基于机械制造工艺的合理化机械设计分析

申永红

摘要：为提高企业综合竞争力，保障机械产品质量，必须全面强化加工产品精密性，优化产品性能，以在激烈竞争的市场环境下占据有利地位。机械制造工艺关联环节过于复杂，其中机械设计尤为关键。只有合理化机械设计，才可促使技术与制造环节不会发生意外，才能提高加工零件精确性，进而为扩展国际市场提供有力帮助。因此本文基于机械制造工艺详细分析了合理化机械设计。

关键词：机械制造工艺;合理化;机械设计

1  机械制造工艺具体流程分析

机械制造工艺流程具体如图1所示。

1.1 程序设计

程序设计即明确产品加工制造程序与技术程序内容，制作程序即机械制造产品从原料转变为产品的整个过程，其设计环节与内容丰富多元化，产品制造前需全方位做好原料与毛坯等准备工作，制作半成品，落实加工工艺，引进相关技术，同时包含包装设计等，都需全面考虑。技术程序即明确产品类型、样式、规格等，基于多节段程序与技术操作健全优化，促使机械加工问题与热处理等独特技術应用操作问题，都能严格遵守规定工艺流程完成实际操作，从而合理规划与优化机械制造加工工艺流程。

1.2 零件装夹

在机械制造加工中，零件装夹是最为关键的环节，此程序通过选择正确位置于机床中固定毛坯材料，以促使机床制造加工工艺顺利有序完成。零件装夹需加紧稳定零部件毛坯，由于加工会向毛坯施加外力，所以科学合理地完成装夹，可在顺利加工生产的基础上保障产品质量。而工艺设计需就产品加工应用需求，选取最佳装夹方式。

1.3 产品定位

机械制造加工工艺的产品定位方式各式各样，其对有效实现机械零件产品生产质量要求发挥着关键性作用。明确定位标准，需全方位调查分析加工工艺理论与实践经验，以高度贴合产品加工要求，实现定位标准。

1.4  加工精确度

对于产品工艺设计而言，加工精确度是其最为关注的重难点，与加工技术实践应用程度息息相关，且直接影响着产品质量与加工过程。基于实际加工，合理设计并明确加工精确度，是进一步确定产品尺寸规格、形状、切割位置、工艺流程的关键;而且有效控制加工精确度，可显著优化产品工艺，提高加工质量。比如汽车零部件机械加工过程中，需在锻坯加工时，有效控制温度，合理调控正火温度，以保障加工零部件的硬度，在硬度处于198-208HB的时候，应采用切削加工工艺，以确保产品质量，利用40CrMnMo材料切削时，可持续加热到870℃，在保温空冷作业之后，以660-680℃高温完成回火，促使其与切削工艺要求明确相符，以提升加工精确度。

2  基于机械制造工艺的合理化机械设计分析

2.1 优化加工表面质量

为实现合理化机械设计，必须加强对加工表面质量的重视，特别是需要提升机械产品表层整体性。在机械产品生产加工过程中，表面质量与合格率问题息息相关，因此在机械设计中，必须提高机械加工表面质量。切削环节对于产品表面的影响不容忽视，需在设计中科学合理选择切削操作操作工艺，需根据具体情况合理选择切削液，并以均匀速度完成切削;选择合适的刀具，为实现合理化机械设计，设计人员需详细观察零部件特性，基于不同部件情况选择相应刀具，以缩减圆弧半径与角度层面的偏差，其中修光刃与精车刀都是最佳选择;合理化机械设计过程中，还需严格控制产品形变方式，由于部分零部件形变会导致机械表面质量下降，因此在设计时，应有效控制形变，以提高质量。

2.2 实施标准合理化设计

在机械制造工艺中，随着社会的机械需求与功能要求不断提高，为提高机械制造工艺实施效率，机械设计应最大程度上推行标准合理化设计。将设计推动到标准化位置，设计人员可在统一设计标准下，设计出性能、结构、尺寸、规格等相一致的机械零部件。在零部件与质检标准相符的同时，标准化生产会逐步转变为规模化生产，可促进产品生产效率提升，还可节约加工成本，提高企业综合竞争力与综合效益。

2.3 有效提升加工精确度

机械制造加工时，差异具有客观性，难以全部消除，关键在于如何有效降低差异，提升机械零部件加工精确度。提升机械零部件加工精确度的重点是，深层分析与论证差异存在的主要原因，确定各原因间的潜在关联性，以有效降低差异性，提升误差防控有效性，从而确保产品加工精确度。提升机械产品加工精确度与集合精确度的关键是针对性、个性化优化调整夹具，以先进测量工具与技术，提升加工精确度，合理降低误差，最大程度上避免加工误差引发不良现象，具体确定误差生成原因。机械零部件加工误差产生的原因主要有内部应力、刀具磨损、热变形等，而提升机械加工精确度的常用方法具体包括：转移原始误差法、均化原始误差法、误差补偿法、分化原始误差法，加工精确度的提高流程具体如图2所示。

2.3.1 刀具磨损控制

在机械制造加工中，刀具划分为两类，即尺寸刀具与成形刀具，其尺寸与形状都与精确度息息相关。所以有明确规范指出夹具标准误差应严格控制于零部件1/3内。在机械制造加工过程中，技术人员应提前控制误差，技术人员可根据规定与标准，针对具体使用需求，科学制定合理可行的设计方案。就存在误差的零件而言，可采用补偿法加以弥补，技术人员可在后续生产中，人为制造误差，使得二者中和，从而降低误差，使之趋向于0。

2.3.2 受力变形控制

机械制造工艺系统在重力与加紧力等要素共同作用下，会导致机床零件发生形变，且严重影响正常运行。针对系统刚度而言，详细分析数据，促使其与系统位移、吃刀抗力间构建密切联系。具体表达式即：

f代表刚度;Gq代表吃刀抗力;j代表位移量。在具体加工时，车床顶层承受的应力偏小，所以位移量与形变程度都可直接忽视。但是机床尾座与刀具位置出，零部件形变相对严重，会直接影响机床性能。机床形变量具体即：

受力點发生变化后，机床形变程度也会呈现出不同趋势。所以，在设计时，应持续提升机床强度，缩减工艺系统总荷载量，减少变化程度。

2.3.3 热形变控制

机床运行时，机械摩擦振动生产热能，导致工艺系统与零部件温度增高。对此，在合理化机械设计时，应针对易发生热形变的位置，增加冷却液，以热量传递方式，降低关键零部件热形变压力，以确保正常稳定运行。同时应科学使用机床，在既定运转时间段之后，需以充足时间休息调整降温。此外，还需加快工件进给，有效控制热量传导。

2.4 推行绿色环保化设计

绿色环保设计理念不仅可降低机械设计对于周围环境的污染，还可提高机械设计成功率。基于绿色设计理念，可提升机械加工效率，促进机械制造工艺发展，并在传统机械制造工艺中融入全新绿色环保元素。因此，只有始终坚持绿色环保设计理念，以其为指导，合理利用系统化设计理念，以绿色环保材料为原料，注重原料利用率，降低损耗，才可提升效率。而且基于此理念，可最大程度上减少对于周围环境的污染，从而提高机械设计与机械制造加工的整体效益，进而满足企业与社会等多元化需求。

3  结语

综上所述，在机械制造工艺发展中，引进合理化机械设计，既能提升机械制造工艺水平，又能减少资源消耗，提高机械制造效率，节约成本，因此合理化机械设备倍受青睐。并且，二者结合不仅可以实现机械制造工艺合理化，还可促使设计理念不断更新完善，从而真正意义上提高机械设计实施标准，优化机械制造加工精确度与质量，延长机械产品使用寿命，为企业带来良好综合效益。

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