浅析机械设计与机械加工中常见问题及改善措施

李国栋

[摘 要]机械加工和机械设计是一个极其复杂的过程，从图纸设计到最后的产品成形，任何一个环节都会对产品的性能产生一定的影响。因此必须对机械设计和机械加工的每一道工序都严格掌控，稳健提升加工和设计的能力与水品，进而提升生产效率和产品质量。在此背景下，文章首先介绍了机械设计与机械加工中常见问题，进而根据问题提出了改善措施。对今后更好的解决机械设计和机械加工中遇见的问题，提高设计和加工的水平有着积极的意义。

[关键词]机械设计；机械加工；常见问题；改善问题

对机械设计和机械加工产生影响的因素种类和涉及方面较多，这些因素或直接或间接的都对最后产品的质量有着影响。文章围绕机械设计与机械加工中常见问题及改善措施为中心，展开了细致的分析探讨，以下是具体内容。

一、机械设计与机械加工中常见问题

（一）机械设计材料与结构问题

机械的材料和结构是机械加工常见的问题。材料方面，每一种机器或者机器的部分可供选择的材料通常不止一种，而是有很多种，每种材料的切削加工性能又各不相同，因此设计者在材料设计时出了要考虑材料的性能之外，还要综合考虑材料的切削性能；结构方面，相同效用的结构，其加工的难度会因为设计思路的不同而存在差异，加工精度也会受到一定的影响，因此设计者在设计结构时还需要充分的考虑到相应的加工难度和加工精度。

（二）机械设计标准化问题

在零件尺寸、加工工艺、材料性能和检验要求的众多方面制造行业都有一个共同遵循的标准，设计师在设计时也必须按照这标准设计。要求采用统一标准的零部件和结构，统一的零件和材料性能指标。

（三）机械加工精度问题

在加工行业存在最普遍的问题即是机械加工精度不高的问题，在设计标准和机械加工之间总是会有一定的误差存在，影响加工的精度。目前机械加工精度的影响因素主要包括机械加工系统的工件装夹误差和几何误差，以及机械加工系统受热、受力变形而引起的误差等。工件装夹误差主要是加工过程中定位不准确引起的；几何误差是指机床、刀具和夹具的制造误差以及安装误差和使用过程作用的磨损误差；加工系统在运作过程中会受到切削热量和切削力的影响而发生变形，致使刀具和工件之间的相对位置发生些许的变化，进而影响加工精度。

（四）零件表面质量问题

零件的表面质量会影响表面物理力学性能和表面微观几何形状，零件表面的质量越差，其表面越粗糙，耐磨耐腐蚀性能越差，会严重的影响零件的使用寿命。现阶段影响零件表面质量主要有工件材料和刀具材料匹配问题、工件材料和切削用量的选用问题等因素。

（五）产品性价比问题

在市场经济体制下，产品的价格优势和质量优势同等的重要。在保证产品质量过关的前提下，尽量降低产品价格，是最有效提升市场竞争力的方式。目前对产品性价产生影响的主要包括三个方面的因素，一是由于加工的精度或者加工自动化程度过低导致的零件生产质量不一，合格率不高；二是由于操作人员水品过低或者加工设备落后致使零件的生产加工周期过长，效率低，致使生产成本升高；三是机械零部件的质量不过关，标准化程度低，致使需要花很多的资源在后期维修和更换上。

二、机械设计与机械加工中常见问题的改善措施

（一）科学合理选择材料

机械加工的材料包括刀具材料和零部件材料两种，其中零部件材料的选择会直接影响加工产品的性能，必须科学、合理的选用。首先必须依据零部件的使用需要性能选择一系列的材料，然后再根据其美观性、经济型来最终确定材料的选择。

（二）科学合理加工工艺

科学合理的选择加工工艺路线，一方面可以保障零部件的质量过关，另一方面还可以有效的提高零部件的性价比。在选择制作工艺时，首先要尽可能的减少人工操作的步骤，最大限度的提高自动化水平，避免人为因素的影响，其次，要尽可能的减少零部件的加工步骤，尽可能的一次性成型，减少误差出现的几率，提高零部件的精度和加工效率，最后要根据零部件的具体使用所需性能，确定最后一道加工工艺，尽可能改变工件表面残余应力的性质。

（三）切削用量设计合理

对各道程序切削量的确定是机械设计和加工过程中，设计人员应当首当其冲完成的工作。对于每道程序的切削用量的确定也需要对各种影响因素综合的进行考虑，科学合理的确定切削量。正常而言，对切削用量有影响的因素包括：工具、机床和工件的刚性和切削深度、切削速度、切削进给度；工件表面粗糙度和精度，以及最大生产率和刀具预期寿命，冷却方式；切削液种类，工件材料热处理情况和硬度；机床寿命和工件数量等。在进行切削用量设计时必须充分的考虑到以上的每一个因素，合理的设置，才能够保证每个环节的正常运行，提高加工效率。

（四）科学合理选择润滑剂

润滑剂在整个加工过程中主要其润滑和冷却的作用，例如在切削加工过程中，切削液就很好的起到了润滑和冷却的作用，科学合理的选择润滑剂可以有效的提升加工效益，然而润滑剂的使用量或者选择错误，会给整个加工过程带来极大的负面影响。一般而言，在切削、冲压、研磨和拉拔过程中会产生大量的热量，这些热量对刀具的精度控制和使用寿命都有不利的影响，需据加工效率和加工质量，科学合理的选择润滑剂可有效的减少工件表层的热变形，进而提高加工精度和效率。

三、结语

综上所述，现阶段机械设计与机械加工中存在着机械设计材料与结构、机械设计标准化、机械加工精度、零件表面质量和产品性价比等方面的问题，这些问题的存在严重的影响着机械设计与加工的质量和效率，亟需解决。从科学合理的选择材料、科学合理加工工艺、合理设计切削用量以及科学合理选择润滑剂等方面入手可以有效的改善目前机械设计和机械加工中存在的种种问题，提升机械设计和加工的效率，以及最终产品的质量。

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