机械制造工艺中机械设计的合理性探讨

罗炳钧

摘  要：机械是提高社会生产效率、缓解人工劳动压力的重要载体，在工业文明的发展中，机械制造业日益进步，机械制造技术水平稳步提高。机械设计的合理与制造工艺的应用效果影响着机械产品的质量、使用价值。机械制造工艺的基本流程包括零件装夹、零件定位、精度控制等，为确保机械设计的合理性，应提升加工表面质量、强化绿色制造工艺，并加强标准化程度。

关键词：机械制造工艺;机械设计;绿色制造;标准化

中图分类号：TH16         文献标志码：A         文章编号：2095-2945（2020）35-0073-02

Abstract： The machinery is an important carrier to improve social production efficiency and relieve labor pressure. In the development of industrial civilization， the mechanical manufacturing industry is making progress day by day， and the level of mechanical manufacturing technology is improving steadily. The rationality of mechanical design and the application effect of manufacturing technology affect the quality and use value of mechanical products. The basic process of mechanical manufacturing process includes parts clamping， parts positioning， precision control， etc. In order to ensure the rationality of mechanical design， it is necessary to improve the machining surface quality， strengthen the green manufacturing process and strengthen the degree of standardization.

Keywords： mechanical manufacturing process; mechanical design; green manufacturing; standardization

机械制造工艺创新发展中，机械整体设计愈发复杂，且设计难度增加。应在机械产品生产需求、机械制造工艺的指导下，提高机械设计水平，保障机械产品生产质量，相关人员还需保证机械设计的合理性，推进我国机械制造行业的可持续发展。

1 机械制造工艺的流程

1.1 零件装夹

机械制造工艺中，零件装夹的操作标准化、流程合理性直接影响着机械产品制造质量。在零件装夹期间，技术人员应在加固处理前期，将零件放置在加工机床、磨具等夹具内的合理区域中，并且在位置调整无误后进行加固处理。另外，应保证零件加工期间位置选定的精确性、放置后零件的稳定性，从而避免产生零件变形情况。零件装夹不仅影响着机械产品制造水平，关系着生产有效率、加工企业的经济利益，所以需坚持“科学严谨”的基本态度，严格把控各环节加工质量[1]。

1.2 零件定位

零件是机械产品的核心组件，其定位合理性、准确性与机械产品加工制造精确度息息相关。因此，在机械制造工艺中，技术人员要基于机械设计方案，对零件做精确定位，而所选参照物的适用性是零件定位的关键所在，需要结合零件类型、安装位置科学选择加工参照物。另外，机械产品的功能、种类在持续创新中，各行业对机械制造精度的把控提出更多要求，所以在零件定位过程中，应正确认知零件定位与机械产品的作用機理，保障机械制造质量。

1.3 精度控制

机械制造中零件、产品的加工精度对机械产品本身造成的影响，主要集中在后期使用、功能运用阶段。机械制造工艺中的精度控制，是对机械产品外形、表面质量、零件安装位置、加工误差的控制。技术人员需基于机械设计参数、设计方案，针对性地管控机械产品制造中的零件大小、外形，同时在调整法、试切法支持下，对机械零件尺寸、产品表面质量展开精准控制，或是采用成形法、轨迹法对零件、产品外形进行精度控制。

2 机械制造工艺中机械设计的合理性

2.1 提高加工精度

为确保机械设计的合理性，需重视机械零件、机械产品加工精度的提高。加工精度具体指零件加工制造后，位置、尺寸、形状等参数与零件生产标准中相关参数的契合度。由于机械制造行业中，部分加工技术尚未发展成熟，机械加工标准零件仍会产生相应误差，而加工精度的提高则是对相关误差所进行的控制。一方面，技术人员应基于影响机械产品加工精度的因素及常见加工误差，深入分析加工误差的产生原因、产生规律，从而采取对应解决措施，避免误差的产生。另一方面，需从测量工具选择、机械产品结构分析、加工工具的创新优化等方面，控制机械产品加工精度，使其加工制造符合相关标准。

技术人员可通过对原始误差的有效处理，提高机械产品加工精度。首先，在机械设计、加工制造中减少原始误差。机械设计者应系统分析原始误差产生原因，并通过完善加工设备功能、提高加工用具精度等方式，避免原始误差的产生。如在机械加工制造中，持续优化加工机床，提高夹具、刀具等机械零件加工或使用精度，或是通过增强设备散热能力、改善机械零件受力等方式减少原始误差，提高加工精度[2]。其次，均分机械制造环节的原始误差。实际加工作业中，工序误差、毛坯误差的产生及零件材料性能的变化，均属于原始误差。为有效解决原始误差或避免误差扩大化，应使用“分组调整、均分误差”的方式，按照原始误差大小将其评分分为n组，从而在加工制造环节中将原始误差范围调整为1/n，之后可结合各加工小组误差情况完善加工工序。最后，应于产品加工制造初步结束后，以标准件为参照物，对比二者特征，随后通过精准校对、修正等方式，缩小加工零件误差。

2.2 提升加工表面质量

表面质量是机械产品规范化生产的核心内容，技术人员应坚持“科学设计、合理设计”的基本原则，严格控制机械产品表面精度，有效控制其表面粗糙程度，延长机械产品使用年限。与此同时，需结合机械零件特征选用加工刀具，并重点控制切削量、相关用具的磨损程度[3]。如企业可引进修光刀、新型精车刀辅助机械产品加工制造，预防加工误差，提升加工表面质量。另外，机械加工制造工艺中，还需强化机械零件检查力度，提前排查机械变形隐患，为机械零件表面质量控制创造良好条件。

具体来说，在机械零件加工、设计环节中，其一，要确保刀具选择的合理性。选择加工刀具时，需依据机械零件加工需求、零件材质，选择不同类型、形态不一的刀具，从而在机械零件、刀具的高度契合中，提高机械加工表面质量。其二，保证切削参数选择的合理性。切削参数在机械加工表面质量的控制中有着不可替代的作用，而在切削参数中，切削速度、刀具使用角度、刀尖圆弧半径是影响零件加工表面质量的主要因素，其参数选定的合理性可有效减少机械零件表面的积屑瘤，确保机械产品加工质量。还应在机械设计方案中，选择适用性较高的切削液，借此降低刀具、加工零件摩擦程度，避免刀具在切削期间磨损严重，影响加工表面质量。

2.3 强化绿色制造工艺

机械制造行业的创新发展，带动着社会经济增长，但在机械加工过程中，同样会造成相关的能源损耗，甚至会产生较为突出的环境污染问题。因此，为推动机械制造行业的可持续发展，技术人员应贯彻落实“绿色、环保”的生产理念，强化绿色制造工艺，继而在机械制造工艺的创新优化中，确保机械设计的合理性。

其一，相关企业在机械绿色制造工艺设计中，应从环境、生产和谐发展的角度出发，探究机械产品加工中产品属性、环境属性的结合方法，并将绿色的生产技术融入机械制造、机械设计中。其二，相关企业应在机械工艺优化的基础上，强化产品回收设计，或在机械加工环节增加绿色加工零件，以此延长产品使用寿命，减少机械制造、产品使用中产生的能源损耗。其三，设计绿色制造工艺时，为促使机械设计合理化，实现机械制造行业可持续发展，相关企业需要在机械设计、加工阶段，选用绿色原材料。基于绿色制造的原材料，具有适用性能良好，与环境协调性高等优势，合理应用绿色原材料，是绿色制造工艺实践的前提条件。在选择绿色材料时，相关人员还应坚持以下原则。首先，尽量选取可再生、可回收材料，以此提高材料利用率，同时选择低成本、原材料存量大、整体兼容性好的材料。其次，避免选择有害、有毒或有辐射的加工材料，预防生态环境污染，避免产品或材料废弃后出现较为严重的环境污染现象。最后，在科学选择绿色原材料的基础上，还应引进绿色加工技术。在机械加工制造行业中，低温切削、干式切削等方式，均属于绿色切削技术，要将其渗透在机械设计中，来有效完善机械产品的绿色制造工艺，顺应机械制造行业发展趋势[4]。另外，绿色机械制造工艺中，切削液的研发同样影响着机械设计合理性、机械生产技术绿色实践效果，所以相关人员在切削技术引用期间，还需重视绿色切削液的研制。

2.4 加强标准化程度

在机械制造工艺中，设计标准化至关重要，只有在科学、统一、规范化的机械设计标准、方法指导下，才能保障机械产品的加工质量，确保机械零件加工精度。因此，为保证机械设计的合理性，相关人员还应加强机械制造工艺、机械设计的标准化程度。

首先，在机械设计过程中，设计者应选用先进的数字化设计技术，通过运用自动化机械设计软件、设备，提高机械产品设计方案的科学性。如在农业机械设计中，设计者可在计算机、数字化技术的支撑下，建立机械产品设计模型，并通过设备模拟演練，完成机械功能调试作业。

其次，在机械零件设计中，设计者可引用CAD技术，精准把握设计、加工工艺要点，建立虚拟化产品模型，甚至可在机械制造流程中，借助数字化程序、信息平台，跟踪调整机械制造工艺，提高机械设计的标准化水平[5]。同时，在机械加工流程规范后，有效预防材料损耗现象，合理安排、调配加工资源。

最后，为加强机械设计与制造的标准化程度，设计人员还应坚持“技术性”、“安全化”、“标准化”等基本原则。其中机械设计标准化是按照设计工作基本内涵，按照产品实物形态，对其展开标准化的改良设计，并且在机械制造中强调加工流程的标准化。安全化标准则是要求相关人员在机械制造工艺运用、机械设计方案落实中，综合考虑施工人员人身安全，而技术性则要求设计者在机械设计期间，严格按照行业标准、国家规定，完成对应的设计工作，确保产品质量的提升及机械制造产业结构的优化。

3 结束语

在市场经济中，各行业对机械制造量、机械设计质量提出了更多更高的要求。为促进机械制造工艺的深入优化与发展，突出机械在社会经济中的应用价值，技术人员需确保机械制造工艺中机械设计的合理性，持续提高机械产品设计水平。

参考文献：

[1]高洪辉.机械制造工艺中的合理化机械设计[J].科技创新导报，2020（12）：42-43.

[2]朱莉莉.零件机械加工工艺的设计原则分析[J].湖北农机化，2019（23）：66-68.

[3]曹伟.机械制造工艺优化背景下机械设计策略选择[J].科学技术创新，2019（27）：179-180.

[4]张成.绿色制造环境下机械制造工艺的探究[J].机械管理开发，2019（12）：265-266.

[5]许磊.现代机械制造加工新技术探讨[J].中国设备工程，2019（19）：138-139.