机械设计制造中常见的问题研究

【摘 要】本文主要介绍了机械设计制造过程中常见的问题，充分注意这些问题能够有效的提高机械制造过程中的性价比和质量，本文的研究可以作为机械设计制造过程中的参考。

【关键词】机械设计；制造；问题

0.前言

在市场经济不断发展的过程中，机械行业逐渐向多样化的方向发展。要在综合考虑各种情况的基础上进行机械加工，在材料选择的过程中要以性价比为选择的重要标准，为了最大程度的提升设备的使用寿命应当将润滑剂使用在机械加工过程中，这样就能够达到提高企业经济效益的目标。本文从材料的选择、标准化的运用以及对机加工件表面层物理性能有影响的因素出发介绍了机械设计中常见的问题。

1.机械设计过程中对材料的选择问题研究

1.1按照基本要求进行机械零件材料的选择

首先应该满足相应的使用性能要求，所谓使用性能指的是材料在使用过程中的表现，在选材的过程中应当将这些要求作为根本，不同的零件具有不同的使用性能要求，有的零件对于耐磨性的要求比较高，有的零件对于强度的要求比较高，有的零件在性能要求上很严格，有的零件只是对外观要求比较高，因此在选材的过程中首先应当判断出零件的使用性能要求。然后是工艺性能要求，所谓材料的工艺性指的是材料本身能够适应各种加工工艺要求的能力，在加工制造过程中应当保证选择的材料质量的基础上方便的制造出成品。

产品的寿命周期在很大程度上受到选材的影响，产品寿命周期成本的各个组成部分受到材料选用的影响。通常情况下，在保证工程实践过程中产品合理功能或性能的前提下可以选择价格较为便宜的材料，这样有利于降低产品的寿命周期成本；但是另外一方ค面如果选用一些成本较高但是性能比较好的材料，在减轻产品重量的基础上能够增大寿命以及减少维修费用，因此这种机械零件材料的选择方法从产品寿命周期成本角度考虑是经济的。

在材料选择过程中还要进行制造方法的选择，将结构设计、材料选择以及可用的加工方法有机的结合起来。要在考虑零件的某单项加工工序成本的基础上应综合考虑其整个加工路线所涉及的全部加工工序之总成本。

2.通过机械设计的标准化来降低成本并提高质量

作为机器的基本组成要素，机械零件的设计工作离不开标准化。其中零件的标准化指的是按照一种大家共同遵守的标准对零件的尺寸、结构要素、材料性能、检验方法、设计方法、制图要求等进行确定，标准化主要有以下几个方面的作用：首先机械设计的标准化在一些用途较广零件的制造过程中能够采用先进的方法以及专门化的工厂进行大量和集中的制造，同时在提高质量的基础上降低成本。然后，在对材料和零件的性能指标进行比较的过程中能够提高零件性能的可靠性。最后，设计工作能够通过采用标准结构及零部件进行简化，进而在缩短设计周期的基础上提高设计质量。

产品成本可以通过设计阶段的标准化工作来降低，生产厂家在市场经济体制的影响下以市场不断ฝ变化的需求为基础进行产品品种的更新，进而在提高产品质量和降低物资消耗的基础上提高经济效益。这些目的的实现和标准化联系非常密切，通过标准化手段的采用来严格的进行产品设计，增添企业的市场竞争力，促进企业新产品的设计和开发。

3.机加工表面层物理力学性能影响因素研究

在切削力和切削热的作用下，机械加工工件表面层发生了非常大的物理力学性能变化，使得与基体材料性能的差异，其中表面层的金相组织和硬度的变化及表面层出现的残余应力是这些变化的主要表现方面。

3.1表面层金相组织的变化

机械加工过程中所 ﭢ消耗的热量是加工表面的温度逐渐升高，当温度达到金相组织变化的临界点时表面层金相组织就会发生相应的改变。由于一般的切削加工的切削热被切屑带走，产生的影响比较小。但是在磨削加工过程中单位面积上产生的切削热比较大，表面层金属在切削区高温的影响下出现了相变，另外，砂轮材料、磨削用量是影响磨削烧伤的主要因素。

3.2加工表面的冷作硬化现象

加工过程中的晶体之间由于表面层金属的塑性变形而产生剪切滑移，晶格在严重扭曲的过程中出现了晶粒的拉长、破碎和纤维化，进而使材料的强度和硬度逐渐提高，这就是冷作硬化的过程。其中硬化层深度、表面层的纤维硬度、及硬化程度是加工表面冷作硬化的主要指标。硬化程度的增大使得硬化层的深度逐渐加大。其中切削用量和刀具是影响冷作硬化的主要因素。

3.3表面层的残余应力

表面层的残余应力指的是切削过程中金属材料的表层组织发生形状和组织变化，在表层金属与基体材料交界处产生的弹性应力主要有两个方面的原因产生了表面层的残余应力。一方面是冷态塑性变形所引起的残余应力。另一方面是热态塑性变形引起的残余应力。

☿ 4.润滑剂的特性及应用研究

通过对工件的切削、研磨、冲压和拉拔等工序操作使得工件得到所期望的ซ几何形状、尺寸精度和表面质量，而在加工工艺过程中使用的润滑冷却材料就是金属加工润滑剂。

4.1润滑剂的主要作用

目前使用的金属切削润滑剂主要有以下几个方面的作用：第一，延长刀具的使用寿命，保证和提高工件的加工尺寸精度；第二，及时排除金属屑，确保切削过程顺利进行；第三，防止机床和工件产生腐蚀和锈蚀；第四，改善工件表面的光洁度；第五，提高切削加工效率，降低成本；第六，及时带走切屑热，迅速均匀冷却刀具和工件等。而为了实现上述的主要作用金属切屑润滑剂主要应该具有冷却性能、清洗性能以及防锈性能三个方面的主要性能。

4.2选择金属切削润滑剂的方法

在选择金属切削润滑剂的过程中，第一要根据切削加工的具体工艺条件和要求进行纯油性或水溶性切削润滑剂的选取，在选择的时候可以借鉴机床供应商的建议。第二，在选取的时候要可以借助经验来进行，例如在进行低速切削的过程中采用纯油性的刀具，在进行高速切削的过程中采用水溶性的硬质合金刀具等。

5.总结

在机械加工的过程中有很多需要注意的问题，在机械加工的过程中，加工成本、加工工艺等性能都会在一定程度上影响机械加工设计过程，因此为了更加充分的保证加工产品的质量以及成本，保证高的性价比就需要在加工的过程中对各种影响因素进行控制。后续还应当对机械设计制造过程中常见的问题进行更加深入的研究。

【参考文献】