出相應(yīng)的工藝文件、生產(chǎn)操作的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)以及工藝文件將統(tǒng)稱為工藝規(guī)程。具體而言，工藝規(guī)程的內(nèi)容包括以下幾方面：工藝路徑、工序加工、參數(shù)要求、機(jī)械設(shè)備的選擇、零件的檢驗(yàn)方法和檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)、削切程度、工序時(shí)間、工藝路線、工藝裝備等等。工藝規(guī)程也有著較為嚴(yán)格規(guī)范的格式，主要包括機(jī)械加工工藝過(guò)程卡和機(jī)械加工工序卡，需要對(duì)零件加工的過(guò)程進(jìn)行文件說(shuō)明，一般更適用于某一生產(chǎn)單位在進(jìn)行小批量零件生產(chǎn)時(shí)所使用。

3 機(jī)械加工工藝的新特點(diǎn)分析

3.1 加工內(nèi)容具體化

隨著機(jī)械工藝技術(shù)的不斷升級(jí)和優(yōu)化以及我國(guó)信息技術(shù)的不斷完善，目前機(jī)械工藝設(shè)計(jì)最新的特點(diǎn)是可以利用數(shù)控加工技術(shù)來(lái)進(jìn)行生產(chǎn)設(shè)計(jì)，而這也就要求在進(jìn)行零件機(jī)械生產(chǎn)加工時(shí)，各項(xiàng)工藝內(nèi)容和生產(chǎn)內(nèi)容都必須更加詳細(xì)、具體，利用數(shù)控機(jī)械的加工方法，加工人員需要事先準(zhǔn)確了解設(shè)計(jì)方案，并且根據(jù)設(shè)計(jì)方案明確加工。工序。加工刀具的選擇以及需要采取的加工方法。按照設(shè)計(jì)中對(duì)于零件加工參數(shù)的要求進(jìn)行嚴(yán)格的生產(chǎn)加工，通過(guò)加強(qiáng)對(duì)于零件生產(chǎn)加工過(guò)程中各項(xiàng)工序內(nèi)容的嚴(yán)格設(shè)定。

3.2 加工工藝精準(zhǔn)化

利用數(shù)控機(jī)械加工工藝在對(duì)零件進(jìn)行生產(chǎn)加工過(guò)程中更多的將依靠機(jī)械設(shè)備自動(dòng)完成，不僅能夠極大的節(jié)約零件加工中的人力資源投入也能夠降低生產(chǎn)加工過(guò)程中由于人為因素所造成的誤差和不良影響，更能夠全面提高零件加工的生產(chǎn)效率，所以行業(yè)內(nèi)愈發(fā)普遍利用數(shù)控機(jī)械加工的方式來(lái)進(jìn)行零件的生產(chǎn)加工。但是需要注意的是，利用機(jī)械設(shè)備進(jìn)行零件的生產(chǎn)往往會(huì)出現(xiàn)一些難以發(fā)現(xiàn)的隱秘性的問(wèn)題，進(jìn)而就會(huì)對(duì)人工解決生產(chǎn)問(wèn)題帶來(lái)諸多困擾和妨礙。我們必須在提高數(shù)控機(jī)械加工技術(shù)的同時(shí)全面保障生產(chǎn)加工工藝的精準(zhǔn)化質(zhì)量水平，要盡可能的降低數(shù)控機(jī)械加工技術(shù)所造成的誤差問(wèn)題，使自動(dòng)化生產(chǎn)加工技術(shù)在質(zhì)量上更有保障。

3.3 加工設(shè)計(jì)數(shù)字化

利用數(shù)控機(jī)械加工技術(shù)在進(jìn)行機(jī)械工藝設(shè)計(jì)之初，就需要利用嚴(yán)謹(jǐn)?shù)臄?shù)字化計(jì)算公式，對(duì)零件的各項(xiàng)尺寸進(jìn)行精準(zhǔn)的設(shè)定，以編程的方式保障尺寸的嚴(yán)謹(jǐn)度和科學(xué)性，而這也就意味著整個(gè)加工設(shè)計(jì)都將實(shí)現(xiàn)數(shù)字化的建設(shè)。零件圖形的設(shè)計(jì)離不開(kāi)數(shù)字化的方向引領(lǐng)和規(guī)范限制，以數(shù)字化的方式進(jìn)行機(jī)械加工必然需要依靠相映的計(jì)算程序來(lái)對(duì)零件的尺寸進(jìn)行標(biāo)明，而且零件的尺寸通過(guò)數(shù)字化建設(shè)，將形成立體幾何模擬，這樣可以使設(shè)計(jì)的結(jié)果更加直觀，幫助生產(chǎn)企業(yè)更好的把握零件的特點(diǎn)，提高設(shè)計(jì)的合理性和準(zhǔn)確性。設(shè)計(jì)人員需要充分考慮到零件在生產(chǎn)加工過(guò)程中可能遇到的各類干擾性因素，并在對(duì)零件進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)將這些因素都融入在計(jì)算公式之中，以數(shù)字化的方式來(lái)排除這些因素所造成的不良影響，這樣將全面提高數(shù)字化機(jī)械工藝設(shè)計(jì)的科學(xué)性與可靠性。

4 機(jī)械工藝設(shè)計(jì)的原則分析

4.1 零件加工定位基準(zhǔn)選擇應(yīng)遵循的原則分析

零件加工定位基準(zhǔn)選擇實(shí)際上是指定位粗準(zhǔn)基的選擇，具體原則應(yīng)該包括以下幾方面的內(nèi)容：其一，需要確保在進(jìn)行零件生產(chǎn)加工過(guò)程中，各個(gè)原材料都能夠配備充足，這樣才能夠確保在對(duì)零件進(jìn)行初加工時(shí)能夠有足夠的材料儲(chǔ)備，方便精加工階段的生產(chǎn)，要保證零件的尺寸標(biāo)準(zhǔn)以及位置節(jié)點(diǎn)都能夠與設(shè)計(jì)圖紙保持高度的吻合，按照?qǐng)D紙的要求來(lái)進(jìn)行生產(chǎn)加工；其二，零件加工定位基準(zhǔn)，也就是在進(jìn)行粗準(zhǔn)基時(shí)需要確保機(jī)械設(shè)備的干凈整潔，尤其是夾具的整潔度將直接影響到接下來(lái)工序的順利程度；其三，進(jìn)行面的加工之前必須首先明確零件的加工面與不加工面的具體位置。一般情況下，粗準(zhǔn)基是零件的不加工面，在對(duì)零件粗準(zhǔn)基面進(jìn)行生產(chǎn)加工時(shí)，必須確保零件表面的平整，不能出現(xiàn)缺陷，這樣才能夠確保機(jī)械刀具的位置準(zhǔn)確。

4.2 零件加工定位精準(zhǔn)選擇應(yīng)遵循的原則分析

零件加工定位精準(zhǔn)選擇主要是指精準(zhǔn)機(jī)的選擇需要遵循的原則包括以下幾方面：其一，要確保零件的定位準(zhǔn)確。避免裝甲等設(shè)施可能會(huì)對(duì)生產(chǎn)加工進(jìn)度造成的不良影響，要強(qiáng)化設(shè)計(jì)的科學(xué)性，才能夠確保零件加工時(shí)能夠保持高效的生產(chǎn)目標(biāo)；其二，需要提前明確精準(zhǔn)面具體的位置。在已經(jīng)選擇好某一精準(zhǔn)面時(shí)，其他的面在進(jìn)行選擇時(shí)必須確保能夠與精準(zhǔn)面保持加工的協(xié)調(diào)統(tǒng)一，這樣才能夠盡可能的保障整個(gè)零件加工的質(zhì)量穩(wěn)定性。一般情況下，要求精準(zhǔn)機(jī)的選擇必須堅(jiān)持復(fù)合精準(zhǔn)的原則，整個(gè)生產(chǎn)流程都必須統(tǒng)一而規(guī)范以此來(lái)保障零件的質(zhì)量可靠。

4.3 零件加工順序選擇應(yīng)遵循的原則分析

零件加工順序應(yīng)該遵循的原則需要從以下幾方面來(lái)進(jìn)行逐一的分析：其一，由于在進(jìn)行零件的生產(chǎn)加工過(guò)程中每一道工序會(huì)有不同的加工特點(diǎn)以及生產(chǎn)目標(biāo)，所以可以將其劃分為粗加工、中度程度加工以及精加工。粗加工作為第一個(gè)步驟，主要是將原材料進(jìn)行打磨，使其基本形成零件結(jié)構(gòu)；中度程度加工作為零件加工的第二個(gè)步驟，是將粗加工后的零件模型進(jìn)行進(jìn)一步的生產(chǎn)加工，使其在功能上得到一定程度的完善，零件在此時(shí)能夠基本成型；精加工作為零件加工的最后一個(gè)步驟，最為重要的任務(wù)是要進(jìn)行查漏補(bǔ)缺，對(duì)于中度程度加工后的零件進(jìn)行細(xì)致化的加工，查找零件中存在的功能缺陷或質(zhì)量缺陷，之后零件將呈現(xiàn)出最終的產(chǎn)品狀態(tài)，精加工是確保零件能夠按照設(shè)計(jì)內(nèi)容完成加工任務(wù)。其二，零件在進(jìn)行生產(chǎn)加工時(shí)，有的工序可能是處于分散的狀態(tài)，有的工序則可能處于集合的狀態(tài)，通過(guò)對(duì)這些狀態(tài)進(jìn)行不同的控制與調(diào)整，能夠?qū)α慵恼麄€(gè)生產(chǎn)加工效率和質(zhì)量進(jìn)行有效的提升。由于許多零件在進(jìn)行生產(chǎn)加工時(shí)工序相對(duì)復(fù)雜繁瑣，往往需要消耗更長(zhǎng)的時(shí)間，所以針對(duì)這些零件再進(jìn)行生產(chǎn)加工時(shí)，可以采取分散的方式，將原有的工序以科學(xué)的方式拆分成不同的任務(wù)模塊來(lái)進(jìn)行分別的加工，這樣可以有效的提高生產(chǎn)效率，降低時(shí)間成本。與此同時(shí)，采取分散性的加工原則也有利于及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題零件，并對(duì)問(wèn)題零件進(jìn)行有針對(duì)性的處置，進(jìn)而能夠全面提高生產(chǎn)加工的質(zhì)量。對(duì)于工序較少的零件則可以采取集中加工的原則進(jìn)行生產(chǎn)，這樣能夠有效的提高零件生產(chǎn)效率，而且利用集中性的生產(chǎn)原則將有益于簡(jiǎn)化零件加工程序，能夠使零件的加工效率得到有效的提高，節(jié)約人力成本投入，進(jìn)而使企業(yè)可以獲得更好的經(jīng)濟(jì)效益。

4.4 零件表面加工應(yīng)遵循的原則分析

一方面，應(yīng)該遵循經(jīng)濟(jì)原則。在對(duì)零件進(jìn)行生產(chǎn)加工時(shí)，企業(yè)必須時(shí)刻關(guān)注自身的經(jīng)濟(jì)效益和成本投入，需要根據(jù)機(jī)械設(shè)備工藝特點(diǎn)以及生產(chǎn)時(shí)間等進(jìn)行合理的控制和分析，要全面確保零件在生產(chǎn)加工過(guò)程中各個(gè)工序都具有良好的實(shí)用性，促進(jìn)零件生產(chǎn)加工的精準(zhǔn)性，強(qiáng)化零件表面精加工和粗加工之間的匹配度，既要保障零件能夠嚴(yán)格落實(shí)質(zhì)量設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，也能夠盡可能的降低企業(yè)的成本投入；另一方面，應(yīng)該遵循工序組合原則。在對(duì)零件進(jìn)行分散加工或集合加工時(shí)，需要兼顧零件加工的質(zhì)量與效率，合理控制分散加工與集合加工的匹配度，能夠幫助企業(yè)更好的節(jié)約成本投入，提高生產(chǎn)效益。

5 結(jié)語(yǔ)

總而言之，根據(jù)零件機(jī)械加工的特點(diǎn)，采取數(shù)字化等科學(xué)工藝進(jìn)行機(jī)械加工設(shè)計(jì)，我們需要遵循的原則將更加明確、嚴(yán)格，要求生產(chǎn)企業(yè)既要兼顧零件加工的質(zhì)量，也要兼顧零件加工的效率，才能夠使企業(yè)保持更好的經(jīng)濟(jì)效益，促進(jìn)我國(guó)機(jī)械生產(chǎn)事業(yè)的穩(wěn)步推進(jìn)。