机械设计与机械制造的技术探究

倪 强

（淮阴工学院，江苏 吴江 215200）

1 机械设计和机械制造技术

（1）机械设计技术:①制定机械设计计划。机械设计计划是整个设计工作的最为关键的一步，关系着后期设计各项工作的顺利实施。为此，设计人员应分析和调查机械设计要求，详细了解机械具备的功能，指导后期的设计工作。②确定设计方案。在详细了解机械设计计划的基础上，综合考虑机械设计的各个环节进而制定合理的设计方案。设计人员应充分认识设计方案的重要性，即设计方案是设计工作的灵魂，关系着设计工作的成败，而且该环节需处理很多问题。一方面设计应满足机械功能和性能的要求，另一方面还应善于结合设计经验积极的创新。③明确设计应用到的技术。该环节对专业技能水平的要求较高，要求认真计算和核对设计图纸，尤其应对比分析各部件图和总图避免出现疏漏。并根据设计图纸和机械功能要求，使用专业软件建立实际模型。模型建立环节不但需要设计人员掌握扎实的专业知识，而且还应具有较高的综合素质，以保证建立的模型准确，精度符合要求，为机械的实际生产提供指导。

（2）机械制造技术。机械制造技术水平的高低直接影响机械产品质量，因此加强这方面的研究，不断提高机械制造技术水平，对增强国家工业实力具有重要推动作用。机械制造技术既包括刨、磨、钻、铣、焊、搪等技术，又包括车床、铣床、刨床、磨床、钻床等。另外，随着科技的发展精密磨床、精密车床、精密丝杠车等设备的出现，进一步提高了机械制造水平。

2 框架零件设计与加工

（1）框架零件三维模型的建立。考虑到框架零件的中空且为双层框架结构，建立三维模型时结合成型特征、草图和基本体素特征等，其中参考草图可控制零件的二维截面相关参数，通过添加几何和尺寸约束准确控制零件的位置和形状。另外，建立的模型和草图的旋转和拉伸有着密切的关系，因此应引起设计人员的高度重视。建立时应准确把握不同草图的平面关系，同时为方便修改应在不同层上建立草图。另外，考虑到过约束、欠约束会影响零件的参数和唯一性，草图建立过程中应进行全约束。

草图建立结束后，运用成型特征将草图中腔、梁、加强筋、凹槽、凸台等结合相关参数进行适当的拉伸以形成三维实体。另外，为建立特征参数和零件草图间的关系，应通过表达式建立相同参数间的关系。例如，可将底层不同梁参数设置为P44，这样以来当P44参数发生改变后，和其有关的梁高尺寸均会发生变化。

（2）框架零件工艺流程数控工艺设计。工艺分析是数控加工机械零件较为关键的步骤，和工艺参数加工路线的确定直接相关，尤其对框架零件而言加工时需较好地解决加工变形和装夹等问题。通过对普通加工流程进行分析，最终可得出数控加工工艺路线，如图1所示。

图1 数控加工工艺路线

基于CAM数控工艺设计重要任务在于创建满足加工要求的操作，即包含刀轨和刀轨生产所需信息等。具体设计步骤包括毛坯和零件的几何定义、刀具定义、确定刀路线、加工轨迹仿真、加工质量保证分析等环节。其中毛坯和零件的几何定义在铣操作过程中极为重要，本文中的零件几何体为框架零件，毛坯几何体为建立的毛坯模型；在分析零件几何特征以及刀具几何特征的基础上，应对使用的刀具进行定义。例如，进行粗加工可定义φ20的标准直柄立铣刀，进行精加工可定义φ12、φ14加长直柄立铣刀等；为了提高加工精度，确定走刀路线时应重点把握以下几项内容:刀切出、切入点应顺着零件切线方向延伸；可采取多次走刀的方法提高精度，要求将每次走刀的切除量控制在0.1mm～0.2mm；另外，为避免“让刀”情况的出现，加长刀加工时应进行重复加工。

基于CAM的零件加工可借助可视方式检查切削和刀轨情况。例如，重现可对刀具的运动过程进行模拟，而动态检验可模拟刀具切除材料的过程，进而寻找出欠切或过切的位置，寻找错误出现的原因。在CAM中为对项目定义的正确性进行验证，需仿真模拟加工刀具轨迹，以确定加工路线的正确性；加工框架零件时为保证表面、形位以及尺寸的正确性需对加工质量进行保证分析。例如为使零件的形位公差、尺寸精度满足要求，可通过装夹定位、准确应用刀补等方法加以控制。同时还可通过减少零件、刀具的悬伸长度减少变形。另外，为提高零件的表面光洁度可使用粗、细相结合的方法进行加工，接着使用轮廓平面铣光零件的侧壁。

（3）框架零件的数控加工。利用数控技术加工框架零件，较为关键的一步通过相关配置生成加工代码，如下所示为零件精加工部分代码:

该框架零件加工前由于进行了加工仿真模拟，因此生产出的零件质量符合机械生产相关标准要求。

3 结语

随着社会的不断发展，机械设计与机械制造技术在提高国家机械生产水平上发挥重要作用。因此相关部门应加强机械设计与机械制造技术研究，不断提高我国机械生产水平，进而为我国工业的发展作出突出贡献。