浅谈机械制造工艺中的合理化机械设计

谢海瑞

摘要∶随着我国科学技术和社会经济的进步，我国各个行业得到了快速发展，同时各个行业之间的竞争也愈发激烈，其中包括机械制造业。机械制造企业要想提高自己的市场竞争力，就要加强自己的机械制造质量。机械制造质量与机械设计息息相关，要想加强机械制造质量，就要进行合理的机械设计。本文对机械制造工艺中的合理化机械设计进行探讨。

关键词∶机械制造工艺：合理化机械设计：加工工艺

一、机械制造加工工艺基础概念

机械设计是指工程师按照工作需要对机械零件进行合理的设计，使成 品的性能最优。机械制造工艺是指由专业的技术人员对机械设计进行实施，即将设计转化为现实。在进行机械制造的过程中会涉及很多零件如螺母、螺钉（如图1所示）等，还会涉及很多设备如车床（如图2所示）等。为了保证施工的准确性，每道工序都要确保由专业人员完成。

二、机械制造工艺中合理化机械设计的原则

想要在机械制造工艺中进行合理化机械化设计，不仅要考虑各个零件 之间的优化组合，还应该遵循相应的原则，主要是经济性原则和整体性原则。

（一）经济性原则

在机械设计中，对于同一种工件可以有很多不同的设计方案，而不同的设计方案之间的差异很大。比如，不同的设计方案会使用不同的原材料、不同的加工流程以及不同的加工技术等，从而导致不同加工方案之间的成 本存在差异。为了为机械企业赢得更多的利益，在保证工件质量和性能的 基础上，要选择成本较低的设计方案。

（二）整体性原则

工件从设计到制作完成要经历很多流程，也要应用很多不同的原材料和施工技术。不同的原材料各有优缺点，施工技术也有优劣之分。所以，设计时就要充分考虑到整体性，要使整体最优而不是局部最优。

三、实现机械制造工艺合理化机械设计需要注意的问题

在优化机械设计方案的时候，不能一味地为了提高机械质量或者是减少制造成本而优化设计方案，否则会造成严重后果。比如，设计方案只是 理论上优化了，并没有考虑实际情况，导致在实际中无法实施;为了达到想要的效果，夸大某个原材料的性能或者是夸大某项技术的优点，导致在 实际施工时无法达到预期的目标等。基于存在的问题，机械设计方案在优化时要注意以下几个问题。

（一）充分考虑现实情况

每件机械在设计出来后应用的环境不一样，所以设计时要考虑到机械以后应用的环境，然后根据环境的影响因素进行设计。

（二）尊重原材料的参数

各种原材料都有其独特的性能，且其性能指标可由各项参数予以体现。 因此，在进行机械设计时，要严格按照各个原材料的参数指标进行设计，而不应该对原材料"超额使用"。

（三）加工精度

加工精度是衡量机械制造水平的重要标准，影响着零件的加工质量，是机械制造工艺中的重要工作之一。按照加工精度大小，它可以划分为模 具的尺寸精度、位置精度、形状精度和表面质量等方面。只有各方面的精度都达到要求，才能保证整个零件的加工精度。由于加工精度分为多个方 面，因此提高加工精度需从多个方面努力。例如：提高表面质量，可以采用分步加工法;提高位置精度，可以采用合理的定位;提高尺寸精度，可 以采用更好的对刀方式。此外，可以通过改进机械制造工艺提高加工精度。 例如，先进行粗加工、半精加工和精加工，其次淬火、回火组，最后进行最终的加工工序。这是因为热处理淬火后，零件硬度大，不适合进行机加工。 若将淬火和回火都先于粗加工，那么将无法消除最终机加工产生的零件内 应力，影响零件的加工精度。

四、机械制造加工工艺合理化机械设计的制造内容

要想使机械设计合理化，可以重点从3个方面人手，分别是重视绿色环保机械设计、提高加工方法及改进技术手段、增强机械设计和加工工艺的标化。

（一）重视绿色环保机械设计

在进行机械设计时要优先选择绿色原材料，以免后续造成不良的影响。 在环境污染严重的今天，实行绿色发展显得尤为重要。机械制造工艺需要 引人环保概念，在保证产品质量的同时尽可能采用环保材料，做到环境保护和经济发展的同步。在机械设计上，要尽可能利用材料，减少废料的产生，且做好系统化设计，将某一工序产生的废料应用于其他工序，以做到废物利用，将污染控制到最小。

（二）提高加工方法及改进技术手段

我国正处于信息和科学技术不断更新的时代，所以在进行机械设计时要从"舒适圈"跳出来，充分了解新的科学技术，详细分析其优缺点，在进行设计时充分发挥其优点，且可使用其他技术来弥补其缺点。

（三）增强机械设计和加工工艺的标准化

在企业内部，每个部门都会生产不同的零件，然后组装成新机械。但 是，组装过程中时常会因为每个零件的尺寸不同而需要反复确认，不仅浪 费时间，并且在选择错误时还会造成零件无法正常组装的问题。为了避免上述问题，在进行机械设计时，要对各个工艺进行标准化设计，以便在选择零件时只要按照设计的参数进行选择即可。

（四）提高加工表面质量的工艺措施

表面质量指的是一个塑料零件经过打磨加工后材料所在部位及其表面的粗糙度，是衡量加工水平的重要因素。例如，軸、轴承、齿轮等各种机械零件都需要进行紧密啮合，快速运转。若是粗糙度高，将会对其产生大量的热，直接导致零件失效，甚至可能引发严重的安全事故。因此，这些机械零件对表面粗糙度的控制要求较高。为提高表面质量，可以使用精度更高的刀具，也可以减小加工机床的振动，还可以增加零件表面精细加工工序。

参考文献：

[1]周小桃，黄开有，秦小平.探究基于机械制造加工工艺合理化的机械设计制造的有效策略[J].内燃机与配件，2018（16）：110-112.

[2]朱学新.基于绿色制造化工设备制造工艺与状态预测研究：评《环保机械与设备》[J]. 环境工程，2020（11）：249.