基于机械制造工艺的合理化机械设计

周朝辉

摘 要：机械制造是我国的支柱产业，在我国工业体系中发挥着不可替代的作用。为了提升机械制造产业的水平，确保其能够在新技术潮流下迎头赶上并领先世界，就需要从机械设计、材料采购、工艺设计以及机械加工等各个环节进行同步改善。首先，对机械制造工艺的发展特征进行了分析。接着，基于机械制造工艺，对机械设计合理化措施从提高加工精度、提高加工表面质量以及加强绿色制造等方面进行讨论。相关的分析和讨论对促进机械制造产业的设计合理化有积极意义。

关键词：机械制造产业；产业优化；机械设计合理化；机械制造工艺

机械工程是一个国家产业实力的重要标志，也是其经济硬实力的关键部分。在推进机械工程发展时，必须对机械结构、运动方式、力学传递、零件精度、材料精度以及维护保养等进行不断改进即，需要进行机械设计的不断再完善。可见，机械设计对于机械工程的发展起着基础性作用。然而，在机械设计过程中必须结合机械制造工艺现状、发展趋势等因素进行合理化，不能够片面追求材料、技术或者原来的先进性，也不能够墨守成规，忽视了机械设计和机械制造的发展潮流。这就是所谓的合理化机械设计。接下来，将基于机械制造工艺对合理化机械设计进行讨论，希望能够对提升机械设计合理化水平有积极的借鉴意义。

1 机械制造工艺的发展特征

1.1 机械制造工艺的网络化，对机械设计标准化有更高要求

当代机械制造环节众多，参与者也遍布全球，为了确保各个工艺、工序之间能够正常、顺畅、高效地进行，就需要充分利用网络化的技术平台。通过网络化技术平台，市场需求、市场开发、材料选择和采购、产品设计和制造等环节能够在全球各个地方有效互动。同时，便于机械制造工艺的交流和技术扩散，也充分利用了网络的开放性、分享度高的优势，制造工业不再被封锁在局部地域内。

1.2 机械制造工艺的智能化，对机械加工精度有更高要求

智能化充分运用模糊数学、生物科技、计算机、高级运筹学以及混沌力学等高端科技，通过将这些科技与控制理论组合起来，能够实现机械制造工藝高度自动化。在人工智能技术的推动下，部分高难度、高危险、高强度的工作不再需要大量人力劳动。

1.3 机械制造工艺的微型化，对工具表面质量有更高要求

微型化机械是指体积<1cm?的自动化机械产品。欧美发达国家已经在机械制造工艺微型化方面取得较大成就，证明了机械制造工艺的微型化不仅可以减少机械设备能耗、降低其空间占用，而且能够促进机械设备以更加灵活、精准的方式运行。微型化已经在生物医疗、高精仪器研发制造以及军事设备、卫星设备制造中得到运用。

2 基于机械制造工艺的机械设计合理化措施

2.1 提高加工精度的工艺措施

从机械制造工艺的发展特征可以看出，智能化程度不断发展，相应对工件精度提出更高的要求。在机械设计过程中，必须不断提升精度控制技术、改进零件精度控制工具，并将精度测量工具不断优化。然而，在机械设计和制造过程中，工艺的存在是客观的，而且是影响加工精度的主要因素。因此，就现代机械设计而言，要提高加工精度，就必须不断改进对误差的控制。通过转移原始误差法、分化或均化原始误差法、误差补偿法等误差控制方法来应对内部应力、刀具磨损、热变形、系统应力等因素所导致的误差。

2.2 提高加工表面质量的工艺措施

机械制造工艺已经越来越微型化，而微型化设备对表面质量有着极高要求，否则就可能引起整个机械系统的运行故障。在机械设计过程中，为了有效地应对机械表面粗糙度超过机械工艺要求的问题，可以从以下3个方面着手。

第一，不断提升刀具的性能，如根据工件表面属性，对精车刀、刃精刨刀、修光刃进行再改进，提升其适应性。

第二，改善切削条件。为了避免在切削过程中产生积屑瘤，影响工件表面光洁度，可以采用改善切削液润滑度、合理控制进给量、调整切削速度等措施。

第三，需要严格控制工件表面层变形。为此，需要优化进给量、控制切削速度，并合理调节后刀面的磨损宽度。另外，还需要注意切削液的添加，做好润滑和冲洗措施。

2.3 提高设计标准化的工艺措施

无论是基于机械制造工艺的智能化、网络化或者微型化，在机械设计过程中都必须进行明确的标准化，从而使得工艺规范能够真正实现。在设计标准化时，需要从工件构造、工件功能设置、工件种类设置、工件大小设置等方面制定明确的行业标准、企业标准。只有做到各项具体工艺有明确的企业或者行业标准，才能够真正做到机械设计者与市场消费者的有效沟通，从而提升市场的认可度。

2.4 加强绿色制造的工艺措施

当代机械制造工艺对环境保护标准越来越高，绿色制造概念的引入和实践已经在部分机械设计、机械制造领域得到可靠验证。在机械设计过程中，为了确保绿色制造目标的达成，需要从以下几方面着手。

第一，在机械建模时就需要充分考虑到模型的环保性能，如果存在可能对环境造成消极影响的因素，需要及时研究应对措施。

第二，在机械设计时，需要尽量采用环保材料，尤其需要提升可再回收材料的使用比例。

第三，需要提出机械制造环保建议，充分依据国家环保法规、行业制造环保规范对制造工艺提出合理化改进方案。

3 结束语

现代制造业的发展中会遇到多种多样的问题，同时也会产生相应丰富的解决方案。就机械制造业而言，朝向智能化、微型化、网络化和绿色化的方向发展是不可逆转的趋势。在这个过程中，机械设计、机械制造工艺必须有效衔接，确保先进的工艺能够充分发挥作用，也确保设计理念能够得到实践验证。

参考文献

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[2]尹瑞雪.基于碳排放评估的低碳制造工艺规划决策模型及应用研究[D].重庆大学，2014.

[3]章丽君.有关机械设计制造工艺的探究[J].科技风，2015，（23）：117.

（作者单位：江苏海德节能科技有限公司）