浅谈机械设计加工中的关键点

宋孟涛　张铁山

摘 要：文章由表及里详细的剖析了在机械设计加工中物料选用的重要性，通过分析配件外表层对机器产生的影响及生产过程中物理因素的影响，强调了机械规范化使用的重要性，总结了机器生产的几个要点，对企业生产有极大的借鉴意义。

关键词：机械设计；标准化；冷作硬化；残余应力

科学技术的迅速发展，使各行各业的竞争也越来越激烈，在社会主义市场经济的大背景下，企业要想取得长远的发展，必须靠生产出的物美价廉的产品。这就强调了机械作业的重要性，它不仅是生产的主要环节还是影响成本的最关键因素。影响成本和品质的主要因素有：策划、生产、以及原材料。

1 机械策划中对原料的选用

1.1 機械配件物料的选用要符合根本需求

1.1.1 使用功能需求。生产商品首先要选择物料，物料不仅决定了成本，影响着商品的使用，因此，选择物料应由专业人士来完成。不同的机械所需物料发挥的用途不同，如：有些要求高润滑性的，有些要求防滑的，而有些在用途上没有具体的要求，只需要有漂亮的外观。但选择物流时必须本着因材制宜的原则。

1.1.2 技术功能需求

（1）热生产技术功能。热生产技术功能关键是铸造功能、锻造功能、连接功能以及热处置功能。（2）切削生产功能。金属的切削生产功能普遍使用道具耐用度为六十分钟时的切削效率V60来表述，V60的高低和切削功能成正比。

1.1.3 经济功能需求

（1）物料价值。物料价值在商品整体成本中占据很大的份量，达到百分之三十到百分之七十。（2）提升物料的运用效果。例如使用精铸造、模锻、冷拉毛坯，能够降低切削生产面物料的消耗。（3）配件的生产以及修理成本要尽可能少。（4）使用组合构造。例如蜗轮齿圈使用耐磨性能高的珍贵金属，别的位置可以使用低成本的物料。（5）物料的科学代替使用。对制造大量的工件，要考虑到国内能源现状，物料源地要丰盛，尽可能不用国内缺少要从其他地区进口的物料；尽可能使用强度高的铸铁替换钢，使用热处置方式等性能强的碳钢取代合金。

1.2 机械配件物料选用的方式

1.2.1 机械的每个细小配件在工作过程中都发挥着不可忽视的作用，因此，配件物料的选用严重影响着机械使用寿命，即时间成本。生产过程中，在保证科学合理生产的基础上，尽量选择价低的配件，以降低成本；但不排除在某些情况下，我们也会选择价格相对比较高但质优的产品，这样可以减少设备的维修次数，综合起来，也是降低成本的措施。

1.2.2 生产方式的选用是物料选用程序中一个关键的要素，就是要把构造策划、物料选用和要选用的生产方式当做一个不可分的统一性来看。选择物料时不光要想到配件在每一项生产程序中使用的成本，更关键是要进行整体的思考全部的生产制造程序要使用的成本和。

2 机械策划规范化是提升商品品质减少成本的关键方法

2.1 机械配件决定了机械的使用寿命，进而间接的影响了生产出的产品的品质，因此，必须规范化的选择机械配件。

（1）企业最好能够针对需求量大，更新速度快的配件建立专门的生产流水线，这样不仅可以降低成本，还有效的保证了质量。（2）对于物料要明确其功能及属性，以保证在使用时按需使用，提高生产效率。（3）规范化的构造和配件，能够为策划作业提供便利条件，提高策划的时效性和高效性。

2.2 做好策划过程中的规范化作业

只有制定科学、合理、规范的操作步骤，才能实现生产效率的最高化，品质最优化，经济效益最大化。当今市场已由卖方市场转变为买方市场，消费者的消费趋向多样化，这就要求企业生产要以市场需求为主导，生产品类繁多的创新型产品，才能在激烈的市场竞争中占据一席之地。而这，必须靠规范性的商品策划来实现。

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

工厂中大功率的机械工作时，会产生很多热量使机械表层的温度升高，如果温度提升到金相分子改变的边缘时，外表的金相分子就会出现改变。普遍的切削制造，切削热几乎都随切屑流失，所以作用不大。不过对磨削制造来讲，因为单位面积上出现的切削热量是普遍切削方式的几十倍，切削位置的高温就会导致外表金相的改变。

影响磨削烧伤的因素有：

（1）砂轮材料。砂轮材料应尽量选用软砂轮，较软的砂轮在磨料钝化时比较容易脱落，磨料颗粒不会粘附在砂轮上。（2）提高砂轮速度。实践证明，磨削深度越大，被磨削工件表面及内部的热量越大，尤其是增加工件纵向磨削时，热源作用面积小，会伴随着更高热量的产生，解决这一问题的有效措施是提高砂轮速度，此举可有效减少工件烧伤。（3）冷却。除上述两点外，我们还需要采取外部冷却的方式来降低热量。现在广泛使用的冷却方式主要有加切削液和高压大流量法，但快速切削产生的强大气流严重影响切削液的附着，从而降低了热量散发的速度，而高压大流量法不仅保证了冷却效果，还能清洗砂轮，真正实现了两全其美。

3.2 加工表面的冷作硬化加工过程中表面层金属产生塑性变形，使晶体间产生剪切滑移，晶格严重扭曲，并产生晶粒的拉长、破碎和纤维化，引起材料的强化，其强度和硬度均有所提高，这种变化的结果称为冷作硬化。加工表面层冷作硬化指标以硬化层深度、表面层的显微硬度及硬化程度表示。一般硬化程度越大，硬化层的深度也越大。影响冷作硬化的主要因素：

（1）切削用量。为增加工作效率，我们会尽可能的提高切削速度，不仅如此，提高速度使刀具与工件挤压时间短，也避免了塑性变形。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。

（2）刀具。刀具主要影响材料的冷硬度。如：刃口圆弧半径减小，会减少对工件表层的挤压，进而减少冷硬；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）工件材料。要选用高硬度的工件材料，以防止材料变形及切削后的冷硬化现象。

3.3 表面层的残余应力

切削的过程中金属件在高压高温的物理条件下，其表面形态和内部结构都会发生变化，尤其是切削机械与金属材料相接触处，会产生一种互相的弹性应力，即表面残余应力。其产生的主要原因有以下几种：

（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。

（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。

4 结束语

在全球化市场竞争的社会大背景下，企业想有立足之地只有靠生产出的物美价廉的产品，实现大批量、高效率的生产必须借助机械化生产模式。而我们所要研究的是如何使更好的运行，减少机械的损坏与维修，这就需要我们在策划机械时，首先选好物料和配件，然后在使用过程中尽量避免物理因素的损毁，规范、合理的使用机械，树立成本意识，实现企业效益的最大化。

参考文献

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