浅谈机械设计加工中应注意的几个问题

邵秀美

摘 要：在社会发展中，单位想获得较高的竞争力，所依赖的便是高收入低成本的产品。机械设计作业占有举足轻重的地位，不单单体现在它被作为生产预备作业的开始，更在于它与产品品质与投入息息相关文章剖析了在机械设计生产过程中对原料的选择，规范化的实施，关系到机械加工对于产品的作用。

关键词：机械设计；材料；标准化；冷作硬化

1 机械设计中对材料的选择

1.1 机械零件材料的选择应满足基本要求

1.1.1 产品功效的需求。原材料在产品使用中的体现就是产品的效果，被认为是初步选择时不可忽视的一点。不一样的部件所规定的具体能效不同，有些部件需求是强度大，但是有的就要求耐磨，还有的没有特殊要求。所以，在原材料选择的时候，第一点要注重的就是对于效能的具体规定。

1.1.2 做工要细致。选材的可操作性能直接显现的就是原料自身可以承受各种作业的需要，就是让所选择的原料在作业实施的时候第一时间可以塑造成型，而且在比较方便快速成型的基础上还可以确保品质优良。

（1）热加工作业品质。热加工作业说的是铸造作业、锤炼作业、焊接作业以及加热作业。（2）切削作业效果。金属切割加工作业效果大部分运用刀具其效率大约在60分钟，这个时间越长说明这个金属的效能越优越。

1.1.3 经济性能要求。部件原料的选择应该立足于用最少的成本换取最大的利益。因此，在确保产品质量的同时，在选择部件原料时要本着节约成本的原则。

（1）原料花销。原料花销在产品总花销中最多，高到百分之三十到百分之七十。（2）增强原料的使用效率。例如考虑精细作业、磨具作业降低切割作业导致的原料浪费。（3）部件的作业与维护花销必须最小。（4）运用综合用料。例如制造一个大的部件在关键部位使用贵重原料在不重要的部位可以适当采用便宜的原料。（5）原料有效替换。在生产作业较多的情况下，应结合我们原料情况，原料资源要求比较多，尽可能杜绝使用稀缺原料，想办法利用我们现有的材料来替代这些稀缺材料，当然这些都是在确保品质的基础上进行的。

1.2 机械零件材料选择的方法

1.2.1 选材对产品寿命周期成本的影响。可以明显看出，原料的花销很大程度上关系到产品使用时间，而这些和零部件之间息息相关。作业进行时，必须在确保产品品质的基础上，运用一些廉价的原料，很大程度上会缩短产品使用时间；如果采取成本花销高但性能最优越的原料，因为它的各个零部件恰如其分，且运作刚好，磨损较小等很多原因的关系反而这样的产品使用时间更长。

1.2.2 作业手段的确定被认为是原料确认作业中一个不可忽视的元素，也就是说可以把部位设计、原料确定和它能够采用的作业手段当作一个密不可分的个体来看。原料确定不单单要涉及到零部件作业的花销，还必须考虑到这个作业路线所关系到的全部作业的花销。

2 机械设计规范化是增强产品品质减少花销的重中之重

2.1 机械部件被认为是整个器械的基础，在器械部件设计作业中，规范化变得至关重要。部件规范化，是利用对部件大小、构置基因、原料效果、检测手段、设计手段、制图需要等，确定出人们行事的准则。規范化的好处在于：

2.1.1 可以用最好的方法在专业单位中对一些使用范围最大的部件实施大批次、集中的作业，来增强品质、减小花销。

2.1.2 科学的原料与部件的功效标准，可以增强零部件功效。

2.1.3 运用规范化构置零部件，能够精简设计作业，减少设计作业的时间，增强产品整体品质。

2.2 搞好设计阶段的标准化工作是降低产品成本的重要途径

在社会主义市场经济发展的潮流中，生产单位紧跟时代发展，不停的变更产品，增强产品品质，把资源花销放到最小，增加整体收益。想要到达这些目标，就必须实现规范化，一定实施规范方法，严肃产品设计环节。

3 影响机加工件表面层物理力学性能的因素

3.1 表面层金相组织的变化

机械作业整个程序中，在作业地点因为作业时需要的热量大都变成了热能让作业原料整体体温升高。这个具体温度如果达到它所承受的极点，这个原料势必会有一定的变化。普通的切削作业，切削热度很多都随着碎屑流失掉了，所以对产品作用不大。如果放在磨削作业中，因为部分位置所有的切削热要相较于普通切削手段大很多，切削部位的温度势必使表层金属变化。涉及到这一部分的原因有：

3.1.1 砂轮材料。对于硬度太高的砂轮，钝化磨料颗粒不易脱落，砂轮容易被切削堵塞。因此，一般用软砂轮好。

3.1.2 磨削用量。当磨削深度增大时，工件表面及表面下不同深度的温度都将提高，容易造成烧伤；当工件纵向进给量增大时，磨削区温度增高，但热源作用时间减小，因而可减轻烧伤。但提高工件速度会导致其表面粗糙度值增大。提高砂轮速度可弥补此不足。实践证明，同时提高工件速度和砂轮速度可减轻工件表面烧伤。

3.1.3 冷却方式。采用切削液带走磨削区热量可避免烧伤。但由于旋转的砂轮表面上产生强大的气流层，切削液不易附着，以致没有多少切削液能进入磨削区。因此，可采用高压大流量的冷却方式，一方面可增加冷却效果，另一方面可以对砂轮表面进行冲洗，使切屑不致堵塞砂轮。

3.2 加工表面的冷作硬化

3.2.1 切削用量。切削速度增大，刀具与工件接触挤压时间短，塑性变形小。速度大时温度也会增高，有助于冷硬的恢复，冷硬较弱。进给量增大时切削力增加，塑性变形也增加，硬化加强。但当进给量较小时，由于刀具刃口圆角在加工表面单位长度上的挤压次数增多，硬化程度也会增大。

3.2.2 刀具。刀具刃口圆弧半径增加，对表层挤压作用大，使冷硬增加；刀具副后刀面磨损增加，对已加工表面摩擦增大，使冷硬增加；刀具前角加大可减小塑性变形，使冷硬减小。

3.2.3 工件材料。工件材料的硬度越低，塑性变形越大，切削后冷作硬化现象越严重。

3.3 表面层的残余应力的原因

3.3.1 冷态塑性变形引起的残余应力。在切削力作用下，已加工表面发生强烈的塑性变形，表面层金属体积发生变化，此时基体金属受到影响而处于弹性变形状态。切削力去除后，基体金属趋向恢复，但受到已产生塑性变形的表面层的限制，恢复不到原状，因而在表面层产生残余应力。

3.3.2 热态塑性变形引起的残余应力。工件被加工表面在切削热的作用下产生热膨胀，此时基体金属温度较低，因此表层产生热压应力。当切削过程结束时，表面温度下降，由于表层已产生热塑性变形并受到基体的限制，因而产生残余拉应力。

3.3.3 金相组织变化引起的残余应力。切削时产生高温会引起表面层金相组织变化。由于不同的金相组织有不同的密度，表面层金相组织变化引起体积变化，当表面层体积膨胀时，因受到基体的限制，产生了压应力。表面层体积缩小，则产生拉应力。

总之，在市场经济中，为了更好满足企业的发展，机械产品越来越先进，品种越来越多。这就要求我们在机械设计当中，对材料的选择、标准化的应用提高到一个新的认识，在加工过程中，减少影响表面层物理力学性能的因素努力把我们加工成本降到合理的水平，从而提高企业的经济效益。

参考文献

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