零件機械加工的設計原則

李 明，張婷潔

（西安雷通科技有限責任公司，陜西西安 710100）

1 零件機械加工基本概述

1.1 零件的種類分析

目前，我國在進行零件的機械加工過程中，生產(chǎn)的主要零件根據(jù)結(jié)構(gòu)的不同可以分為六大類型，分別是六面體類、軸承類、支架類、盤套類、特殊類以及機身類。而機械零件在應用的過程中出現(xiàn)頻次較高的則為盤套類、軸承內(nèi)以及支架類三大類型。

1.2 零件的表面加工分析

大多數(shù)時候，零件的表面主要是指零件表面呈現(xiàn)出來的形狀。對各種零件的外在表面進行分析，可以總結(jié)出目前零件的表面共分為三大類型。①成形面為鋸齒面和螺旋面等；②回轉(zhuǎn)面，包括圓錐面和圓面等。③平面，包括大面積平面以及環(huán)面等。開展零件加工作業(yè)中的表面加工處理，必須采取特定的技術(shù)手段和生產(chǎn)工藝。目前，我國進行零件表面加工采用的主要技術(shù)手段為成形法和包絡法。這兩種方法根據(jù)其特性的不同，在應用上存在著一定的差異性。其中，包絡法主要采用刀具切割的方式，對原材料進行切削。采用該方法的優(yōu)勢在于能夠連續(xù)進行表面加工處理。成型法主要就是采用刀具的刃進行復制性的加工。通過這樣的方式形成最終的零件表面結(jié)構(gòu)。

1.3 主要的零件加工材料

對于零件加工來說，原材料的合理選擇是決定零件質(zhì)量的重要指標。目前，我國應用于零件生產(chǎn)制造的主要原材料以鋼鐵、有色金屬、碳素鋼以及各類合金為主。大多數(shù)時候，制造方必須根據(jù)零件使用功能的不同以及應用特性上的差異性合理地對材料進行選擇。

1.4 零件熱處理技術(shù)分析

很長一段時間以來，熱處理技術(shù)是進行零件加工的主流加工方式。隨著加工技術(shù)的發(fā)展和進步，零件的加工處理方式也發(fā)生了較大的改變，但無論是何種新工藝，仍然基于熱處理技術(shù)開展技術(shù)升級。目前，在開展零件加工中應用到的主要熱處理技術(shù)包括淬火和正火等。

1.5 零件加工的質(zhì)量標準

零件是組成機械設備的最小單元，因此從根本上來講，零件的可靠性和耐用性直接決定了設備的質(zhì)量。我國在零件加工方面制定了嚴格的質(zhì)量標準和工藝要求，企業(yè)在開展零件加工作業(yè)時，應嚴格按照國家制定的標準體系，有條不紊地開展機械設計和加工作業(yè)。只有這樣才能夠保證生產(chǎn)出來的機械零件產(chǎn)品能夠滿足國家質(zhì)量監(jiān)管方面的要求。根據(jù)我國零件管理質(zhì)量體系，在零件加工質(zhì)量標準的建設上主要通過兩大方面進行限制。這兩方面也就是加工的精度和零件表面的質(zhì)量。其中，加工的精度主要指的就是在開展零件生產(chǎn)制造的過程中，零件所具備的幾何參數(shù)與設計的幾何參數(shù)是否高度匹配，高度一致，以及二者在匹配度上面所能達到的比例。將零件的幾何參數(shù)與設計的幾何參數(shù)之間的對比作為基礎，將零件的加工度劃分為尺寸、形狀和位置的精度進行展現(xiàn)。另外一方面，零件的表面質(zhì)量大多數(shù)時候指的都是生產(chǎn)的零件在表面性狀上是否具備較好的光滑度。在零件生產(chǎn)之后，相關部門必須要根據(jù)產(chǎn)品預期的設計圖紙，對成品的形狀、尺寸、位置、公差以及表面粗糙度等指標進行檢測。

2 零件機械加工工藝

2.1 工藝過程

在開展零件生產(chǎn)制造的過程中，制造商必須要對選定好的原材料進行處理和直接操作。經(jīng)過一系列的切割和打磨工作之后，將原材料變?yōu)榱慵善?。而這樣的一個過程，被稱為零件加工的工藝過程。將機械加工的工藝過程進行進一步的細化，可以依次將其工序分為原材料鑄造、原材料鍛造、焊接處理等。除了使用原材料直接進行加工之外，有些時候還會使用已經(jīng)成型的零件進行二次加工，讓該零件成為新的零件產(chǎn)品。在加工的過程中，主要采用機械加工的方式，讓材料的毛坯形狀朝著預定的目標發(fā)生改變，同時也會根據(jù)相關要求對零件的性能進行改變，這樣的過程被稱為機械加工的工藝過程。機械加工的工藝過程，根據(jù)零件的不同，可以將其分為若干個程序，而在對這些程序進行分析時，必須要根據(jù)實際情況的不同進行具體的分析。不論是何種工藝過程，最終的核心目的都是為了將原本具有的原材料或者是零件材料變?yōu)榉腺|(zhì)量要求，同時具備較強功能性的零件成品。

2.2 工藝規(guī)程

工藝規(guī)程是指導零件生產(chǎn)加工的定性標準和行業(yè)規(guī)范，同時也是一切零件生產(chǎn)制造活動的基線要求。對現(xiàn)有的工藝規(guī)程進行分析，可以發(fā)現(xiàn)其內(nèi)容包含以下幾大方面，分別是機械設備選擇、零件校驗方法、校驗標準、工藝路徑、參數(shù)要求、加工工序、加工時間、工藝裝備、工藝路線，等。而工藝規(guī)程在格式規(guī)范的要求上面也十分的嚴格，主要包括機械加工工序卡以及機械加工工藝過程卡。

3 零件機械加工設計原則

3.1 定位基準選擇應遵循的原則

在進行零件機械加工設計的過程中，對定位基準進行選擇主要指的就是定位粗基準的選擇。在這個過程之中，主要工作內(nèi)容包含以下幾大方面。①技術(shù)人員必須要保證在開展零件生產(chǎn)加工的過程中，所有原材料都能夠持續(xù)穩(wěn)定供給，不會出現(xiàn)供料困難和供料不足的問題。從根本上確保零件加工的原材料儲備，這也能夠便于精加工階段生產(chǎn)作業(yè)的正常開展。除此之外，還必須最大程度上提高零件尺寸標準以及位置節(jié)點的準確度和設計圖紙的合理性。②零件加工定位基準，這一內(nèi)容主要指的就是在進行粗基準時，必須要保證機械設備能夠滿足可用性的基本需求，保證機械設備表面干凈整潔，無雜亂堆放。尤其是夾具，必須要保證夾具每一個角落的整潔度。如果清理不到位，將會對后續(xù)的加工作業(yè)產(chǎn)生極大的影響。③在進行面加工之前，必須要保證零件加工面與不加工面的具體位置能夠得到充分的明確。大多數(shù)時候，粗基準就是零件的不加工面，因此在對零件粗基準面進行加工時，必須要保證零件表面的平整性，不會存在明顯的缺陷，只有這樣才能夠保證機械刀具的位置準確。

3.2 定位精準選擇應遵循的原則

零件加工定位精準選擇主要指的就是基準面的選擇需要遵循的原則，其主要工作內(nèi)容包含以下幾大塊。①在生產(chǎn)制造過程中應盡量確保零件的定位能夠滿足準確性的要求，防止由于裝甲設施等條件產(chǎn)生的不良影響對加工進度產(chǎn)生不利影響。同時，還必須強化設計的科學性和嚴謹性，為高效的生產(chǎn)目標的實現(xiàn)奠定堅實可靠的基礎。②在開始加工作業(yè)之前，必須要對基準面具體的位置進行明確。如果已經(jīng)選擇好某一基準面時，其他的面在進行選擇時必須保證其能夠與基準面保持加工的協(xié)調(diào)統(tǒng)一。只有這樣才能夠盡可能地保證整個零件加工工序流程的穩(wěn)定性及可靠性。大多數(shù)時候，基準面的選擇要堅持復合，精準的基本原則，從開始到結(jié)束整個生產(chǎn)作業(yè)流程應按照統(tǒng)一的規(guī)范流程來保證零件的質(zhì)量可靠。

3.3 加工順序選擇應遵循的原則

在開展零件機械加工的過程中，加工順序的選擇是影響施工質(zhì)量和施工效率的根本因素。因此，企業(yè)在進行零件加工時，必須要遵循特定的原則。從以下幾個方面對加工順序進行深層次且全面的分析，包括以下幾大要素。

在開展零件加工生產(chǎn)的過程中，不同的工序都有著特定的要求和特點。根據(jù)加工內(nèi)容及加工目標的不同，可以簡要地將整個加工過程分為粗加工、中度程度加工以及精加工。大多數(shù)時候，企業(yè)開展零件機械生產(chǎn)制造作業(yè)，第一步都會采用粗加工的方式。在這一階段，主要的生產(chǎn)工作內(nèi)容就是原材料的打磨以及零件基本結(jié)構(gòu)的形成。完成粗加工任務之后，將按照特定的流程開展下一步的中度加工作業(yè)。中度加工主要的工作內(nèi)容就是在進行粗加工之后形成的零件模型的基礎之上進行進一步的優(yōu)化提升，讓零件在功能上得到提升，從而滿足設計目標中零件功能性方面的需求。大多數(shù)時候，中度加工已經(jīng)代表零件基本成型。進而走到第三步，也就是精加工階段，這是零件加工最后一個步驟。在此階段，主要的加工任務就是對前兩個步驟的加工作業(yè)進行查漏補缺，同時對中度程度的加工之后形成的成品進行再次的提優(yōu)。查找零件中存在的缺陷問題和質(zhì)量問題，確保零件最終能夠呈現(xiàn)出最佳的狀態(tài)。

在開展零件的生產(chǎn)加工作業(yè)時，部分零件生產(chǎn)工序在整體上較為分散，而另一部分零件生產(chǎn)加工整體工序集中化程度相對較高。如果能夠?qū)@些狀態(tài)進行不同程度的控制和調(diào)整，就能夠保證零件生產(chǎn)的整個過程的效率和質(zhì)量都能夠有效提升。大多數(shù)時候，許多零件生產(chǎn)制造的工序流程十分復雜，需要消耗很長的時間。這也就導致經(jīng)常性出現(xiàn)工期緊張，難以完成加工任務的情況。因此，針對這些情況，在零件生產(chǎn)加工時可以采用分散加工的方法，將原有完整的工序以科學的方法拆分成不同的任務模塊，進行分門別類的加工作業(yè)。這樣能夠顯著提高生產(chǎn)效率，降低時間成本的投入。與此同時，采用分散性的加工原則也能夠有助質(zhì)量問題的檢測，提高總體的產(chǎn)量和生產(chǎn)質(zhì)量。針對于工序相對較少的零件，則可以采用集中加工的原則開展加工生產(chǎn)作業(yè)，這樣能夠提高連續(xù)生產(chǎn)效率，簡化零件生產(chǎn)的流程。簡言之，就是要根據(jù)實際情況的不同，合理地安排加工作業(yè)。

4 提升零件加工精度的措施

4.1 最大程度提高加工質(zhì)量

在開展機械零件設計的工作過程中，必須要嚴格按照相應的標準化設計要求開展設計工作，同時，結(jié)合機械零件具體應用情況，選擇相應的材料，只有這樣，才能夠進一步確保機械零件制造和設計的合理性，在機械零件制造的過程中，除了要保證機械零件的質(zhì)量，還必須要保證應用標準化的零件對其結(jié)構(gòu)型號進行統(tǒng)一的規(guī)劃，確保性能和效果能夠保持一致的狀態(tài)。只有這樣才能夠有效確保機械零件制造更標準，更規(guī)范，對進一步提升機械零件加工的質(zhì)量和效率有著極為重要的作用，同時還可以幫助企業(yè)進行合理的成本控制，減少投資生產(chǎn)成本。質(zhì)量控制工作以及成本管理工作是決定企業(yè)市場競爭力和經(jīng)濟效益的核心因素，因此在進行質(zhì)量管理以及成本管理的工作過程中必須要層層落實，層層把控。

4.2 加強零件機械加工精度質(zhì)控措施的落實

（1）在正式開展加工之前，零件機械加工企業(yè)必須先對加工的程序進行確定。件機械加工企業(yè)必須要對現(xiàn)有的工藝流程進行改良，采用逐級遞進的方法和手段，層層把控加工精度和加工質(zhì)量。

（2）必須統(tǒng)籌規(guī)劃好各項作業(yè)和工作，企業(yè)要從機械零件功能以及機械生產(chǎn)能力兩個角度出發(fā)，最大程度上保證加工的精密度。

（3）開展工序規(guī)劃工作進行合理化建設。在開展機械零件加工制造的過程中，必須要對工序進行細致且科學的規(guī)劃，以此提高在機械零件加工生產(chǎn)的過程中工序的順利性。大多數(shù)時候，企業(yè)必須要對基準面定位程序進行系統(tǒng)性的研究和落實，而后在此基礎之上對各項加工程序進行逐項有序落實。在宏觀角度上，通過系統(tǒng)性的措施對工序進行合理化建設能夠幫助零件機械加工企業(yè)對零件加工程序進行科學化調(diào)整和建設，減少機械零件質(zhì)量問題的發(fā)生，最大程度上提高機械加工的精密度。

5 結(jié)束語

從上述分析結(jié)果可以明確看出，零件機械加工是一項十分復雜的工作。因此，在開展零件機械加工作業(yè)時必須嚴格按照特定的標準和工藝。通過一系列的技術(shù)措施和手段，保證機械零件能夠滿足預期的設計標準。而在加工作業(yè)進行的過程中，企業(yè)應最大程度上確保加工方式和工藝選擇的科學性，同時盡可能地提高機械加工的效率。這樣一來，就能夠幫助企業(yè)獲得更高的經(jīng)濟效益和社會效益，從而推動我國零件機械加工行業(yè)的快速發(fā)展。